EP4029423B1 - Einlernfunktion für staubsauger mit motordüsen - Google Patents
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- EP4029423B1 EP4029423B1 EP21215892.7A EP21215892A EP4029423B1 EP 4029423 B1 EP4029423 B1 EP 4029423B1 EP 21215892 A EP21215892 A EP 21215892A EP 4029423 B1 EP4029423 B1 EP 4029423B1
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Classifications
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- A47L9/2842—Suction motors or blowers
Definitions
- the invention relates to vacuum cleaners for vacuuming floors, carpets, upholstered furniture, car seats and the like, in particular as household appliances, especially for private use.
- the vacuum cleaners contain a basic device. This primarily contains a fan driven by a blower motor (electric motor) for sucking in the suction air.
- a replaceable motor nozzle is attached to the basic device and is used for the actual suction contact with the surface to be vacuumed.
- the motor nozzle contains a motor brush driven by a second electric motor. This is used to comb out dirt, etc. from the carpet, especially when vacuuming carpets, so that these can then be vacuumed from the nozzle to the basic device.
- a method for controlling a mobile soil cultivation device which has a drive unit, at least one soil cultivation unit and a control unit, wherein the movement of the soil cultivation device and / or the operation of at least one soil cultivation unit can be controlled by means of the control unit.
- the movement behavior of the soil processing device and the motor current of at least one drive motor of the drive unit and / or a soil processing unit are recorded and the condition of the soil processing unit is determined by means of a soil classification element
- the floor area to be worked is classified depending on the detected movement behavior and the detected motor current.
- a soil cultivation device for carrying out the method is also known.
- the object of the present invention is to provide improvements in relation to vacuum cleaners with motor nozzles.
- the basic device has a suction nozzle. This is used to connect the basic device to a motor nozzle, also a floor nozzle.
- the invention assumes that at least one, in particular at least two, such motor nozzles exist and are also used together with the basic device.
- the second nozzle can be e.g. B. a spare part for a first nozzle, an alternative nozzle for other uses, etc.
- the motor nozzle is another part of the vacuum cleaner.
- the invention further assumes that the motor nozzles in question are designed as follows:
- the respective motor nozzle contains an electric brush motor and a cleaning brush driven by it - when the nozzle or the entire vacuum cleaner is in operation.
- the invention assumes that such a motor nozzle is actually placed on the basic device to carry out the method.
- the basic device contains an electrical interface. This is used to electrically connect the motor nozzle to the basic device.
- the invention assumes that the connected brush motor is supplied with electrical energy from the basic device during operation.
- the basic device contains a fan. During operation, this is driven by an electric blower motor and is used to suck in suction air through the suction port and thus through the attached motor nozzle.
- the basic device is normally, i.e. H. operated in normal operation without a teach-in operation being carried out (see below). Normal operation is the usual use of the basic device or vacuum cleaner for vacuum cleaning.
- the basic device In response to a teach-in signal, the basic device is then operated in teach-in mode instead of normal operation.
- the teach-in signal is triggered by a teach-in event.
- the basic device or vacuum cleaner In teach-in mode, the basic device or vacuum cleaner must be operated in a reference operating mode. This is particularly the operation on a reference ground or in the air, as explained below.
- the reference soil is in particular just a soil class, e.g. B. the soil types A, B or C explained below, but not a specifically specified soil.
- a current characteristic value that is correlated with a current operating current of the basic device is recorded.
- “Current” means: at the moment of acquisition, i.e. during teach-in operation.
- the operating current is a current in or in the basic device. In particular, this is the current absorbed by the motor nozzle via the interface, in particular the brush current of the brush motor, which flows out via the interface. Alternatively or additionally, it can also be the current drawn by the blower motor or other operating currents inside the basic device or at interfaces at which current flows out of the basic device.
- the characteristic value is in particular a current strength, a voltage, a power or another value that is correlated with the operating current.
- the characteristic value can be a pure instantaneous value, but also a characteristic value for a progression of instantaneous values over time, e.g. B. a time derivative.
- a reference value for the recorded characteristic value is still determined using a teach-in criterion.
- the reference value is in particular the recorded characteristic value itself or an average or other derived variable from one or more characteristic values that are recorded in teach-in mode.
- the reference value or a variable derived from it is saved for later use.
- the teach-in mode is ended upon an end signal and the system switches back to normal operation.
- the now current characteristic value for the current operating current i.e. that currently exists in normal operation, is recorded.
- a current blower power is then determined from the current characteristic value and the reference value using a control regulation and the blower motor is operated with this.
- the current, voltage, etc. of the blower motor are influenced. Others are also optional Consumers in or on the basic device are operated based on parameters that are determined from the characteristic value and reference value based on the control regulation.
- the invention is based on the following observations and findings:
- floor nozzles in particular motor nozzles in conjunction with vacuum cleaners, which can automatically detect the type of floor with the help of sensors, for example.
- the cleaning can be appropriately controlled, regulated or influenced based on the detection of the soil type. Suitable controlled or regulated cleaning should be understood to mean influencing the blower and/or cleaning brush performance.
- a drive train essentially means the following components: motor, gearbox/transmission, belt drive, bearings, friction, losses and cleaning brush.
- a shift in the operating points over time e.g. B. due to wear, temperature and, for example, contamination from wrapped hair or fibers.
- the arrangement of a lighting device, for example implemented by LEDs in the nozzle can also contribute to a shift in the operating points compared to an otherwise unchanged nozzle.
- the invention is based on the following ideas:
- a user-initiated (teach-in signal) teach-in function determines the actual characteristic value, e.g. B. the static value of the current as a reference value (abbreviated: "RW"). If necessary, the value is saved - at least temporarily - for later evaluation. This means that all of the influences described above can be compared or canceled.
- the teach-in function can be carried out on a hard floor (working point A). This is specified to the user in order to create defined conditions for the comparison.
- ground detection can (now in normal operation) be carried out, for example, by a relative change in the current based on the determined reference value.
- the process of the teach-in function is e.g. B. as follows: 1. Device is switched on. 2. Customer initiates the teach-in function. 3. Device carries out the teach-in process; for example, according to instructions or specifications on “hard floors”. 4. After the learning operation has ended, the customer can use the automatic floor detection function in normal operation. 5. Device is switched off.
- the teach-in function can be initiated when starting or switching on the vacuum cleaner (learning event). Or when the nozzle is plugged in and unplugged (learning event). Furthermore, it is also conceivable to activate the teach-in function via radio, infrared, Bluetooth (R), WLAN, GSM, or other options and technologies that seem sensible (the teach-in event is the arrival of a corresponding signal on the basic device from outside via the relevant channel).
- the change per time or the derivation of the characteristic value e.g. the current
- the information about a change over time or the dynamics of the current is detected when the type of soil changes.
- a control and regulation unit can read the current in a fixed time grid (equidistant), for example every 10 ⁇ s. If an increase or decrease of a certain amount can be seen in relation to the previously determined value, this can be used as a conclusion about a change in the soil condition. It makes sense to implement digital filters or repeated polling or repeated increases or decreases in the current. This significantly increases the detection accuracy and reliability.
- the change between states A, B and C is thus carried out by dynamically detecting a decrease or an increase in the current.
- the control unit can evaluate the temporal change/derivative/dynamics. For example, the current sampling (currently determined characteristic value) can be compared with previous sample values (characteristic values determined in the past). If a tendency can be recognized, this can be used as a conclusion about the type of soil.
- the control unit can also include the absolute value (actual value of the variable: “characteristic value”) in the evaluation.
- the teach-in function can be used for an existing accessory portfolio for a vacuum cleaner or type, as well as for future floor nozzles.
- the user can usually teach-in any motor-operated floor nozzle, which is comparable, for example, to how the “TARA” button works on kitchen scales.
- automatic floor detection is set up, which in turn can have countless advantages. Among other things, an optimal and energy-saving power setting of the blower and the associated extension of the running time of battery-operated devices.
- the learning function is implemented almost exclusively in software, which also makes it very cost-effective.
- the suction conditions are given by the specification of the conditions during learning (e.g. "hard floor")
- the determined absolute current value is then assigned to this floor type as a reference value.
- the invention assumes that the absolute current values on other soils are in a known relative relationship to the reference value. By determining the actual current, conclusions can be drawn about the type of soil in relation to the reference value.
- the learning event is generated by the operation of an input element by a user of the basic device.
- the teach-in mode is therefore started by the corresponding operation.
- the input element can be arranged on the basic device.
- the input element is arranged remotely from the basic device on an object that is communicatively connected to the basic device. This can e.g. This could be, for example, a control button on a remote control, a radio or infrared transmitter, an operating field on a smartphone app that communicates with the basic device, etc.
- Corresponding variants infrared, Bluetooth, ...) have already been mentioned above. In this way, the learning process can be started consciously and in a controlled manner.
- the learning event is not generated by such an actuation of an input element by a user.
- the learning process is not started by actively activating an input element. The user of the vacuum cleaner is therefore relieved of having to start the learning process. Any events can be used to start the insertion process. The learning process is therefore started comparatively automatically.
- the learning event is generated by switching on the basic device and/or changing the motor nozzle.
- this ensures that the teach-in operation cannot be forgotten, as it occurs every time the basic device is started up.
- changing the nozzle often leads to this to a shift in the operating point, as explained above.
- the learning process cannot be forgotten.
- At least one signal for the reference operating mode, in particular a target operating state, of the basic device for the teach-in mode is displayed to a user of the basic device via a communication means before or during the teach-in mode.
- “At least one signal” is to be understood as meaning that in addition to displays, warning tones (e.g. binary “signal”: indicator light on/off), higher-level information, e.g. B. pictograms, words, short texts or detailed descriptions in image and/or sound form are possible.
- the target operating state is one in which the basic device is to be operated in teach-in mode so that correct teach-in is ensured as well as possible.
- the teach-in operation must therefore be carried out in a specified operating state of the basic device or vacuum cleaner:
- the device must be placed on a specified type of floor, e.g. B. Hard floor, as explained above as an example.
- the device is without contact between the motor nozzle or cleaning brush and the floor, i.e. H. in the air, so that the cleaning brush does not experience any mechanical resistance at the bottom.
- the means of communication is, for example, a visual or acoustic display, or a printout, e.g. B. on a sticker or an operating manual supplied with the basic device, whether physical or as an electronic document/issue.
- the learning process can deliver particularly accurate results. Influencing factors caused by learning on unknown / undefined / arbitrary floor coverings etc. can be reduced or eliminated.
- control regulation contains at least two or at least three working modes, with different blower powers being assigned to each working mode.
- additional operating parameters of the basic device or the entire vacuum cleaner such as: B. Brush power, speed of motors, switching light sources on/off, delivery of Cleaning agents or the like assigned.
- a current working mode for operating the basic device is determined based on an allocation rule from the current characteristic value and the reference value.
- the working modes correspond, for example, to the floor types A, B or C mentioned above or to the operating parameters of the vacuum cleaner assigned to them, which are tailored to the specific floors. Based on the current characteristic value, the actually processed soil or object is classified into one of the working modes of the basic device, so that the corresponding processing with the relevant working mode is carried out as well as possible adapted to the current soil or the current object.
- a range of characteristic values is selected for each of the working modes in the assignment rule.
- the ranges are selected depending on the currently applicable reference value.
- the currently applicable reference value is the one that was set in the last successful teach-in operation.
- the range limits / centers / sizes etc. depend on the reference value or are parameterized by it as a parameter.
- the current working mode is then selected in the range of which the current characteristic value lies.
- the assignment rule therefore assigns a range of characteristic values to each of the working modes, the ranges being selected depending on the current reference value.
- the working mode in which the current characteristic value lies is selected.
- the division into different areas is particularly easy to implement; this has already been shown above as an example for the three areas A, B and C.
- a further variant of this embodiment assumes that the characteristic value and reference value are equally correlated with the operating current, e.g. B. in that both the characteristic value and the reference value are values of the motor current of the brush motor.
- the assignment rule then contains a first range for characteristic values that correspond to the reference value plus a first tolerance range (around the characteristic value). This is e.g. B. the above-mentioned range from 0.5 * KW to 1.5 * KW, ie here a tolerance range of 50% of the KW around the value of the KW.
- the assignment rule then contains further areas for characteristic values that correspond to a respective one (also non-integer) multiples of the reference value plus a respective tolerance range.
- area B is selected with 2.5 times the characteristic value and a tolerance range of 50% of the KW and area C with 4.5 times the KW plus/minus 50% of the KW.
- a shift in the operating points for the three above-mentioned soil types caused by a nozzle change, aging, the installation of additional options such as permanent lighting with a modified replacement nozzle, etc. is compensated for by a change in the reference value.
- the areas are z. B. shifted, scaled, changed, etc. depending on the reference value.
- a quantity proportional to the instantaneous operating current is recorded as a characteristic value.
- “Proportional” is to be understood here in the sense of linear, quadratic or another power, possibly multiplied by a factor. This size is in particular the current strength of the operating current or its power, possibly scaled by a factor. The “size” can certainly be averaged, subjected to windowing, etc. Such characteristic values are particularly easy to record. However, this variant excludes a temporal derivation of a variable or the recording of characteristics of a time course of the parameter.
- a variable correlated with a change in the operating current over time is recorded as a characteristic value.
- Characteristic values are now recorded here, e.g. B. depict a time course or a time derivative of the operating current. Such characteristic values are particularly suitable for implementing the above-mentioned embodiments with regard to the dynamics of the current, etc. In particular, however, the absolute level of the characteristic value is also taken into account.
- the characteristic value is therefore monitored as an assignment rule based on a currently selected working mode.
- a change is made to another working mode when the characteristic value or a sum formed from it exceeds a change threshold.
- the absolute value does not play any role.
- the absolute value is taken into account, but in particular only plays a role still a subordinate role. In this respect, the corresponding method is less sensitive to errors.
- the object of the invention is also achieved by a basic device according to claim 12 of a vacuum cleaner.
- the basic device includes a suction nozzle for connection to a motor nozzle of the vacuum cleaner.
- the invention assumes that the motor nozzle contains a brush motor and a cleaning brush driven by it (during operation). In other words, the invention relates to such intended engine nozzles.
- the basic device contains an electrical interface for the motor nozzle in order to supply at least its brush motor with electrical energy from the basic device.
- the basic device also contains a fan driven by a blower motor for sucking in suction air through the suction nozzle, and thus also through a motor nozzle that is attached as intended.
- the basic device also contains a central unit for carrying out the method according to the invention.
- the special feature of the invention lies in the fact that further properties of the engine nozzle do not have to be known. All (even unknown) influencing factors on their suction behavior / power consumption are currently recorded in the reference value and are determined by the reference operating mode, e.g. B. air operation / operation on a reference floor, transferred to the current operating mode, in particular the floors to be worked.
- the reference operating mode e.g. B. air operation / operation on a reference floor
- the object of the invention is also achieved by a vacuum cleaner, with a basic device according to the invention and the motor nozzle.
- FIG 1 shows a highly schematic representation of an electric vacuum cleaner 2 in the form of a household vacuum cleaner.
- the vacuum cleaner 2 draws its electrical energy for operation from a rechargeable power storage device 4, here an electric accumulator.
- the vacuum cleaner 2 contains a basic device 6 and a motor nozzle 8 that is attached to it but is removable and replaceable. Various nozzles, in particular motor nozzles 8, can therefore be attached and operated on the basic device 6.
- the power storage 4 is arranged in the basic device 6.
- the basic device 6 has a suction nozzle 10 for attaching the motor nozzle 8.
- the motor nozzle 8 contains a brush motor 12. This is used to operate a cleaning brush 14.
- the basic device 6 has an electrical interface 16. This serves to supply the motor nozzle 8 from the basic device 6, in this case from the power storage 4, with electrical energy 18, here symbolically indicated only by an arrow.
- the basic device 6 also contains a blower motor 20, which is also supplied with electrical energy 18 from the power storage 4.
- the blower motor 20 is used to drive a blower 22, which in turn fulfills the core task of the vacuum cleaner 2, namely the suction of suction air 24 from outside the vacuum cleaner 2, here from a floor 25, here a carpet, through the motor nozzle 8 and the suction nozzle 10 in the basic device 6 when operating the vacuum cleaner 2.
- the brush motor 12 also works and drives the cleaning brush 14, which z. B. combs out dirt from the floor 25 or carpet in order to then suck it out with the help of the suction air 24.
- FIG. 1 Also symbolically represented is an electrical brush current IÜ, which is received by the brush motor 12 during operation and is therefore provided from the basic device 6 via the interface 16. Also shown is an electrical blower power LG, which is absorbed from the power storage 4 by the blower motor 20 during operation.
- the basic device 6 also contains an input element 26, here a button, and a communication means 28, here an indicator light.
- the central unit 30 is in particular set up to carry out the method explained below.
- FIG. 2 shows a block diagram of the procedure in question. After switching on the vacuum cleaner 2, it is in normal operation BN. Basically, the blower motor 20 and brush motor 12 are operated electrically in order to vacuum floors such as the floor 25 or other objects, such as car seats, using the vacuum cleaner 2 by passing over them with the motor nozzle 8. A further explanation of normal operation BN is given below.
- Actuation of the input element 26 represents a teach-in event EE.
- the teach-in event EE triggers a teach-in signal SE. Due to the teach-in signal SE, the vacuum cleaner 2 or the basic device 6 changes from normal mode BN to teach-in mode BE.
- the user is now signaled via the communication means 28 that the basic device 6 is currently in teach-in mode BE.
- the communication means 28, here a display element that only lights up in teach-in mode BE, symbolically represents the basic device, which is to be placed on a hard floor and operated on it in a target operating state BS. This symbol reminds the user of the corresponding target operating state BS (working on a hard floor), in which the basic device 6 is to be operated as intended in teach-in mode BE.
- a current characteristic value WKA correlated with an operating current IB of the basic device 6 is recorded.
- the current that flows from the basic device 6 via the interface 16 is selected as the operating current IB.
- the operating current IB corresponds to the brush current IÜ.
- the current characteristic value In the example, WKA is the current strength of the operating current IB.
- the currently recorded characteristic value WKA is therefore the current strength (in amperes) of the brush current IÜ recorded by the brush motor 12 at the moment of the teach-in mode BE.
- a reference value WR correlated with the operating current IB is now determined from the current characteristic value WKA using a teach-in criterion KE. In the example, this is simply the currently recorded characteristic value WKA itself.
- the successful determination of the reference value WR represents an end signal SN for the teach-in mode BE, so that the basic device 6 now returns to normal operation BN.
- the basic device 6 has a control regulation VS.
- a current characteristic value WKA is now recorded again, as described above.
- the control regulation VS now determines a current blower power LG from the current characteristic value WKA and the reference value WR (taken from the teach-in mode BE, indicated by dashed lines), with which the blower motor 20 is now operated.
- the blower power LG is constantly adapted to the real suction conditions based on the control regulation VS, e.g. B. if the current WKA characteristic value changes. Due to the dependence on the reference value WR, the blower power LG is also adapted to the configuration or the state of the vacuum cleaner 2 at the time of the last teach-in operation BE.
- Fig. 3 shows the tax regulation VS in detail.
- This contains three working modes MA1-3, each of which is assigned a fan power LG1-3.
- An assignment rule VZ assigns each currently determined characteristic value WKA, taking into account the reference value WR one of the working modes MA1-3.
- the blower motor 20 is then operated with the respective blower power LG1-3.
- the blower powers LG1-3 are selected so that favorable conditions arise for the vacuum cleaner 2 for the respective operating modes MA1-3, e.g. B. a power that is chosen as low as possible in order to ensure a good suction result and to ensure as low energy consumption as possible.
- the allocation rule VZ (in Fig. 3 shown in detail, as indicated by dashed lines) works according to the following principle: Areas B1-3 of characteristic values or current characteristic values WKA are assigned to the working modes MA1-3. The assignment is made depending on the reference value WR or does the reference value WR determine a parameter for defining the range limits (indicated by the arrows in Fig. 3 ).
- the range B1 is defined, ie the working mode MA1 and thus the fan power LG1 is selected.
- the range B2 or working mode MA2 and thus the fan power LG2 is selected.
- For current characteristic values WKA RW * 4 to RW * 5, the range B3 and thus the working mode MA3 and thus the fan power LG3 are selected.
- Area B1 is assigned to the reference value WR plus a tolerance range TB1 of +/-0.5 RW.
- Area B2 is assigned to the multiple of 2.5 of the RW with a tolerance range TB2 of +/- 0.5 RW, area 3 to the multiple of 4.5 of the RW with a tolerance range TB3 of +/- 0.5 RW.
- Fig. 4 shows a curve over time t when vacuum cleaner 2 vacuums three types of floor AC in a row.
- floor type A "hard floor", here a wooden floor
- floor type B "short pile carpet”
- floor type C long pile carpet
- the working modes MA1 to MA3 were selected Fig. 3 designed or the corresponding WKA characteristics, here currents or current ranges corresponding to I1 to I3 Fig. 4 assigned.
- the reference current was used Fig. 4 standardized in the form of the reference value WR for soil type A (abscissa: current I / reference current WR).
- the areas B1-3 are therefore changed by changing a newly learned reference value WR Fig. 3 is shifted along with its change, so the areas B1-3 are adjusted, depending on the result of the teach-in process, i.e. depending on the value of the reference value WR.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Vacuum Cleaner (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft Staubsauger zum Absaugen von Fußböden, Teppichen, Polstermöbeln, Autositzen und dergleichen, insbesondere als Haushaltsgeräte, insbesondere für den Privatgebrauch. Die Staubsauger enthalten ein Grundgerät. Dieses enthält vor allem ein von einem Gebläsemotor (Elektromotor) angetriebenes Gebläse zum Ansaugen der Saugluft. An dem Grundgerät ist auswechselbar eine Motordüse angebracht, die zum eigentlichen Saugkontakt mit der abzusaugenden Oberfläche dient. Die Motordüse enthält eine von einem zweiten Elektromotor angetriebene Motorbürste. Diese dient dazu, insbesondere beim Absaugen von Teppichen Verschmutzungen etc. aus dem Teppich auszukämmen, damit diese anschließend von der Düse zum Grundgerät hin abgesaugt werden können.
- Aus der
DE 10 2004 010 827 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines mobilen Bodenbearbeitungsgeräts bekannt, das eine Antriebseinheit, mindestens eine Bodenbearbeitungseinheit sowie eine Steuereinheit aufweist, wobei mittels der Steuereinheit die Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgeräts und/oder die Betriebsweise zumindest einer Bodenbearbeitungseinheit steuerbar ist. Um das Verfahren derart weiterzubilden, dass die Beschaffenheit der zu bearbeitenden Bodenfläche auf konstruktiv einfache Weise klassifizierbar ist, wird vorgeschlagen, dass man das Bewegungsverhalten des Bodenbearbeitungsgeräts und den Motorstrom zumindest eines Antriebsmotors der Antriebseinheit und/oder einer Bodenbearbeitungseinheit erfasst und mittels eines Bodenklassifizierungsglieds die Beschaffenheit der zu bearbeitenden Bodenfläche klassifiziert in Abhängigkeit vom erfassten Bewegungsverhalten und dem erfassten Motorstrom. Außerdem ist ein Bodenbearbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens bekannt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen in Bezug auf Staubsauger mit Motordüsen anzugeben.
- Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Betreiben eines Grundgerätes eines Staubsaugers. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
- Das Grundgerät weist einen Saugstutzen auf. Dieser dient zur Verbindung des Grundgerätes mit einer Motordüse, auch Bodendüse. Die Erfindung geht davon aus, dass mindestens eine, insbesondere mindestens zwei solcher Motordüsen existieren und auch zusammen mit dem Grundgerät verwendet werden. Bei der zweiten Düse kann es sich z. B. um ein Ersatzteil für eine erste Düse, eine Alternativdüse für andere Verwendungen, usw. handeln. Die Motordüse bildet einen weiteren Bestandteil des Staubsaugers. Die Erfindung geht weiterhin davon aus, dass die in Rede stehenden Motordüsen wie folgt ausgestaltet sind: Die jeweilige Motordüse enthält einen elektrischen Bürstenmotor und eine - im Betrieb der Düse bzw. des gesamten Staubsaugers - von diesem angetriebene Reinigungsbürste. Die Erfindung geht davon aus, dass eine solche Motordüse zur bzw. bei Ausführung des Verfahrens tatsächlich auf das Grundgerät aufgesetzt wird bzw. ist.
- Das Grundgerät enthält eine elektrische Schnittstelle. Diese dient zum elektrischen Anschluss der Motordüse am Grundgerät. Die Erfindung geht davon aus, dass der angeschlossene Bürstenmotor im Betrieb mit elektrischer Energie aus dem Grundgerät versorgt wird. Das Grundgerät enthält ein Gebläse. Dieses ist im Betrieb von einem elektrischen Gebläsemotor angetrieben und dient zum Ansaugen von Saugluft durch den Saugstutzen und damit durch die aufgesetzte Motordüse. Bei dem Verfahren wird das Grundgerät normalerweise, d. h. ohne dass ein Einlernbetrieb ausgeführt wird (siehe unten), in einem Normalbetrieb betrieben. Der Normalbetrieb ist also der übliche Gebrauchsbetrieb des Grundgerätes bzw. Staubsaugers zum Staubsaugen.
- Auf ein Einlernsignal hin wird das Grundgerät dann anstelle des Normalbetriebes in einem Einlernbetrieb betrieben. Das Einlernsignal wird dabei von einem Einlernereignis ausgelöst. Im Einlernbetrieb ist das Grundgerät bzw. der Staubsauger in einer Referenz-Betriebsart zu betreiben. Dies ist insbesondere der Betrieb auf einem Referenzboden bzw. in der Luft, wie unten erläutert wird. Der Referenzboden ist insbesondere lediglich eine Bodenklasse, z. B. die unten erläuterten Bodenarten A, B oder C, nicht jedoch ein konkret vorgegebener Boden.
- Im Einlernbetrieb wird ein mit einem aktuellen Betriebsstrom des Grundgerätes korrelierter aktueller Kennwert erfasst. "Aktuell" bedeutet dabei: im Moment der Erfassung, also während des Einlernbetriebes. Der Betriebsstrom ist ein Strom des bzw. im Grundgerät. Insbesondere handelt es sich dabei um den von der Motordüse über die Schnittstelle aufgenommenen Strom, insbesondere den Bürstenstrom des Bürstenmotors, der über die Schnittstelle abfließt. Alternativ oder zusätzlich kann es sich aber auch um den aufgenommenen Strom des Gebläsemotors handeln oder um sonstige Betriebsströme im Inneren des Grundgerätes oder an Schnittstellen, an denen Strom aus dem Grundgerät abfließt. Der Kennwert ist insbesondere eine Stromstärke, eine Spannung, eine Leistung oder ein sonstiger Wert, der mit dem Betriebsstrom korreliert ist. Der Kennwert kann ein reiner Momentanwert sein, aber auch ein Kennwert für einen Verlauf von Momentanwerten über der Zeit, z. B. eine zeitliche Ableitung.
- Im Einlernbetrieb wird weiterhin anhand eines Einlernkriteriums ein Referenzwert für den erfassten Kennwert ermittelt. Der Referenzwert ist insbesondere der erfasste Kennwert selbst oder eine Mittelung oder sonstige abgeleitete Größe aus einem oder mehreren Kennwerten, die im Einlernbetrieb erfasst werden. Insbesondere wird der Referenzwert oder eine daraus abgeleitete Größe für die spätere Weiterverwendung gespeichert.
- Der Einlernbetrieb wird auf ein Endesignal hin beendet und es wird wieder in den Normalbetrieb gewechselt.
- Die oben genannten Schritte im Einlernbetrieb gelten immer unter der Prämisse, dass das Grundgerät bzw. der Staubsauger in der Zwischenzeit nicht ausgeschaltet wird, ein Betriebsakku im Grundgerät nicht leer läuft usw. Der Normalbetrieb stellt damit den Regelfall, der Einlernbetrieb einen Sonderfall im Betrieb des Grundgerätes bzw. Staubsaugers dar.
- Im Normalbetrieb wird der nunmehr aktuelle, also augenblicklich im Normalbetrieb vorhandene Kennwert für den aktuellen Betriebsstrom erfasst. Aus dem aktuellen Kennwert und dem Referenzwert wird dann anhand einer Steuervorschrift eine aktuelle Gebläseleistung ermittelt und der Gebläsemotor mit dieser betrieben. Dabei werden Strom, Spannung etc. des Gebläsemotors beeinflusst. Optional werden auch andere Verbraucher im oder am Grundgerät anhand von Parametern betrieben, die anhand der Steuervorschrift aus Kennwert und Referenzwert ermittelt werden.
- Aus der Praxis bekannt sind Bodendüsen, insbesondere Motordüsen in Verbindung mit Staubsaugern, welche die Bodenart automatisch, mit Hilfe von beispielsweise Sensoren, erkennen können. Des Weiteren kann die Reinigung basierend auf der Detektion der Bodenart geeignet gesteuert, geregelt bzw. beeinflusst werden. Wobei unter einer geeigneten gesteuerten bzw. geregelten Reinigung die Beeinflussung der Gebläse- und / oder der Reinigungsbürstenleistung verstanden werden soll.
- Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Bodenart durch eine Auswertung des Motorstromes beispielsweise bei einer motorisierten Bodendüse auszuwerten. Hier wird die bereits ohnehin vorhandene Information des Motorstromes verwendet, um die Bodenerkennung zu realisieren. Hierbei ist in vorteilhafterweise kein zusätzlicher Sensor notwendig.
- Wird als Entscheidungsmerkmal der absolute statische bzw. stationäre Wert des Stromes herangezogen, so gibt es im Wesentlichen drei Arbeitspunkte bzw. -bereiche, nämlich charakteristische unterschiedliche Stromverbräuche, beim Saugen von A) Hartböden und dergleichen, B) kurzflorigen Teppichen und dergleichen und C) langflorigen Teppichen und dergleichen. Die drei Arbeitspunkte variieren bei ein und derselben Düsenanordnung ja nach Art und Beschaffenheit des Bodens bzw. der Reinigungsoberfläche beispielsweise bei der Reinigung von Polstermöbeln oder Autositzen. Ferner besteht die Möglichkeit verschieden motorisierte Düsen an den Staubsauger anzuschließen, d. h. eine Motordüse durch ein andere zu ersetzen. Hierbei ist mit einer Veränderung der Werte aufgrund des veränderten Antriebsstranges zu rechnen. Wobei unter einem Antriebsstrang im Wesentlichen folgenden Komponenten verstanden werden sollen: Motor, Getriebe/Übersetzung, Riemenantrieb, Lager, Reibung, Verluste und Reinigungsbürste.
- In der Regel ist eine Erkennung von verschiedenen Bodendüsen nicht gegeben.
- Ferner kann es zudem zu einer Verschiebung der Arbeitspunkte über der Zeit, z. B. durch Abnutzung, Temperatur und beispielsweise eine Verschmutzung durch eingewickelte Haare oder Fasern, kommen. Ebenfalls kann die Anordnung einer Beleuchtungseinrichtung beispielsweise realisiert durch LEDs in der Düse zu einer Verschiebung der Arbeitspunkte gegenüber einer ansonsten unveränderten Düse beitragen.
- Eine vom Anwender initiierte (Einlernsignal) Einlernfunktion (Einlernbetrieb) ermittelt den tatsächlichen Kennwert, z. B. den statischen Wert, des Stromes als Referenzwert (abgekürzt: "RW"). Gegebenenfalls wird der Wert - zumindest temporär - abgespeichert, für eine spätere Auswertung. Somit können sämtliche oben beschriebene Einflüsse abgeglichen bzw. annulliert werden. Beispielsweise kann die Einlernfunktion auf einem Hartboden (Arbeitspunk A) durchgeführt werden. Dies wird dem Benutzer vorgegeben, um definierte Bedingungen für den Abgleich zu schaffen. Nachdem die Einlernfunktion erfolgreich durchgeführt wurde, kann (nunmehr im Normalbetrieb) die Bodenerkennung beispielsweise durch eine relative Änderung des Stromes basierend auf dem ermittelten Referenzwert erfolgen. Beispielsweise können Rückschlüsse auf die verschiedenen Bodenarten basierend auf dem Referenzwert (Kennwert, ermittelt gemäß Vorgabe auf "Bodenart A: Hartboden oder dergleichen" während dem Einlernen) durch die folgenden Bedingungen abgebildet werden: Bodenart A liegt vor, wenn der - nun wiederum aktuell im Normalbetriebt ermittelte - Kennwert in einem Bereich 0,5 * RW bis 1,5 * RW liegt. Bodenart B liegt für aktuelle Kennwerte im Bereich 2 * RW bis 3 * RW und Bodenart C liegt für aktuelle Kennwerte im Bereich 4 * RW bis 5 * RW vor.
- Hierbei existieren insbesondere Zwischenbereiche, in denen einem aktuellen Kennwert keine Bodenart zugeordnet ist (im obigen Beispiel zwischen 1,5 * RW und 2 * RW und zwischen 3 * RW und 4 * RW). In diesen "Zwischenbereichen" kann der aktuelle Wert bzw. zuvor detektierte Bereich bzw. der dazugehörige Arbeitspunkt so beibehalten werden, oder erhöht, oder erniedrigt werden. Unter "Arbeitspunkt" sind hier die oben definierten Bereiche A, B oder C zu verstehen. Sinnvollerweise ist ein undefinierter Zustand bzw. ein völliges Abschalten unerwünscht.
- Mögliche Transitionen (für das Beibehalten des vorherig ermittelten Arbeitspunktes) sind z. B.:
- Von A nach B z. B. A (Hartboden mehr Gebläseleistung)
- Von B nach C z. B. B (kurzflorig reduzierte Gebläseleistung)
- Von C nach B z. B. C (langflorig stark reduzierte Gebläseleistung)
- Von B nach A z. B. B (s. o.)
- Diese Bedingungen ("Faktoren" 0,5; 1,5; 2; 3; 4; 5 bezüglich der veränderlichen Konstante "RW") zur Klassifizierung der Bodenart sind dabei wohl definiert und beispielsweise in einem nicht flüchtigen Speicher, in der Steuer- und Regeleinheit des Staubsaugers, hinterlegt. Diese Faktoren wurden z. B. empirisch durch Versuche oder theoretisch ermittelt. Während der Laufzeit des Systems (Normalbetrieb des Staubsaugers) werden die Grenzen basierend auf dem Referenzwert RW und den im Speicher hinterlegten Bedingungen ermittelt.
- Der Ablauf der Einlernfunktion ist z. B. wie folgt: 1. Gerät wird eingeschaltet. 2. Kunde initiiert die Einlernfunktion. 3. Gerät führt den Einlernvorgang durch; beispielsweise gemäß Anweisung bzw. Vorgabe auf "Hartboden". 4. Kunde kann nach Beendigung des Einlernbetriebes im Normalbetrieb die Funktion der automatischen Bodenerkennung verwenden. 5. Gerät wird ausgeschaltet.
- Ferner ist es auch denkbar, die Einlernfunktion ohne ein Zutun des Anwenders durchzuführen. Dies ist vor allem besonders vorteilhaft für Staubsauger bzw. Grundgeräte, welche keine Bedienmöglichkeit für diese Funktionalität aufweisen. Beispielsweise kann beim Start bzw. beim Einschalten des Staubsaugers (Einlernereignis) die Einlernfunktion initiiert werden. Oder bei einem Auf- und Abstecken der Düse (Einlernereignis). Des Weiteren ist es ebenfalls denkbar die Einlernfunktion über Funk, Infrarot, Bluetooth (R), WLAN, GSM, oder andere sinnvoll erscheinende Möglichkeiten und Technologien zu aktivieren (Einlernereignis ist das Eintreffen eines entsprechenden Signals am Grundgerät von außen über den betreffenden Kanal).
- Des Weiteren ist es ebenfalls denkbar die Änderung pro Zeit bzw. die Ableitung des Kennwertes (z. B. des Stromes) zur Erkennung der Bodenart heranzuziehen. Hierbei wird die Information über eine zeitliche Änderung bzw. die Dynamik des Stromes bei einer Änderung der Bodenart detektiert. Beispielsweise kann eine Steuer- und Regeleinheit den Strom in einem zeitlich festen Raster (äquidistant), beispielsweise alle 10 µs, einlesen. Ist nun ein Anstieg oder Abfall, um einen bestimmten Betrag bezogen auf den zuvor ermittelten Wert zu erkennen, so kann dies als Rückschluss für eine Änderung der Bodenbeschaffenheit herangezogen werden. Sinnvollerweise sind digitale Filter bzw. ein mehrmaliges Abfragen bzw. ein mehrmaliges Ansteigen bzw. Abfallen des Stromes zu implementieren. Hierdurch erhöht sich die Erkennungsgenauigkeit bzw. -sicherheit entscheidend. Der Wechsel zwischen den Zuständen A, B und C erfolgt somit durch eine dynamische Erkennung eines Abfalls oder eines Anstiegs des Stromes.
- Dies ist wie folgt zu verstehen: Gleitet die Bodendüse z. B. von einem Hartboden auf einen Teppich so steigt der Strom (Bürstenstrom) sprunghaft an. Die zeitliche Änderung / Ableitung / Dynamik kann die Steuereinheit auswerten. Z. B. kann die aktuelle Abtastung (aktuell ermittelter Kennwert) mit vorherigen Abtastwerten (in der Vergangenheit ermittelte Kennwerte) verglichen werden. Ist eine Tendenz zu erkennen, dann kann diese als Rückschluss auf die Bodenart herangezogen werden. Die Steuereinheit kann zudem den absolut Wert (tatsächlicher Wert der Variable: "Kennwert") mit in die Auswertung einfließen lassen.
- Die Einlernfunktion ist sowohl für ein eventuell bereits vorhandenes Zubehör-Portfolio eines Staubsaugers bzw. -typs verwendbar, als auch für zukünftige Bodendüsen. Der Anwender kann durch Initiieren der Einlernfunktion, vergleichbar beispielsweise zur Funktionsweise der "TARA"-Taste in Küchenwaagen, in der Regel jede motorisch betriebene Bodendüse einlernen. Nach dem Einlernvorgang ist eine automatische Bodenerkennung eingerichtet, welche wiederum unzählige Vorteile aufweisen kann. Unter anderem eine optimale und energieschonende Leistungseinstellung des Gebläses und der damit verbundenen Laufzeitverlängerung von akkubetriebenen Geräten. Ferner wird die Einlernfunktion fast ausschließlich in Software realisiert, wodurch sich zudem eine hohe Kostenattraktivität realisieren lässt.
- Gemäß der Erfindung gilt insbesondere Folgendes: Im Referenzwert sind alle Einflussfaktoren auf den Stromverbrauch der Motordüse usw. berücksichtigt, egal ob diese konkret bekannt sind oder nicht. Da jedoch die Saugumstände durch die Vorgabe der Bedingungen beim Einlernen gegeben sind (z. B. "Hartboden"), ist der ermittelte absolute Stromwert als Referenzwert dann diesem Bodentyp zugeordnet. Die Erfindung geht dann davon aus, dass sich die absoluten Stromwerte auf anderen Böden in einem bekannten Relativverhältnis zum Referenzwert befinden. Durch Ermittlung des tatsächlichen Stromes kann dann im Verhältnis zum Referenzwert auf die Bodenart rückgeschlossen werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Einlernereignis durch die Betätigung eines Eingabeelements durch einen Benutzer des Grundgerätes erzeugt. Der Einlernbetrieb wird also durch die entsprechende Betätigung gestartet. Das Eingabeelement kann dabei am Grundgerät angeordnet sein. Alternativ ist das Eingabeelement entfernt vom Grundgerät an einem kommunikativ mit dem Grundgerät verbundenen Objekt angeordnet. Dies kann z. B. ein Bedienknopf einer Fernbedienung, eines Funk- oder Infrarotsenders sein, ein Betätigungsfeld auf einer Smartphone-App, die mit dem Grundgerät kommuniziert usw. Entsprechende Varianten (Infrarot, Bluetooth, ...) wurden oben bereits genannt. So kann der ein Einlernvorgang bewusst und kontrolliert gestartet werden.
- In einer alternativen Ausführungsform wird das Einlernereignis nicht durch eine solche Betätigung eines Eingabeelements durch einen Benutzer erzeugt. Dabei wird im Gegensatz zu oben der Einlernvorgang also nicht durch aktive Betätigung eines Eingabeelements gestartet. Somit ist der Benutzer des Staubsaugers von dem Starten des Einlernvorgangs entlastet. Beliebige Ereignisse können zum Start des Einlegevorgangs herangezogen werden. Der Einlernvorgang wird also insbesondere jeweils vergleichsweise automatisch gestartet.
- In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird das Einlernereignis durch ein Einschalten des Grundgerätes und/oder einen Wechsel der Motordüse erzeugt. So ist im ersten Fall sichergestellt, dass der Einlernbetrieb nicht vergessen werden kann, da er bei jeder Inbetriebnahme des Grundgerätes erfolgt. Insbesondere ein Düsenwechsel führt oft zu einer Verschiebung des Arbeitspunktes, wie oben erläutert. Im zweiten Fall kann so auch dabei der Einlernvorgang nicht vergessen werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird vor oder im Einlernbetrieb einem Nutzer des Grundgerätes über ein Kommunikationsmittel zumindest ein Signal für die Referenz-Betriebsart, insbesondere also einen Soll-Betriebszustand, des Grundgerätes für den Einlernbetrieb angezeigt. "Zumindest ein Signal" ist dahingehend zu verstehen, dass neben Anzeigen, Warntönen (z. B. binäres "Signal": Anzeigeleuchte an/aus) auch höherwertige Informationen, z. B. Piktogramme, Worte, Kurztexte oder auch ausführliche Beschreibungen in Bild- und/oder Tonform möglich sind. Der Soll-Betriebszustand ist ein solcher, in dem das Grundgerät im Einlernbetrieb zu betreiben ist, damit ein korrektes Einlernen so gut wie möglich sichergestellt ist. Der Einlernbetrieb ist also in einem vorgegebenen Betriebszustand des Grundgerätes bzw. Staubsaugers auszuführen: Z. B. ist das Gerät auf eine vorgegebene Bodenart aufzusetzen, z. B. Hartboden, wie oben beispielhaft erläutert. Oder das Gerät ist ohne Kontakt der Motordüse bzw. Reinigungsbürste zum Boden, d. h. in der Luft, zu betrieben, so dass die Reinigungsbürste keinerlei bodenseitigen mechanischen Widerstand erfährt. Das Kommunikationsmittel ist beispielsweise eine optische oder akustische Anzeige, oder auch ein Ausdruck (Print), z. B. auf einem Aufkleber oder einer mit dem Grundgerät ausgelieferten Bedienungsanleitung, ob physisch oder als elektronisches Dokument / Ausgabe. Dabei kann es sich zum Beispiel auch um ein Symbol, eine beim Einlernbetrieb leuchtende Anzeigeleuchte, einen Warnton am Grundgerät usw. handeln. Dadurch, dass so definierte Umgebungsverhältnisse für den Staubsauger hergestellt werden, kann der Einlernvorgang besonders genaue Ergebnisse liefern. Einflussfaktoren durch ein Lernen auf unbekannten / undefinierten / beliebigen Bodenbelägen usw. können so reduziert oder ausgeschlossen werden. Eine besonders einfache Variante wäre zum Beispiel, den Staubsauger im Einlernbetrieb auf dem Boden liegend mit nach oben bzw. in die Luft ragender Motordüse zu betreiben.
- In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Steuervorschrift mindestens zwei oder mindestens drei Arbeitsmodi, wobei jedem Arbeitsmodus unterschiedliche Gebläseleistungen zugeordnet sind. Optional sind dem Arbeitsmodus zusätzliche Betriebsparameter des Grundgerätes oder des gesamten Staubsaugers wie z. B. Bürstenleistung, Drehzahl von Motoren, An-/Ausschalten von Lichtquellen, Abgabe von Reinigungsmittel oder dergleichen zugeordnet. Ein aktueller Arbeitsmodus zum Betrieb des Grundgerätes wird anhand einer Zuordnungsvorschrift aus dem aktuellen Kennwert und dem Referenzwert bestimmt. Die Arbeitsmodi entsprechen zum Beispiel den oben genannten Bodenarten A, B oder C bzw. den diesen zugeordneten Betriebsparametern des Staubsaugers, die auf die speziellen Böden abgestimmt sind. Anhand des aktuellen Kennwerts erfolgt also eine Einklassifizierung des tatsächlich bearbeiteten Bodens oder Objekts in einen der Arbeitsmodi des Grundgerätes, so dass die entsprechende Bearbeitung mit dem betreffenden Arbeitsmodus möglichst gut angepasst an den aktuellen Boden oder das aktuelle Objekt erfolgt.
- In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird in der Zuordnungsvorschrift je ein Bereich von Kennwerten für jeden der Arbeitsmodi gewählt. Die Bereiche werden dabei jeweils abhängig vom aktuell geltenden Referenzwert gewählt. Der aktuell geltende Referenzwert ist der, der im zuletzt erfolgreich durchgeführten Einlernbetrieb festgelegt wurde. Mit anderen Worten sind die Bereichsgrenzen / -mitten /-größen usw. vom Referenzwert abhängig bzw. durch diesen als Parameter parametrisiert. Gemäß der Zuordnungsvorschrift wird dann jeweils aktuell derjenige Arbeitsmodus gewählt, in dessen Bereich der aktuelle Kennwert liegt.
- Die Zuordnungsvorschrift ordnet also jedem der Arbeitsmodi einen Bereich von Kennwerten zu, wobei die Bereiche abhängig vom aktuellen Referenzwert gewählt sind. Zum Betrieb des Grundgerätes wird derjenige Arbeitsmodus gewählt, in dessen Bereich der aktuelle Kennwert liegt. Die Einteilung in verschiedene Bereiche ist besonders einfach zu realisieren, beispielhaft wurde dies oben bereits für die drei Bereiche A, B und C dargestellt.
- Eine weitere Variante dieser Ausführungsform geht davon aus, dass Kennwert und Referenzwert gleichermaßen mit dem Betriebsstrom korreliert sind, z. B. indem sowohl der Kennwert also auch der Referenzwert Werte des Motorstromes des Bürstenmotors sind. Die Zuordnungsvorschrift enthält dann einen ersten Bereich für Kennwerte, die dem Referenzwert zuzüglich eines ersten Toleranzbereiches (um den Kennwert herum) entsprechen. Dies ist z. B. der oben genannte Bereich von 0,5 * KW bis 1,5 * KW, d. h. hier ein Toleranzbereich von jeweils 50 % des KW um den Wert des KW herum. Die Zuordnungsvorschrift enthält dann weitere Bereiche für Kennwerte, die einem jeweiligen (auch nicht-ganzzahligen) Vielfachen des Referenzwertes zuzüglich eines jeweiligen Toleranzbereiches entsprechen. Im o. g. Beispiel ist danach der Bereich B mit dem 2,5-fachen des Kennwertes und einem Toleranzbereich von jeweils 50 % des KW und der Bereich C mit dem 4,5-fachen des KW plus/minus 50 % des KW gewählt. Eine durch einen Düsenwechsel, Alterung, die Anbringung von Zusatzoptionen wie einer Dauerbeleuchtung bei einer modifizierten Ersatzdüse usw. verursachte Verschiebung der Arbeitspunkte für die drei o. g. Bodenarten wird also durch eine Veränderung des Referenzwertes ausgeglichen. Die Bereiche werden z. B. je nach Referenzwert verschoben, skaliert, verändert usw.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Kennwert eine zum momentanen Betriebsstrom proportionale Größe erfasst. "Proportional" ist hier im Sinne von linear, quadratisch oder einer weiteren Potenz, ggf. multipliziert mit einem Faktor, zu verstehen. Diese Größe ist insbesondere die aktuelle Stromstärke des Betriebsstroms oder deren Potenz, ggf. skaliert mit einem Faktor. Dabei kann die "Größe" durchaus gemittelt sein, einer Fensterung unterzogen sein usw. Derartige Kennwerte sind besonders einfach zu erfassen. Ausgeschlossen sind in dieser Variante allerdings eine zeitliche Ableitung einer Größe oder die Erfassung von Charakteristika eines Zeitverlaufs der Kenngröße.
- In einer alternativen Ausführungsform wird als Kennwert eine mit einer Änderung des Betriebsstroms über der Zeit korrelierte Größe erfasst. Hier sind nun solche Kennwerte erfasst, die z. B. einen zeitlichen Verlauf oder eine zeitliche Ableitung des Betriebsstromes abbilden. Derartige Kennwerte eignen sich insbesondere zur Realisierung der oben genannten Ausführungsformen bezüglich Dynamik des Stromes usw. Insbesondere findet dabei allerdings die absolute Höhe des Kennwertes ebenfalls Berücksichtigung.
- In einer Variante dieser Ausführungsform wird daher als Zuordnungsvorschrift ausgehend von einem aktuell gewählten Arbeitsmodus der Kennwert überwacht. In einen anderen Arbeitsmodus wird dann gewechselt, wenn der Kennwert oder eine aus diesem gebildete Summengröße eine Wechselschwelle überschreitet. Hier werden also insbesondere nur Änderungen der Kenngröße überwach, deren absoluter Wert spielt dabei keine Rolle. Alternativ wird der absolute Wert berücksichtigt, spielt dabei insbesondere jedoch nur noch eine untergeordnete Rolle. Insofern ist das entsprechende Verfahren unempfindlicher gegenüber Fehlern.
- Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Grundgerät gemäß Anspruch 12 eines Staubsaugers. Das Grundgerät umfasst einen Saugstutzen zur Verbindung mit einer Motordüse des Staubsaugers. Die Erfindung geht dabei davon aus, dass die Motordüse dabei einen Bürstenmotor und eine (im Betrieb) von diesem angetriebene Reinigungsbürste enthält. Mit anderen Worten bezieht sich die Erfindung auf derartige bestimmungsgemäße Motordüsen.
- Das Grundgerät enthält eine elektrische Schnittstelle für die Motordüse, um zumindest deren Bürstenmotor mit elektrischer Energie aus dem Grundgerät zu versorgen. Das Grundgerät enthält außerdem ein von einem Gebläsemotor angetriebenes Gebläse zum Ansaugen von Saugluft durch den Saugstutzen, und damit auch durch eine bestimmungsgemäß aufgesetzte Motordüse. Das Grundgerät enthält weiterhin eine Zentraleinheit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Die Besonderheit der Erfindung liegt gerade darin, dass weiteren Eigenschaften der Motordüse eben gerade nicht bekannt sein müssen. Alle (auch unbekannten) Einflussfaktoren auf deren Saugverhalten / Stromaufnahme werden gerade im Referenzwert erfasst und über die Zuordnungsvorschrift von der Referenz-Betriebsart, z. B. also Luftbetrieb / Betrieb auf einem Referenzboden, auf die aktuelle Betriebsart, insbesondere die zu bearbeitenden Böden übertragen.
- Das Grundgerät und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.
- Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch einen Staubsauger, mit einem erfindungsgemäßen Grundgerät und der Motordüse.
- Der Staubsauger und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Grundgerät erläutert.
- Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- Figur 1
- einen Staubsauger gemäß der Erfindung
- Figur 2
- eine Blockdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Figur 3
- eine Steuervorschrift für das erfindungsgemäße Verfahren,
- Figur 4
- eine Klassifizierung von drei Bodenarten in einem Diagramm.
-
Figur 1 zeigt in einer stark schematischen Darstellung einen elektrischen Staubsauger 2 in Form eines Haushaltsstaubsaugers. Seine elektrische Energie für den Betrieb bezieht der Staubsauger 2 aus einem aufladbaren Stromspeicher 4, hier einem elektrischen Akkumulator. Der Staubsauger 2 enthält ein Grundgerät 6 sowie eine an diesem befestigte, jedoch abnehmbare und austauschbare Motordüse 8. An dem Grundgerät 6 können also verschiedene Düsen, insbesondere Motordüsen 8, angebracht und betrieben werden. Der Stromspeicher 4 ist im Grundgerät 6 angeordnet. Zum Aufsetzen der Motordüse 8 weist das Grundgerät 6 einen Saugstutzen 10 auf. - Die Motordüse 8 enthält einen Bürstenmotor 12. Dieser dient zum Betrieb einer Reinigungsbürste 14. Das Grundgerät 6 weist eine elektrische Schnittstelle 16 auf. Diese dient zur Versorgung der Motordüse 8 aus dem Grundgerät 6, vorliegend aus dem Stromspeicher 4, mit elektrischer Energie 18, hier symbolisch lediglich durch einen Pfeil angedeutet. Das Grundgerät 6 enthält außerdem einen Gebläsemotor 20, der ebenfalls aus dem Stromspeicher 4 mit elektrischer Energie 18 versorgt wird. Der Gebläsemotor 20 dient zum Antrieb eines Gebläses 22, welches wiederum die Kernaufgabe des Staubsaugers 2 erfüllt, nämlich das Ansaugen von Saugluft 24 von außerhalb des Staubsaugers 2, hier von einem Boden 25, hier einem Teppich, durch die Motordüse 8 und den Saugstutzen 10 in das Grundgerät 6 beim Betrieb des Staubsaugers 2. Im entsprechenden Betrieb arbeitet außerdem der Bürstenmotor 12 und treibt die Reinigungsbürste 14 an, welche z. B. Verschmutzungen aus dem Boden 25 bzw. Teppich auskämmt, um diese anschließend mit Hilfe der Saugluft 24 abzusaugen.
- In
Figur 1 symbolisch dargestellt ist außerdem ein elektrischer Bürstenstrom IÜ, der im Betrieb vom Bürstenmotor 12 aufgenommen und daher aus dem Grundgerät 6 über die Schnittstelle 16 bereitgestellt wird. Dargestellt ist auch eine elektrische Gebläseleistung LG, die im Betrieb vom Gebläsemotor 20 aus dem Stromspeicher 4 aufgenommen wird. - In der dargestellten Ausführungsform enthält das Grundgerät 6 außerdem ein Eingabeelement 26, hier einen Taster, sowie ein Kommunikationsmittel 28, hier eine Anzeigeleuchte. Eine Zentraleinheit 30, hier eine nicht näher bezeichnete Elektronik, enthaltend Mikrocontroller, Speicher usw., dient der elektrischen und elektronischen Steuerung des Staubsaugers 2. Die Zentraleinheit 30 ist insbesondere dazu eingerichtet, das nachfolgend erläuterte Verfahren durchzuführen.
-
Figur 2 zeigt eine Blockdarstellung des betreffenden Verfahrens. Nach dem Einschalten des Staubsaugers 2 befindet sich dieser in einem Normalbetrieb BN. Grundlegend werden dabei Gebläsemotor 20 und Bürstenmotor 12 elektrisch betrieben, um Fußböden wie den Boden 25 oder andere Objekte, wie zum Beispiel Autositze, mithilfe des Staubsaugers 2 durch Überfahren mit der Motordüse 8 abzusaugen. Eine weitere Erläuterung des Normalbetriebs BN erfolgt weiter unten. - Eine Betätigung des Eingabeelements 26 stellt eine Einlernereignis EE dar. Das Einlernereignis EE löst ein Einlernsignal SE aus. Aufgrund des Einlernsignals SE wechselt der Staubsauger 2 bzw. das Grundgerät 6 vom Normalbetrieb BN in einen Einlernbetrieb BE. Über das Kommunikationsmittel 28 wird dem Benutzer nun signalisiert, dass sich das Grundgerät 6 aktuell im Einlernbetrieb BE befindet. Das Kommunikationsmittel 28, hier ein nur im Einlernbetrieb BE leuchtendes Anzeigeelement, stellt symbolisch das Grundgerät dar, welches in einem Soll-Betriebszustand BS auf einen Hartboden aufzusetzen und auf diesem zu betreiben ist. Dieses Symbol erinnert den Benutzer damit an den entsprechenden Soll-Betriebszustand BS (Bearbeiten eines Hartbodens), in dem das Grundgerät 6 im Einlernbetrieb BE bestimmungsgemäß zu betreiben ist. Im Einlernbetrieb BE wird ein mit einem Betriebsstrom IB des Grundgerätes 6 korrelierter aktueller Kennwert WKA erfasst. Im Beispiel wird als Betriebsstrom IB derjenige Strom gewählt, der über die Schnittstelle 16 vom Grundgerät 6 abfließt. Im Beispiel entspricht der Betriebsstrom IB dem Bürstenstrom IÜ. Der aktuelle Kennwert WKA ist im Beispiel die Stromstärke des Betriebsstromes IB. Somit ist der aktuell erfasste Kennwert WKA die Stromstärke (in Ampere) des im Moment des Einlernbetriebs BE vom Bürstenmotor 12 aufgenommenen Bürstenstroms IÜ.
- Im Einlernbetrieb BE wird nun weiterhin anhand eines Einlernkriteriums KE aus dem aktuellen Kennwert WKA ein mit dem Betriebsstrom IB korrelierter Referenzwert WR ermittelt. Im Beispiel handelt es sich dabei schlicht um den aktuell erfassten Kennwert WKA selbst.
- Durch die Erfassung des aktuellen Kennwerts WKA während des Einlernbetrieb BE werden sämtliche aktuellen Gegebenheiten des Staubsaugers 2, die Einfluss auf dessen elektrische Eigenschaften haben, wie zum Beispiel Leistung, Konfiguration, Typ, Alterungseffekte der Motordüse 8 und des Grundgerätes 6 (Motoren, Getriebe, Zusatzverbraucher, etc.) im Referenzwert WR abgebildet.
- Die erfolgreiche Ermittlung des Referenzwertes WR stellt vorliegend ein Endesignal SN für den Einlernbetrieb BE dar, so dass das Grundgerät 6 nun wieder in den Normalbetrieb BN zurückkehrt.
- Für den bzw. im Normalbetrieb BN verfügt das Grundgerät 6 über eine Steuervorschrift VS. Im Normalbetrieb BN wird nun erneut ein nunmehr aktueller Kennwert WKA erfasst, wie oben beschrieben. Durch die Steuervorschrift VS wird der nunmehr aus dem aktuellen Kennwert WKA und dem Referenzwert WR (übernommen aus dem Einlernbetrieb BE, gestrichelt angedeutet) eine aktuelle Gebläseleistung LG bestimmt, mit der der Gebläsemotor 20 nunmehr betrieben wird. Durch wiederholte, z. B. periodische Ermittlung eines jeweils aktuellen Kennwertes WKA wird so die Gebläseleistung LG anhand der Steuervorschrift VS ständig an die realen Saugbedingungen angepasst, z. B. wenn sich der aktuelle Kennwert WKA ändert. Durch die Abhängigkeit vom Referenzwert WR ist dabei die Gebläseleistung LG auch an die Konfiguration bzw. den Zustand des Staubsaugers 2 zum Zeitpunkt des letzten Einlernbetriebs BE angepasst.
-
Fig. 3 zeigt die Steuervorschrift VS im Detail. Diese enthält drei Arbeitsmodi MA1-3, wobei jedem eine Gebläseleistung LG1-3 zugeordnet ist. Eine Zuordnungsvorschrift VZ ordnet jedem aktuell ermittelten Kennwert WKA unter Berücksichtigung des Referenzwertes WR einen der Arbeitsmodi MA1-3 zu. Im jeweiligen aktuell gewählten Arbeitsmodus MA1-3 wird der Gebläsemotor 20 dann mit der jeweiligen Gebläseleistung LG1-3 betrieben. Die Gebläseleistungen LG1-3 werden so gewählt, dass sich für die jeweiligen Betriebsmodi MA1-3 jeweils günstige Verhältnisse für den Staubsauger 2 ergeben, z. B. eine Leistung, die so niedrig wie möglich gewählt ist, um noch ein gutes Saugergebnis zu gewährleisten und dabei so geringen Energieverbrauch wie möglich sicherzustellen. - Die Zuordnungsvorschrift VZ (in
Fig. 3 im Detail gezeigt, wie gestrichelt angedeutet) arbeitet nach dem folgenden Prinzip:
Den Arbeitsmodi MA1-3 werden Bereiche B1-3 von Kennwerten bzw. aktueller Kennwerte WKA zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt in Abhängigkeit des Referenzwertes WR bzw. stellt der Referenzwert WR einen Parameter für die Festlegung der Bereichsgrenzen fest (angedeutet durch die Pfeile inFig. 3 ). Für aktuelle Kennwerte WKA = RW * 0,5 bis RW * 1,5 wird der Bereich B1 festgelegt, d. h. der Arbeitsmodus MA1 und damit die Gebläseleistung LG1 gewählt. Für aktuelle Kennwerte WKA = RW * 2 bis RW * 3 wird der Bereich B2 bzw. Arbeitsmodus MA2 und damit die Gebläseleistung LG2 gewählt. Für aktuelle Kennwerte WKA = RW * 4 bis RW * 5 wird der Bereich B3 und damit der Arbeitsmodus MA3 und damit die Gebläseleistung LG3 gewählt. - Bereich B1 wird dem Referenzwert WR zuzüglich eines Toleranzbereiches TB1 von +/-0,5 RW zugeordnet. Bereich B2 wird dem Vielfachen 2,5 des RW zugeordnet mit Toleranzbereich TB2 von +/- 0,5 RW, Bereich 3 dem Vielfachen 4,5 des RW mit Toleranzbereich TB3 von +/- 0,5 RW.
- Im Normalbetrieb BN wird der aktuelle Kennwert WKA erfasst und geprüft, in welchem der Bereiche B1-3 der aktuelle Kennwert WKA liegt; dieser Bereich B1-3 mit dem zugeordneten Arbeitsmodus MA1-3 wird dann ausgewählt, im Bespiel also bei einem Kennwert von WKA = 4,5 * WR der Bereich B3.
- Die Zuordnung der Kennwerte WKA zu den Bereichen B1-3 bzw. Gebläseleistungen LG1-3 gemäß
Fig. 3 orientiert sich an Erfahrungswerten wie folgt:
Fig. 4 zeigt einen Verlauf über der Zeit t, wenn mit dem Staubsauger 2 drei Bodenarten A-C in Folge gesaugt werden. Im Zeitraum der Zeitpunkte t1 bis t2 wird Bodenart A "Hartboden", hier ein Holzboden, im Zeitraum der Zeitpunkte t2 bis t3 Bodenart B "kurzfloriger Teppich" und im Zeitraum der Zeitpunkte t3 bis t4 Bodenart C "langfloriger Teppich" abgesaugt. Für die jeweiligen Bodenbeläge ergeben sich schwankende Stromwerte des Bürstenstroms BÜ in den Strombereichen 11, I2 und I3, wobei die Stromgrenzen bzw. Minima und Maxima durch ein jeweiliges Rechteck symbolisiert sind. Nach diesen Vorgaben wurden die Arbeitsmodi MA1 bis MA3 ausFig. 3 entworfen bzw. den entsprechenden Kennwerten WKA, hier Strömen bzw. Strombereichen entsprechend I1 bis I3 ausFig. 4 zugeordnet. Dabei wurde auf den Referenzstrom ausFig. 4 in Form des Referenzwertes WR für die Bodenart A normiert (Abszisse: Strom I / Referenzstrom WR). - Über die Veränderung eines neu eingelernten Referenzwertes WR werden daher die Bereiche B1-3 in
Fig. 3 mit dessen Veränderung mitverschoben, es erfolgt also eine Justierung der Bereiche B1-3, je nach Ergebnis des Einlernvorgangs, also je nach Wert des Referenzwertes WR. Eine Konfiguration eines Staubsaugers 2, der generell einen höheren Stromverbrauch aufweist, z. B. aufgrund eines Wechsels einer unbeleuchteten zu einer Motordüse 8 mit einer strombetriebenen Beleuchtung, führt daher zu einer Verschiebung der Bereiche B1-3 zu höheren Stromwerten hin. -
- 2
- Staubsauger
- 4
- Stromspeicher
- 6
- Grundgerät
- 8
- Motordüse
- 10
- Saugstutzen
- 12
- Bürstenmotor
- 14
- Reinigungsbürste
- 16
- Schnittstelle (elektrisch)
- 18
- Energie (elektrisch)
- 20
- Gebläsemotor
- 22
- Gebläse
- 24
- Saugluft
- 25
- Boden
- 26
- Eingabeelement
- 28
- Kommunikationsmittel
- 30
- Zentraleinheit
- A-C
- Bodenart
- B1-3
- Bereich
- BE
- Einlernbetrieb
- BN
- Normalbetrieb
- BR
- Referenz-Betriebsart
- BS
- Soll-Betriebszustand
- EE
- Einlernereignis
- 11-3
- Strombereich
- IB
- Betriebsstrom
- IÜ
- Bürstenstrom (elektrisch)
- KE
- Einlernkriterium
- KW
- Kennwert
- LG1-3
- Gebläseleistung (elektrisch)
- MA1-3
- Arbeitsmodus
- SE
- Einlernsignal
- SN
- Endesignal
- t1-3
- Zeitpunkt
- TB1-3
- Toleranzbereich
- VS
- Steuervorschrift
- VZ
- Zuordnungsvorschrift
- WKA
- Kennwert (aktuell)
- WR
- Referenzwert
Claims (13)
- Verfahren zum Betreiben eines Grundgerätes (6) eines Staubsaugers (2), wobei das Grundgerät (6) aufweist:- einen Saugstutzen (10) zur Verbindung mit einer Motordüse (8) des Staubsaugers (2), wobei die Motordüse (8) einen Bürstenmotor (12) und eine von diesem angetriebene Reinigungsbürste (14) enthält,- eine elektrische Schnittstelle (16) für die Motordüse (8), um zumindest deren Bürstenmotor (12) mit elektrischer Energie (18) aus dem Grundgerät (6) zu versorgen,- ein von einem Gebläsemotor (20) angetriebenes Gebläse (22) zum Ansaugen von Saugluft (24) durch den Saugstutzen (10),dadurch gekennzeichnet, dass,- das Grundgerät (6) normalerweise in einem Normalbetrieb (BN) betrieben wird und auf ein von einem Einlernereignis (EE) ausgelöstes Einlernsignal (SE) hin in einem Einlernbetrieb (BE) in einer Referenz-Betriebsart (BR) betrieben wird,- im Einlernbetrieb (BE) ein mit einem aktuellen Betriebsstrom (IB) des Grundgerätes (6) korrelierter aktueller Kennwert (WKA) erfasst wird,- und anhand eines Einlernkriteriums (KE) ein Referenzwert (WR) für den erfassten Kennwert (WKA) ermittelt wird- der Einlernbetrieb (BE) auf ein Endesignal (SN) hin beendet wird und in den Normalbetrieb (BN) gewechselt wird,- im Normalbetrieb (BN) der aktuelle Kennwert (WKA) für den aktuellen Betriebsstrom (IB) erfasst wird- und eine aktuelle Gebläseleistung (LG1-3), mit der der Gebläsemotor (20) betrieben wird, anhand einer Steuervorschrift (VS) aus dem aktuellen Kennwert (WKA) und dem Referenzwert (WR) bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlernereignis (EE) dadurch erzeugt wird, dass ein Eingabeelement (26) durch einen Benutzer des Grundgerätes (6) betätigt wird, wobei das Eingabeelement (26) am Grundgerät (6) oder entfernt von diesem an einem kommunikativ mit dem Grundgerät (6) verbundenen Objekt betätigt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlernereignis (EE) nicht durch eine Betätigung eines Eingabeelements (26) durch einen Benutzer des Grundgerätes (6) erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlernereignis (EE) durch ein Einschalten des Grundgerätes (6) und/oder durch einen Wechsel der Motordüse (8) erzeugt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder im Einlernbetrieb (BE) einem Nutzer des Grundgerätes (6) über ein Kommunikationsmittel (28) zumindest ein Signal für die Referenz-Betriebsart (BR) des Grundgerätes (6) für den Einlernbetrieb (BE) angezeigt wird, in dem das Grundgerät (6) im Einlernbetrieb (BE) zu betreiben ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorschrift (VS) mindestens zwei oder mindestens drei Arbeitsmodi (MA1-3) enthält, wobei jedem Arbeitsmodus (MA1-3) unterschiedliche Gebläseleistungen (LG1-3) zugeordnet sind und ein aktueller Arbeitsmodus (MA1-3) zum Betrieb des Grundgerätes (6) anhand einer Zuordnungsvorschrift (VZ) aus dem aktuellen Kennwert (WKA) und dem Referenzwert (WR) bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuordnungsvorschrift (VZ) je ein Bereich (B1-3) von Kennwerten (WKA) für jeden der Arbeitsmodi (MA1-3) gewählt wird und die Bereiche (B1-3) jeweils abhängig vom aktuell geltenden Referenzwert (WR) gewählt werden, und gemäß der Zuordnungsvorschrift (VZ) derjenige Arbeitsmodus (MA1-3) gewählt wird, in dessen Bereich (B1-3) der aktuelle Kennwert (WKA) liegt.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Kennwert (WKA) und der Referenzwert (WR) gleichermaßen mit dem Betriebsstrom (IB) korreliert sind und die Zuordnungsvorschrift (VZ) einen ersten Bereich (B1) für Kennwerte enthält, die dem Referenzwert (WR) zuzüglich eines ersten Toleranzbereiches (TB1) entsprechen, und die Zuordnungsvorschrift (VZ) weitere Bereiche (B2-3) für Kennwerte (WKA) enthält, die einem jeweiligen Vielfachen des Referenzwertes (WR) zuzüglich eines jeweiligen Toleranzbereiches (TB2-3) entsprechen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwert (WKA) eine zum momentanen Betriebsstrom (IB) proportionale Größe erfasst wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwert (WKA) eine mit einer Änderung des Betriebsstroms (IB) über der Zeit (t) korrelierte Größe erfasst wird.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Zuordnungsvorschrift (VZ) ausgehend von einem aktuell gewählten Arbeitsmodus (MA1-3) der Kennwert (WKA) überwacht wird und in einen anderen Arbeitsmodus (MA1-3) gewechselt wird, wenn der Kennwert (WKA) oder eine aus diesem gebildete Summengröße eine Wechselschwelle überschreitet.
- Grundgerät (6) eines Staubsaugers (2), mit:- einem Saugstutzen (10) zur Verbindung mit einer Motordüse (8) des Staubsaugers (2), wobei die Motordüse (8) einen Bürstenmotor (12) und eine von diesem angetriebene Reinigungsbürste (14) enthält,- einer elektrischen Schnittstelle (16) für die Motordüse (8), um zumindest deren Bürstenmotor (12) mit elektrischer Energie (18) aus dem Grundgerät (6) zu versorgen,- einem von einem Gebläsemotor (20) angetriebenen Gebläse (22) zum Ansaugen von Saugluft (24) durch den Saugstutzen (10),- mit einer Zentraleinheit (30) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Staubsauger (2), mit einem Grundgerät (6) nach Anspruch 12 und der Motordüse (8).
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-
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