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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Flächenbehandlungsvorrichtung,
die mit einem Detektor des Oberflächenmaterials zum Ermitteln
eines zu behandelnden Oberflächenmaterials
versehen ist, wobei der Detektor des Oberflächenmaterials einen Vibrationsgenerator
und einen Vibrationsdetektor zum Ermitteln von durch die zu behandelnde
Oberfläche reflektierten
Luftvibrationen und zum Messen eines Wertes von einer physikalischen
Größe der Luftvibrationen
umfasst, wobei der Detektor ein Ausgangssignal liefert, das durch
den Wert der physikalischen Größe bestimmt
wird und das für
das zu behandelnde Oberflächenmaterial
charakteristisch ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Zusatzgerät zur Verwendung in einer elektrischen
Flächenbehandlungsvorrichtung,
wobei das Zusatzgerät
eine Saugdüse
umfasst, die mit einem Detektor des Oberflächenmaterials zum Ermitteln
eines zu behandelnden Oberflächenmaterials
versehen ist, wobei der Detektor des Oberflächenmaterials einen Vibrationsgenerator
und einen Vibrationsdetektor zum Ermitteln von durch die zu behandelnde
Oberfläche
reflektierten Luftvibrationen und zum Messen eines Wertes einer
physikalischen Größe der Luftvibrationen
umfasst, wobei der Detektor ein Ausgangssignal liefert, das durch
den Wert der physikalischen Größe bestimmt
wird und das für
das zu behandelnde Oberflächenmaterial
charakteristisch ist.
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Eine
elektrische Flächenbehandlungsvorrichtung
der in den einleitenden Sätzen
erwähnten Art,
die als ein Staubsauger konstruiert und mit einem Zusatzgerät der in
den einleitenden Sätzen
erwähnten
Art, das als ein Saugzusatzgerät
konstruiert ist, versehen ist, ist von JP-A-2-102629 bekannt. Der
Detektor des Oberflächenmaterials,
der in der bekannten Flächenbehandlungsvorrichtung
und in dem bekannten Zusatzgerät
verwendet wird, umfasst eine Schallwellen erzeugende Vorrichtung.
Eine Schallwelle, die dadurch erzeugt wird, wird auf einem zu behandelnden
Fußbodenbelag
reflektiert und wird durch eine Schallwellen empfangende Vorrichtung empfangen.
Wenn der Fußbodenbelag
ein Teppich ist, ist der Reflexionskoeffizient des Fußbodenbelags relativ
niedrig und die Reflexion durch den Fußbodenbelag ist zufällig. Dementsprechend
ist die Empfangsgröße der Schallwellen
empfangenden Vorrichtung klein. Demzufolge kann eine Identifizierung
zwischen dem Teppich und zum Beispiel einer Tatamimatte oder einem
Holzbrett ausgeführt
werden. Wenn ein Teppich identifiziert wird, wird ein Kennsignal
vom Detektor des Oberflächenmaterials
an ein Steuermittel ausgegeben, das einen Ausgang an eine Stromsteuerschaltung
ausführt,
derart, dass eine Rotationsbürste
durch einen Motor angetrieben wird und ein motorisiertes Luftgebläse wird
stark betrieben. Wenn eine Tatamimatte oder ein Holzbrett identifiziert
wird, wird der Motor, der die Rotationsbürste antreibt, angehalten und
das motorisierte Luftgebläse
wird schwach betrieben.
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Es
ist ein Nachteil der bekannten elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
und des bekannten Zusatzgeräts,
dass der darin verwendete Detektor des Oberflächenmaterials eine begrenzte Unterscheidungsfähigkeit
hat, wobei dieser Detektor des Oberflächenmaterials hauptsächlich imstande ist,
zwischen einem Teppich und einem relativ harten, glatten Fußboden zu
unterscheiden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung eine elektrische Flächenbehandlungsvorrichtung
der im einleitenden Satz erwähnten
Art und ein Zusatzgerät
der in den einleitenden Sätzen
erwähnten
Art bereitzustellen, die mit einem Detektor des Oberflächenmaterials versehen
sind, die eine verbesserte Unterscheidungsfähigkeit haben.
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Um
die Aufgabe zu erfüllen,
ist eine elektrische Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass der darin verwendete Vibrationsgenerator
während
des Betriebs Luftvibrationen mit einer Frequenz von mindestens 15,000
Hz erzeugt.
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Um
die Aufgabe zu erfüllen,
ist ein Zusatzgerät
gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass der darin verwendete Vibrationsgenerator
während
des Betriebs Luftvibrationen mit einer Frequenz von mindestens 15,000
Hz erzeugt.
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Es
wurde herausgefunden, dass elektrische Flächenbehandlungsvorrichtungen
unter normalen Betriebsbedingungen Luftvibrationen mit Frequenzen
erzeugen, die hauptsächlich
unterhalb von 15,000 Hz liegen. Da die Luftvibrationen, die in der elektrischen
Flächenbehandlungsvorrichtung
und dem Zusatzgerät
gemäß der Erfindung
durch den Vibrationsgenerator erzeugt werden, eine Frequenz von
mindestens 15,000 Hz haben, muss der Vibrationsgenerator die Luftvibrationen,
die durch die anderen Teile der elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
erzeugt werden, nicht übertönen, so
dass die Amplitude der durch den Vibrationsgenerator erzeugten Luftvibrationen
beschränkt
bleiben kann. Es wurde ferner herausgefunden, dass die Unterscheidungsfähigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials
bei Frequenzen von mindestens 15,000 Hz viel größer ist als bei niedrigeren
Frequenzen. Zudem sind Luftvibrationen, die Frequenzen von mindestens 15,000
Hz haben, für
einen Benutzer der elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
kaum oder sogar überhaupt
nicht hörbar.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator Luftvibrationen
erzeugt, die eine Frequenz haben, die während des Betriebs innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs variiert. In dieser Ausführungsform entspricht das Ausgangssignal
des Detektors des Oberflächenmaterials
zum Beispiel einer Durchschnittsamplitude oder einer Maximalamplitude
der durch die innerhalb des Bereichs zu behandelnde Oberfläche reflektierten
Luftvibrationen. Es wurde herausgefunden, dass das Ergebnis dieses Ausgangssignals
nur bis zu einem bestimmten Grad von Parametern außer dem
zu behandelnden Oberflächenmaterial,
wie beispielsweise die Distanz vom Vibrationsgenerator und dem Vibrationsdetektor
zur zu behandelnden Oberfläche,
den akustischen Eigenschaften des Teils der elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung,
in der der Vibrationsgenerator und der Vibrationsdetektor angeordnet
sind, und der Temperatur des Vibrationsgenerators und des Vibrationsdetektors,
abhängig
ist.
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Eine
besondere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsdetektor einen piezoelektrischen
Vibrationsdetektor umfasst. Ein solcher piezoelektrischer Vibrationsdetektor
ist unter normalen Betriebsbedingungen ausreichend robust und im
Wesentlichen verschmutzungsunempfindlich.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator einen piezoelektrischen
Vibrationsgenerator umfasst. Ein solcher piezoelektrischer Vibrationsgenerator
ist unter normalen Betriebsbedingungen ausreichend robust und im
Wesentlichen verschmutzungsunempfindlich.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator den Vibrationsdetektor
umfasst, derart, dass der Vibrationsgenerator umgeschaltet werden
kann, um den Vibrationsdetektor zu bilden. Die Anzahl von Komponenten
des Detektors des Oberflächenmaterials
wird dadurch erheblich verringert, derart, dass der Detektor des
Oberflächenmaterials
eine einfache Konstruktion aufweist.
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Wenn
der Vibrationsgenerator umgeschaltet wird, um während des Betriebs den Vibrationsdetektor
zu bilden, können
die gerade vorhergehend durch den Vibrationsgenerator erzeugten
und durch die zu behandelnde Oberfläche reflektierten Luftvibrationen durch
den Vibrationsgenerator ermittelt werden.
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Eine
besondere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator und der
Vibrationsdetektor sich in einem Winkel von ungefähr 90° gegenüberstehen. Es
wurde herausgefunden, dass mit einer solchen gegenseitigen Anordnung
des Vibrationsgenerators und des Vibrationsdetektors ein sehr zuverlässiger Betrieb
des Detektors des Oberflächenmaterials
erhalten wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor des Oberflächenmaterials
mit einem ersten Reflektor zum Reflektieren der durch den Vibrationsgenerator
erzeugten Luftvibrationen zur zu behandelnden Oberfläche und
mit einem zweiten Reflektor zum Reflektieren der durch die zu behandelnde Oberfläche reflektierten
Luftvibrationen zum Vibrationsdetektor versehen ist. Die Verwendung
der Reflektoren liefert eine große Freiheit, was die gegenseitige
Anordnung des Vibrationsgenerators und des Vibrationsdetektors betrifft.
Der Vibrationsgenerator und der Vibrationsdetektor in dieser Ausführungsform
können
zum Beispiel nebeneinander angeordnet werden.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator die Luftvibrationen
mit Unterbrechungen während
des Betriebs erzeugt. In dieser Ausführungsform erzeugt der Vibrationsgenerator die
Luftvibrationen während
eines Zeitraums, der so kurz ist, dass während des Betriebs Interferenzen zwischen
den erzeugten und den reflektierten Luftvibrationen so viel als
möglich
verhindert werden. Solche Interferenzen, die auftreten, wenn der
Vibrationsgenerator Luftvibrationen ohne Unterbrechungen erzeugt,
haben ein Muster, das sich bei vergleichsweise geringen Änderungen
der akustischen Eigenschaften des Detektors des Oberflächenmaterials und
der zu behandelnden Oberfläche
vergleichsweise stark ändert.
Zudem treten innerhalb dieses Musters große Unterschiede in der Amplitude
der Luftvibrationen auf. Diese Interferenzen haben somit einen beträchtlichen
negativen Einfluss auf die Genauigkeit und Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials.
Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials
werden insofern in beträchtlichem
Maße verbessert,
als dass solche Interferenzen durch das Erzeugen von Luftvibrationen
mit Unterbrechungen durch den Vibrationsgenerator verhindert werden.
Da der Vibrationsgenerator in dieser Ausführungsform die Luftvibrationen
jeweils während
vergleichsweise kurzer Zeiträume
erzeugt, kann der Vibrationsgenerator während der verbleibenden Zeit
als ein Vibrationsdetektor verwendet werden, vorausgesetzt, der
Vibrationsgenerator ist einer, der auf eine Vibrationsdetektorfunktion
umgeschaltet werden kann.
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Eine
besondere Ausführungsform
von einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor des Oberflächenmaterials
eine Parallelleitung umfasst, durch die ein Teil der durch den Vibrationsgenerator
erzeugten Luftvibrationen direkt an den Vibrationsdetektor geleitet
werden kann. Die Eigenschaften des Vibrationsgenerators und des
Vibrationsdetektors können
sich infolge von Alterung oder Temperaturschwankungen ändern. Die
Teile der mit Unterbrechungen erzeugten Luftvibrationen, die während des
Betriebs durch die Parallelleitung geleitet werden, und der Teil
der mit Unterbrechungen erzeugten Luftvibrationen, der während des
Betriebs über
die zu behandelnde Oberfläche
geleitet wird, erreichen den Vibrationsdetektor zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
Dies macht es für
den Vibrationsdetektor möglich,
ein Verhältnis
zwischen der Amplitude der erzeugten Luftvibrationen, die durch
die zu behandelnde Oberfläche
reflektiert werden, und der ursprünglichen Amplitude der erzeugten
Luftvibrationen zu messen. Das Verhältnis ist im Wesentlichen unabhängig von
der Temperatur und der Alterung des Vibrationsgenerators und des
Vibrationsdetektors. Die durch die Parallelleitung geleiteten Luftvibrationen
dienen somit als eine Referenz, mit der die Amplitude der durch
die zu behandelnde Oberfläche
reflektierten Luftvibrationen durch den Detektor des Oberflächenmaterials
verglichen werden können.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelleitung ein blindes
Ende hat und in der Nähe
dieses Endes mit einem Endreflektor zum Zurückreflektieren der in die Parallelleitung
geleiteten Luftvibrationen versehen ist. In dieser Ausführungsform
wird ein Vibrationsgenerator verwendet, der die Luftvibrationen
mit Unterbrechungen erzeugt und der auch umgeschaltet werden kann,
um den Vibrationsdetektor zu bilden. Der Teil der Luftvibrationen,
der während
des Betriebs durch die Parallelleitung geleitetet wird, wird durch
den Endreflektor zurück
in die Parallelleitung reflektiert und erreicht den Vibrationsgenerator,
der nun auf einen Vibrationsdetektor umgeschaltet wurde, um eine
Referenz zu bilden. Auf diese Weise wird eine besonders einfache
und praktische Konstruktion des Detektors des Oberflächenmaterials
bereitgestellt.
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Ein
Zusatzgerät
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator und der
Vibrationsdetektor des Detektors des Oberflächenmaterials in einem Detektionsraum
angeordnet sind, der während
des Betriebs durch die zu behandelnde Oberfläche und durch eine untere Seite einer
Saugdüse
des Zusatzgeräts
begrenzt ist. Da der Vibrationsgenerator und der Vibrationsdetektor
in diesem Detektionsraum angeordnet sind, befinden sich der Vibrationsgenerator
und der Vibrationsdetektor in unmittelbarer Nähe der zu behandelnden Oberfläche, derart,
dass ein zuverlässiger
Betrieb des Detektors des Oberflächenmaterials
erreicht wird. Die akustischen Eigenschaften des Detektionsraums
werden während
des Betriebs in hohem Maße durch
das zu behandelnde Oberflächenmaterial
beeinflusst, derart, dass der Detektor des Oberflächenmaterials
eine starke Unterscheidungsfähigkeit
haben wird.
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Eine
besondere Ausführungsform
eines Zusatzgeräts
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator und der
Vibrationsdetektor in einer in der unteren Seite der Saugdüse bereitgestellten
Vertiefung angeordnet sind. Die Verwendung der Vertiefung vergrößert den Detektionsraum
des Detektors des Oberflächenmaterials,
wodurch die akustischen Eigenschaften des Detektionsraums beeinflusst
werden. Die akustischen Eigenschaften des Detektors des Oberflächenmaterials
werden in dieser Vertiefung, der eine geeignete Form gegeben wird,
optimiert.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines Zusatzgeräts
gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsgenerator und der
Vibrationsdetektor jeweils in einem in der unteren Seite der Saugdüse bereitgestellten
separaten kanalartigen Hohlraum angeordnet sind. Die Verwendung
dieser separaten kanalartigen Hohlräume erreicht, dass die während des
Betriebs durch den Vibrationsgenerator erzeugten Luftvibrationen
im Wesentlichen vollständig
durch die zu behandelnde Oberfläche
reflektiert werden, derart, dass ein direktes Nebensprechen vom
Vibrationsgenerator zum Vibrationsdetektor so weit als möglich verhindert
wird.
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Die
Erfindung wird nun untenstehend mit mehr Details unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
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1 diagrammatisch
eine elektrische Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung zeigt;
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2 diagrammatisch
eine Saugdüse
von einem Zusatzgerät
gemäß der Erfindung,
das in der elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung
von 1 verwendet wird, zeigt, und
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3 bis 8 diagrammatisch
eine erste, beziehungsweise zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste
Ausführungsform
eines Detektors des Oberflächenmaterials,
der in dem Zusatzgerät
von 2 verwendet wird, zeigen.
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Die
in 1 gezeigte elektrische Flächenbehandlungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
ist ein Staubsauger zum Reinigen einer Oberfläche. Der gezeigte Staubsauger
ist ein so genannter Bodenstaubsauger, der ein Gehäuse 1 umfasst,
das mittels einer Anzahl von Rädern 3 über eine
zu reinigenden Oberfläche 5 bewegt
werden kann. Eine elektrische Saugeinheit 7 ist im Gehäuse 1 angeordnet
und wird diagrammatisch in 1 gezeigt.
Der Staubsauger umfasst ferner ein Zusatzgerät gemäß der Erfindung, das als ein
Saugzusatzgerät 9 konstruiert
ist, das eine Saugdüse 11,
ein hohles Rohr 13 und einen Handgriff 15 umfasst.
Der Handgriff 15 ist mittels einer ersten Kopplung 17 abnehmbar
an einen flexiblen Schlauch 19 gekoppelt, während der
flexible Schlauch 19 mittels einer zweiten Kopplung 21 abnehmbar
an eine Saugöffnung 23 gekoppelt
ist, die im Gehäuse 1 bereitgestellt
wird. Die Saugöffnung 23 endet
in einer Staubkammer 25 des Gehäuses 1, die über einen
Filter 27 mit der Saugeinheit 7 verbunden ist.
Während
des Betriebs wird durch die Saugeinheit 7 ein Unterdruck
in einem Saugkanal erzeugt, der die Saugdüse 11, das hohle Rohr 13,
den flexiblen Schlauch 19, die Saugöffnung 23 und die
Staubkammer 25 des Staubsaugers umfasst. Staub und Schmutzpartikel,
die auf der zu reinigenden Oberfläche 5 vorhanden sind,
werden über
das Saugzusatzgerät 9 und
den flexiblen Schlauch 19 unter dem Einfluss des Unterdrucks
in die Staubkammer 25 abgeführt.
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Wie 2 zeigt,
umfasst die Saugdüse 11 des
Saugzusatzgeräts 9 einen
Detektor des Oberflächenmaterials 29 zum
Ermitteln eines zu reinigenden Oberflächenmaterials 5. Der
Detektor des Oberflächenmaterials 29,
der in 2 nur diagrammatisch angezeigt wird und der untenstehend
mit mehr Details beschrieben werden wird, liefert während des Betriebs
ein Ausgangssignal UFT, das für das zu
reinigende Oberflächenmaterial
charakteristisch ist, an einen elektrischen Kontroller 31,
der auch in der Saugdüse 11 angeordnet
ist. Die Saugdüse 11 ist
ferner mit einer drehbaren Bürste 33 versehen,
die durch einen Elektromotor 35 angetrieben werden kann.
Der Kontroller 31 steuert während des Betriebs eine Geschwindigkeit
des Elektromotors 35 und der Bürste 33 als eine Funktion
des Ausgangssignals UFT. Die Geschwindigkeit
der Bürste 33 kann
somit an das zu reinigende Oberflächenmaterial 5 angepasst werden,
mit dem Ergebnis, dass der Staubsauger eine verbesserte Reinigungstätigkeit
hat. Es wird bemerkt, dass der Betrieb des Staubsaugers auch auf eine
unterschiedliche Art und Weise mittels des Ausgangssignals UFT des Detektors des Oberflächenmaterials 29 gesteuert
werden kann. Daher kann der Staubsauger zum Beispiel mit einem im
Gehäuse 1 untergebrachten
Kontroller versehen werden, mit dem eine Saugkraft der Saugeinheit 7 als
eine Funktion des Ausgangssignals UFT gesteuert
werden kann.
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Die
erste Ausführungsform
des in 3 diagrammatisch gezeigten Detektors des Oberflächenmaterials 29 umfasst
einen piezoelektrischen Vibrationsgenerator 37, der gebräuchlich
und an sich bekannt ist, und einen piezoelektrischen Vibrationsdetektor 39,
der gebräuchlich
und an sich bekannt ist. Der Vibrationsgenerator 37 und
der Vibrationsdetektor 39 werden in einer unteren Seite 41 der
Saugdüse 11 bereitgestellt,
derart dass der Vibrationsgenerator 37 und der Vibrationsdetektor 39 sich
in einem Winkel von ungefähr
90° gegenüberstehen.
Während des
Betriebs erzeugt der Vibrationsgenerator 37 Luftvibrationen 43,
die eine vorbestimmte, im Wesentlichen konstante Amplitude haben.
Der Detektor des Oberflächenmaterials 29 umfasst
für diesen
Zweck ein elektrisches Steuerelement 45, das ein Ausgangssignal
UREF liefert, das der vorbestimmten Amplitude
des Vibrationsgenerators 37 während des Betriebs entspricht.
Die untere Seite 41 der Saugdüse 11 begrenzt einen
Detektionsraum 47, der während des Betriebs des Weiteren
durch die zu reinigende Oberfläche 5 begrenzt
wird. Der Vibrationsgenerator 37 liegt dem Detektionsraum 47 gegenüber, derart, dass
die Luftvibrationen 43, die durch den Vibrationsgenerator 37 während des
Betriebs erzeugt werden, sich in den Ermittlungsraum 47 fortpflanzen.
Wie 3 zeigt, werden die Luftvibrationen 43 im
Detektionsraum 47 durch die zu reinigende Oberfläche 5 und
die untere Seite 41 der Saugdüse 11 reflektiert und
die reflektierten Luftvibrationen 49 werden mittels des
Vibrationsdetektors 39 ermittelt, der ein Ausgangssignal
UDET liefert, das einer Amplitude der reflektierten
Luftvibrationen 49 entspricht. Die durch den Vibrationsgenerator 37 erzeugten
Luftvibrationen 43 werden teilweise durch die zu reinigende Oberfläche 5 absorbiert
und teilweise durch die zu reinigende Oberfläche 5 an eine Basisfläche, die
unter der zu reinigenden Oberfläche 5 vorhanden
ist, übertragen.
Demzufolge werden die Luftvibrationen 43 nur teilweise
durch die zu reinigende Oberfläche 5 reflektiert,
derart, dass die Amplitude der reflektierten Luftvibrationen 49,
die durch den Vibrationsdetektor 39 gemessen wird, beträchtlich
kleiner ist als die ursprüngliche
vorbestimmte Amplitude der durch den Vibrationsgenerator 37 erzeugten
Luftvibrationen 43. Ein Verhältnis, in dem die erzeugten
Luftvibrationen 43 durch die zu reinigende Oberfläche 5 absorbiert, übertragen
und reflektiert werden, ist stark abhängig vom zu reinigenden Oberflächenmaterial 5,
derart, dass die Amplitude der reflektierten Luftvibrationen 49 auch
stark abhängig
vom zu reinigenden Oberflächenmaterial 5 ist.
Eine Anzahl von experimentell ermittelten Werten der Amplitude der
reflektierten Luftvibrationen 49, die auftreten, wenn der
Vibrationsgenerator 37 Luftvibrationen erzeugt, die diese
vorbestimmte Amplitude haben, sind in einem elektrischen Steuerelement 45 für eine Anzahl
von unterschiedlichen zu reinigenden Oberflächenmaterialien 5 gespeichert.
Diese vorbestimmte Amplitude bildet somit eine Referenz in Bezug
auf die die Amplituden der durch die unterschiedlichen Oberflächenmaterialien 5 reflektierten
Luftvibrationen 49 unterschieden werden. Das Steuerelement 45 vergleicht
das Ausgangssignal UDET während des
Betriebs mit den gespeicherten Werten und bestimmt von diesem Vergleich
das momentan zu reinigende Oberflächenmaterial 5. Da
das Ausgangssignal UDET des Vibrationsdetektors 39 stark
vom zu reinigenden Oberflächenmaterial 5 abhängig ist
und da das Ausgangssignal UFT des Detektors
des Oberflächenmaterials 29 somit mittels
des Ausgangssignals UDET bestimmt wird,
hat der Detektor des Oberflächenmaterials 29 eine
starke Unterscheidungsfähigkeit,
derart, dass es möglich ist,
mittels des Detektors des Oberflächenmaterials 29 nicht
nur zwischen einem harten, glatten Fußboden und einem Teppich, sondern
auch zwischen unterschiedlichen Arten von glatten Fußböden, wie
beispielsweise Stein- und Holzfußböden und zwischen unterschiedlichen
Arten von Teppichen sowie Tatami zu unterscheiden. Ein zuverlässiger Betrieb
des Detektors des Oberflächenmaterials 29 wird
erreicht, da der Vibrationsgenerator 37 und der Vibrationsdetektor 39 im
Detektionsraum 47 der oben beschriebenen Saugdüse 11 angeordnet
sind und sich dementsprechend in unmittelbarer Nähe der zu reinigenden Oberfläche 5 befinden.
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Die
erzeugten Luftvibrationen 43 haben eine Frequenz von mindestens
15,000 Hz, zum Beispiel ungefähr
40,000 Hz. Luftvibrationen, die eine solche Frequenz haben, können im
Wesentlichen nicht von einem Benutzer eines Schaubsaugers gehört werden und
führen
zudem zu einer Unterscheidungsfähigkeit,
die erheblich größer ist,
als bei Frequenzen von unter 15,000 Hz. Es wurde herausgefunden,
dass die üblichen
akustischen Quellen, die im Staubsauger vorhanden sind, wie zum
Beispiel die Saugeinheit 7, die Bürste 33 und der Elektromotor 35 im
Ermittlungsraum 47 Luftvibrationen mit Frequenzen unter 15,000
Hz erzeugen. Da die Luftvibrationen 43, die durch den Vibrationsgenerator 47 erzeugt
werden, eine Frequenz von mindestens 15,000 Hz haben, wird der Detektor
des Oberflächenmaterials 29 im Wesentlichen
nicht durch die Luftvibrationen beeinträchtigt, die durch die anderen
Komponenten des Staubsaugers erzeugt werden. Ferner ist es für den Vibrationsgenerator 37 nicht
notwendig, die Luftvibrationen der anderen Komponenten zu übertönen, derart,
dass die vorbestimmte Amplitude der Luftvibrationen 43,
die durch den Vibrationsgenerator 37 erzeugt werden, begrenzt
bleiben kann.
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Die
Luftvibrationen 43, die durch den Vibrationsgenerator 37 erzeugt
werden, haben eine im Wesentlichen konstante Frequenz. Es wurde
indes herausgefunden, dass das Ausgangssignal UFT des Detektors
des Oberflächenmaterials 29 in
diesem Fall ein wenig von der Temperatur des Vibrationsgenerators 37 und
des Vibrationsdetektors 39 und von den akustischen Eigenschaften
des Ermittlungsraums 47 abhängig ist. Diese akustischen
Eigenschaften ändern
sich zum Beispiel infolge Verschmutzung des Detektionsraums 47 oder
infolge von Änderungen
in einer Distanz zwischen der unteren Seite 41 der Saugdüse 11 und
der zu reinigenden Oberfläche 5,
die sich hauptsächlich ändert, wenn
die zu reinigende Oberfläche 5 ein
langfloriger Teppich ist. Eine solche Abhängigkeit beeinträchtigt die
Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials 29 und
kann gemäß der Erfindung
dadurch verringert werden, dass das Steuerelement 45 den
Vibrationsgenerator 37 während des Betriebs derart steuert,
dass der Vibrationsgenerator 37 Luftvibrationen 43 mit
einer Frequenz erzeugt, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
wie zum Beispiel einem Bereich von 36,000 Hz bis 40,000 Hz variiert.
In einer solchen alternativen Ausführungsform, bestimmt das Steuerelement 45 vom
Ausgangssignal UDET des Vibrationsdetektors 39 zum
Beispiel eine Durchschnittsamplitude oder Maximalamplitude der reflektierten
Luftvibrationen 49 innerhalb von diesem Bereich und das
Steuerelement 45 vergleicht eine so ermittelte Durchschnitts-
oder Maximalamplitude mit experimentell ermittelten Durchschnitts-
oder Maximalwerten der Amplitude der reflektierten Luftvibrationen,
die im Steuerelement 45 für eine Anzahl von unterschiedlichen
zu reinigenden Oberflächenmaterialien 5 gespeichert
sind.
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In
der zweiten, dritten, vierten, fünften
und sechsten Ausführungsform
eines Detektors des Oberflächenmaterials
gemäß der Erfindung,
die in 4 bis 8 gezeigt werden, wurden Komponenten,
die Komponenten des vorhergehend beschriebenen Detektors des Oberflächenmaterials 29 entsprechen,
die gleichen Bezugszeichen gegeben.
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In
der zweiten Ausführungsform
eines Detektors des Oberflächenmaterials 51 zur
Ver wendung im Saugzusatzgerät 9 gemäß der Erfindung,
das in 4 diagrammatisch gezeigt wird, sind der Vibrationsgenerator 37 und
der Vibrationsdetektor 39 in einer Vertiefung 53 untergebracht,
die in der unteren Seite 41 der Saugdüse 11 bereitgestellt
wird. Die Verwendung der Vertiefung 53 verleiht dem Detektor
des Oberflächenmaterials 51 einen
Detektionsraum 55, der beträchtlich größer ist als der Detektionsraum 47 des
vorhergehend beschriebenen Detektors des Oberflächenmaterials 29.
Wie in 4 diagrammatisch gezeigt, wird dadurch erreicht,
dass die Luftvibrationen 57, die den Vibrationsdetektor 29 während des
Betriebs erreichen, im Wesentlichen ausschließlich durch die zu reinigende
Oberfläche 5 reflektiert werden
und im Wesentlichen nicht durch die Wände des Detektionsraums 55 reflektiert
werden. Dadurch wird erreicht, dass die Amplitude der Luftvibrationen 57,
die den Vibrationsdetektor 39 erreichen, so wenig wie möglich durch
die akustischen Eigenschaften der Wände des Detektionsraums 55 beeinflusst
werden, wodurch die Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials 51 verbessert
wird.
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In
der dritten Ausführungsform
eines Detektors eines Oberflächenmaterials 59 zur
Verwendung in einem Saugzusatzgerät 9 gemäß der Erfindung, die
diagrammatisch in 5 gezeigt wird, sind der Vibrationsgenerator 37 und
der Vibrationsdetektor 39 jeweils in einem separaten kanalartigen
Hohlraum 61, 63 in der unteren Seite 41 der
Saugdüse 11 untergebracht.
Die Luftvibrationen 65, die während des Betriebs durch den
Vibrationsgenerator 37 erzeugt werden, werden im Wesentlichen
vollständig
auf einen vergleichsweise kleinen Teil 67 der zu reinigenden
Oberfläche 5 gelenkt
und werden von diesem Teil 67 infolge der Verwendung der
kanalartigen Hohlräume 61, 63 im
Wesentlichen vollständig
zum Vibrationsdetektor 39 reflektiert. Unerwünschte Streuung
der erzeugten Luftvibrationen 65 wird dadurch so viel als
möglich
verhindert. Eine solche Streuung der erzeugten Luftvibrationen 65 könnte zum
Beispiel zu einem direkten Nebensprechen vom Vibrationsgenerator 37 zum
Vibrationsdetektor 39 führen,
was die Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials 59 ernsthaft
beeinträchtigen könnte.
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In
der vierten Ausführungsform
des Detektors des Oberflächenmaterials 69 zur
Verwendung im Saugzusatzgerät 9 gemäß der Erfindung,
die in 6 diagrammatisch gezeigt wird, sind der Vibrationsgenerator 37 und
der Vibrationsdetektor 39 voneinander abgewendet und sind,
wie im vorhergehend beschriebenen Detektor des Oberflächenmaterials 51,
in einer Vertiefung 71 angeordnet, die in der unteren Seite 41 der
Saugdüse 11 bereitgestellt
wird. Eine erste Seitenwand 73 der Vertiefung 71,
die dem Vibrationsgenerator 37 benachbart vorhanden ist,
bildet einen ersten Reflektor des Detektors des Ober flächenmaterials 69,
durch den die Luftvibrationen 75, die durch den Vibrationsgenerator 37 während des Betriebs
erzeugt werden, zur zu reinigenden Oberfläche 5 reflektiert
werden. Ferner bildet eine zweite Seitenwand 77 der Vertiefung 71,
die dem Vibrationsdetektor 39 benachbart angeordnet ist,
einen zweiten Reflektor des Detektors des Oberflächenmaterials 69,
durch den die Luftvibrationen 79, die durch die zu reinigende
Oberfläche 5 reflektiert
werden, zum Vibrationsdetektor 39 reflektiert werden. Die
Verwendung dieser Reflektoren liefert ein hohes Maß an Freiheit,
was die gegenseitige Anordnung des Vibrationsgenerators 37 und
des Vibrationsdetektors 39 betrifft. Im Detektor des Oberflächenmaterials 69,
der in 6 gezeigt wird, wurde diese Freiheit genutzt, um
den Vibrationsgenerator 37 und den Vibrationsdetektor 39 unmittelbar
nebeneinander anzuordnen.
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In
der fünften
Ausführungsform
eines Detektors des Oberflächenmaterials 81 zur
Verwendung im Saugzusatzgerät 9 gemäß der Erfindung,
die in 7 diagrammatisch gezeigt wird, sind der Vibrationsgenerator 37 und
der Vibrationsdetektor 39 wie in den vorhergehend erläuterten
Detektoren des Oberflächenmaterials 51 und 69 in
einer Vertiefung 83 angeordnet, die in der unteren Seite 41 der
Saugdüse 11 bereitgestellt
wird. Der Vibrationsgenerator 37 des Detektors des Oberflächenmaterials 81 erzeugt
während
des Betriebs mit Unterbrechungen die Luftvibrationen 85,
d.h., er erzeugt die Luftvibrationen 85 jedes Mal während kurzer
Zeiträume
mit regelmäßigen Intervallen.
Dieser Zeitraum ist so kurz, dass in der Vertiefung 83 und
im Detektionsraum 55 im Wesentlichen keine Interferenz
zwischen den erzeugten Luftvibrationen 85 und den reflektierten
Luftvibrationen 87 aufkommen kann. Da die erzeugten Luftvibrationen 85 während des
Betriebs nicht ausschließlich
vom Vibrationsgenerator 37 direkt auf die zu reinigenden
Oberfläche 5 und
von der zu reinigenden Oberfläche 5 direkt
zum Vibrationsdetektor 39 gelenkt werden, sondern tatsächlich teilweise
in andere Richtungen gestreut werden, würden Interferenzen zwischen
den erzeugten Luftvibrationen 85 und den reflektierten
Luftvibrationen 87 in der Vertiefung 83 und dem
Detektionsraum 55 aufkommen, wenn der Vibrationsgenerator 37 die
Luftvibrationen 85 ohne Unterbrechungen erzeugen würde. Solche
Interferenzen haben ein Muster, das sich mit vergleichsweise geringen Änderungen
in den akustischen Eigenschaften des Detektionsraums 55,
die zum Beispiel infolge Verschmutzung des Detektionsraums 55 oder
infolge von Änderungen
in der Distanz zwischen der zu reinigenden Oberfläche 5 und
dem Vibrationsgenerator 37 und Vibrationsdetektor 39 aufkommen,
vergleichsweise stark verändert.
Zusätzlich
entstehen in den Amplituden der Luftvibrationen innerhalb dieses
Musters vergleichsweise große Unterschiede.
Solche Interferenzen würden
somit die Genauigkeit und Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials 81 nachteilig
beeinflussen. Da der Vibrationsgenerator 37 des Detektors
des Oberflächenmaterials 81 die
Luftvibrationen 85 jeweils nur während eines vergleichsweise
kurzen Zeitraums erzeugt, sind die direkt erzeugten Luftvibrationen 85 jeweils
bereits verschwunden, bevor die reflektierten Luftvibrationen 87 mit
den direkt erzeugten Luftvibrationen 85 interferieren können. Die
Zuverlässigkeit und
die Genauigkeit des Detektors des Oberflächenmaterials 81 werden
in beträchtlichem
Maße verbessert,
da die nachteiligen Interferenzen zwischen den erzeugten Luftvibrationen 85 und
den reflektierten Luftvibrationen 87 somit im Wesentlichen
verhindert werden. Wie 7 zeigt, ist der Detektor des
Oberflächenmaterials 81 ferner
mit einer Parallelleitung 89 versehen, die den Hohlraum 91,
in dem der Vibrationsgenerator 37 untergebracht ist, mit
einen Hohlraum 93, in dem der Vibrationsdetektor 39 untergebracht
ist, verbindet. Ein Teil 85' der
durch den Vibrationsgenerator 37 erzeugten Luftvibrationen
wird während
des Betriebs direkt, d.h., nicht über die zu reinigende Oberfläche 5,
durch die Parallelleitung 89 vom Vibrationsgenerator 37 zum
Vibrationsdetektor 39 geleitet. Der piezoelektrische Vibrationsgenerator 37 und
der piezoelektrische Vibrationsdetektor 39 sind unter normalen
Betriebsbedingungen ausreichend robust und im Wesentlichen verschmutzungsunempfindlich.
Die Eigenschaften des piezoelektrischen Vibrationsgenerators 37 und
des piezoelektrischen Vibrationsdetektors 39 können sich
indes infolge Alterung des piezoelektrischen Materials und infolge
von Temperaturschwankungen ändern.
Sowohl die Amplitude der reflektierten Luftvibrationen 87 (Ausgangssignal
UDET) als auch die ursprüngliche Amplitude der erzeugten
Luftvibrationen 85' (Ausgangssignal
UDET.0) sind dank der Verwendung der Parallelleitung 89 mittels
des Vibrationsdetektors 39 messbar. Die Parallelleitung 89 hat
zu diesem Zweck eine Länge,
derart, dass die ursprünglichen,
mit Unterbrechungen erzeugten Luftvibrationen 85' und die reflektierten
Luftvibrationen 87 den Vibrationsdetektor 39 immer
zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreichen. Das Steuerelement 45 bestimmt
ein Verhältnis zwischen
dem Ausgangssignalen UDET und UDET.0 und vergleicht
das so bestimmte Verhältnis
mit experimentell ermittelten Verhältnissen zwischen der Amplitude
der reflektierten Luftvibrationen und der ursprünglichen Amplitude der erzeugten
Luftvibrationen, wobei diese Verhältnisse im Steuerelement 45 für eine Anzahl
von unterschiedlichen zu reinigenden Oberflächenmaterialien 5 gespeichert
sind. Da das Verhältnis
im Wesentlichen unabhängig
von der Temperatur und der Alterung des Vibrationsgenerators 37 und
des Vibrationsdetektors 39 ist, wird die Zuverlässigkeit
des Detektors des Oberflächenmaterials 81 daher
durch die Verwendung der Parallelleitung 89 weiter verbessert.
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Die
sechste Ausführungsform
eines Detektors des Oberflächenmaterials 95 zur
Verwendung im Saugzusatzgerät 9 gemäß der Erfindung,
die diagrammatisch in 8 gezeigt wird, ist mit einem
piezoelektrischen Vibrationsgenerator 97 versehen, der gebräuchlich
und an sich bekannt ist, und der umgeschaltet werden kann, um einen
Vibrationsdetektor zu bilden. Da der Vibrationsgenerator 97 daher gleichzeitig
den Vibrationsdetektor umfasst, wird die Anzahl der Komponenten
des Detektors des Oberflächenmaterials 95 erheblich
verringert und die Konstruktion des Detektors des Oberflächenmaterials 95 wird
erheblich vereinfacht. Der Vibrationsgenerator 97 erzeugt
während
des Betriebs mit Unterbrechungen die Luftvibrationen 99,
wie dies durch den Vibrationsgenerator 37 des vorhergehend
erläuterten
Detektors des Oberflächenmaterials 81 erfolgt.
Die während
eines kurzen Zeitraums erzeugten Luftvibrationen 99 werden
durch einen Hauptkanal 101 auf die jeweils zu reinigende
Oberfläche 5 gelenkt,
durch die zu reinigende Oberfläche 5 reflektiert
und zurück durch
den Hauptkanal 101 zum Vibrationsgenerator 97 gelenkt,
der in der Zwischenzeit umgeschaltet wurde, um einen Vibrationsdetektor
zu bilden. Der Detektor des Oberflächenmaterials 95 ist
wie der vorhergehend erläuterte
Detektor des Oberflächenmaterials 81 mit
einer Parallelleitung 103 versehen. Wie in 8 diagrammatisch
gezeigt wird, bildet die Parallelleitung 103 ein blindes
Ende und ist mit einem Endreflektor 105, der diesem Ende
benachbart ist, versehen. Während
des Betriebs wird ein Teil 99' der durch den Vibrationsgenerator 97 während eines
kurzen Zeitraums erzeugten Luftvibrationen in die Parallelleitung 103 geleitet
und wird durch den Endreflektor 105 der Parallelleitung 103 zum
Vibrationsgenerator 97, der in der Zwischenzeit umgeschaltet
wurde, um einen Vibrationsdetektor zu bilden, zurückreflektiert. Die
Parallelleitung 103 hat eine derartige Länge, dass
die Luftvibrationen 107',
die durch den Endreflektor 105 reflektiert werden, und
die Luftvibrationen 107, die durch die zu reinigende Oberfläche 5 reflektiert
werden, den Vibrationsgenerator 97 zu unterschiedlichen
Zeitpunkten erreichen, derart, dass der Vibrationsgenerator 97,
wie der Vibrationsdetektor 39 und der Detektor des Oberflächenmaterials 81,
die vorhergehend erläutert
wurden, imstande sind, ein Verhältnis
zwischen der Amplitude der Luftvibrationen 107, die durch
die zu reinigende Oberfläche 5 reflektiert
werden, und einer ursprünglichen
Ampli tude der Luftvibrationen 99', die durch den Vibrationsgenerator 97 erzeugt
wurden, zu messen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht nur Staubsauger,
sondern auch andere elektrische Flächenbehandlungsvorrichtungen
unterschiedlicher Arten betrifft, die mit Detektoren zum Ermitteln
eines zu behandelnden Oberflächenmaterials versehen
sind. Beispiele dafür,
die erwähnt
werden können,
sind elektrische Poliermaschinen, elektrische Fußbodenmops, elektrische Dampfreiniger
und elektrische Schamponiergeräte.
In solchen elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtungen
gemäß der Erfindung
wird das Ausgangssignal des Detektors des Oberflächenmaterials zum Beispiel
an ein elektrisches Steuerelement geliefert, durch das der Betrieb der
Flächenbehandlungsvorrichtung
gesteuert wird. In einer elektrischen Poliervorrichtung kann daher zum
Beispiel eine Rotationsgeschwindigkeit einer Polierbürste der
Poliervorrichtung als eine Funktion des Ausgangssignals des Detektors
des Oberflächenmaterials
gesteuert werden, während
in einem elektrischen Dampfreiniger und einem elektrischen Schamponiergerät zum Beispiel
die Menge von zu lieferndem Dampf und beziehungsweise die Menge von
zu lieferndem Shampoo als eine Funktion des Ausgangssignals des
Detektors des Oberflächenmaterials
gesteuert werden können.
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Die
vorhergehend beschriebenen Staubsauger sind Bodenstaubsauger. Es
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung ebenfalls so genannte Standstaubsauger
abdeckt, in denen eine Saugdüse über ein
Rohr an einen Handgriff gekoppelt ist, während ein darin untergebrachtes
Gehäuse
mit einer Saugeinheit an diesem Rohr befestigt ist. Die Erfindung
betrifft zum Beispiel auch zentrale Staubsauganlagen, wo ein oder
mehrere Saugzusatzgeräte
mit einer Anzahl von Saugverbindungspunkten eines festen Systems
von in einem Gebäude
integrierten Saugleitungen verbunden werden können.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass anstatt der vorhergehend beschriebenen
Amplitude auch eine unterschiedliche physische Größe der durch
die zu behandelnde Oberfläche
reflektierten Luftvibrationen mittels des Vibrationsdetektors gemäß der Erfindung
gemessen werden kann. Es ist daher für den Vibrationsdetektor zum
Beispiel möglich,
ein Frequenzspektrum der durch die zu behandelnde Oberfläche reflektierten
Luftvibrationen zu messen. Ein anderes Beispiel, das erwähnt werden kann,
ist eine Vibrationsgeschwindigkeit der vibrierenden Luftpartikel.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass der Detektor des Oberflächenmaterials
gemäß der Erfindung
auch an einem Standort angeordnet werden kann, der sich von der
Saugdüse 11 unterscheidet. Daher
kann der Detektor des Oberflächenmaterials zum
Beispiel auch im Gehäuse 1 bereitgestellt
werden, wobei der Vibrationsgenerator 37 und der Vibrationsdetektor 39 in
einer tieferen Seite des Gehäuses 1 angeordnet
werden.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch elektrische
Flächenbehandlungsvorrichtungen
betrifft, wo der darin verwendete Detektor des Oberflächenmaterials
keinen separaten Vibrationsgenerator umfasst. In einer solchen alternativen Ausführungsform
misst der Vibrationsdetektor des Detektors des Oberflächenmaterials
zum Beispiel die Amplitude der durch die zu behandelnde Oberfläche reflektierten
Luftvibrationen, wobei die Luftvibrationen von anderen akustischen
Quellen der elektrischen Flächenbehandlungsvorrichtung,
wie zum Beispiel von der Saugeinheit eines Staubsaugers, stammen.
Da solche Luftvibrationen unter normalen Betriebsbedingungen oft
eine angemessen konstante Amplitude haben, wird in einer solchen
alternativen Ausführungsform
eine angemessen zuverlässige Messung
des zu reinigenden Oberflächenmaterials erhalten.
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Zuletzt
wird darauf hingewiesen, dass ein anderer Typ von Vibrationsgenerator
und ein anderer Typ von Vibrationsdetektor statt des vorhergehen
genannten piezoelektrischen Vibrationsgenerators 37, 97 und
des piezoelektrischen Vibrationsdetektors 39, wie zum Beispiel
ein elektrodynamischer Vibrationsgenerator und ein elektrodynamischer
Vibrationsdetektor, die gebräuchlich
und an sich bekannt sind, verwendet werden können.