JP2597993Y2 - 電気掃除機のゴミセンサ - Google Patents

電気掃除機のゴミセンサ

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JP2597993Y2
JP2597993Y2 JP1991068006U JP6800691U JP2597993Y2 JP 2597993 Y2 JP2597993 Y2 JP 2597993Y2 JP 1991068006 U JP1991068006 U JP 1991068006U JP 6800691 U JP6800691 U JP 6800691U JP 2597993 Y2 JP2597993 Y2 JP 2597993Y2
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phototransistor
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collector
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照男 岡内
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Yashima Denki Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、電気掃除機のゴミセ
ンサ、特に発光素子とフォトトランジスタを備えるゴミ
センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電気掃除機用ゴミセンサ回路は、
例えば図2のように構成されていた。このゴミセンサ回
路は、赤外線LED21と、赤外線LED21の発光量
の変化に反応してコレクタ電流が変化するフォトトラン
ジスタ22と、フォトトランジスタ22の出力電圧を増
幅する増幅器23などで構成されている。そして、赤外
線LED21には抵抗24と可変抵抗25を介して電源
電圧VDDが供給され、また、フォトトランジスタ22の
コレクタ端子と電源電圧VDDの間には負荷抵抗26が接
続されている。そして、フォトトランジスタ22のコレ
クタ端子と増幅器23の間には結合コンデンサ27が接
続されている。
【0003】以上のゴミセンサ回路において、フォトト
ランジスタ22は、赤外線LED21の発光を受光でき
る位置に設置され、また、掃除機の吸引したゴミは、赤
外線LED21の発光を遮って通過するように構成され
ている。ところで、この回路で微細なゴミまで検出する
為には、フォトトランジスタ22をいわゆる不飽和領域
で動作させる必要があり、しかも、その動作点(ゴミの
通過しない状態におけるコレクタ電位)を、所定の最適
動作点(例えばVDD/2ボルト)に設定する必要があ
る。
【0004】しかし、回路を構成する各部品の特性値に
はバラツキがあるので、各回路ごとに微調整しなければ
最適動作点に設定することができず、具体的には、可変
抵抗25を調整することによって、フォトトランジスタ
22のコレクタ電位を最適動作点に調整していた。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】しかし、掃除機の生産
段階において、いちいち可変抵抗を調整するのは煩雑で
ある。しかも、ゴミセンサ回路全体のコストの中で、可
変抵抗25が占める割合はかなり大きいので、この可変
抵抗25を除かぬ限りコストダウンを図れないという問
題点もある。
【0006】また、初期段階において、ゴミセンサ回路
を最適動作状態に調整しておいても、回路動作時の温度
変化等によって動作状態は変わってしまい、さらに、長
期間使用しているうちにはLEDやフォトトランジスタ
にゴミが付着してしまうので回路の感度が変わってしま
うという問題点もある。この考案は、この問題点に着目
してなされたものであって、調整部品を用いることなく
回路を最適動作状態に調整でき、しかもフォトカプラの
各素子がゴミ等で汚れても動作点の変わらないゴミセン
回路を提供することを目的とする。
【0007】上記目的を達成するために、この考案の電
気掃除機のゴミセンサは、発光素子と、この発光素子の
光を受光するフォトトランジスタとを備え、吸引するゴ
ミによって発光素子の光が遮断され、フォトトランジス
タの受光出力が変化することにより、ゴミを検出するも
のにおいて、前記フォトトランジスタの最適動作点であ
るコレクタ電位と同じ電圧値を出力する動作点設定回路
と、この動作点設定回路の出力電圧を一方の入力端子に
受け、前記フォトトランジスタのコレクタ出力電圧を他
方の入力端子に受けるコンパレータと、このコンパレー
タの出力電圧を平滑化する平滑回路と、この平滑回路の
出力を受け、前記フォトトランジスタのコレクタ電位を
前記最適動作点に近づける向きに、前記発光素子の電流
を変化させる発光素子ドライブ回路とを備え、前記フォ
トトランジスタのコレクタ電位を最適動作点に自動調整
するようにしている。
【0008】
【作用】動作点設定回路は、フォトトランジスタのコレ
クタ電位の最適動作点となる電圧値Va(例えば電源電
圧の1/2)を出力する。コンパレータは、この電圧値
Va(フォトトランジスタのコレクタの動作点となるべ
き電圧値)と、フォトトランジスタの実際のコレクタ電
圧値Vcを受ける。そして、このコンパレータは、この
両電圧の大小関係に応じて、つまりVa<Vcのとき
レベル(第1のレベル)またはVa>VcのときLレベ
(第2のレベル)の電圧を出力する。
【0009】このコンパレータの出力電圧(振動電圧)
は平滑された後、発光素子ドライブ回路に供給される。
そして、この発光素子ドライブ回路は、フォトトランジ
スタのコレクタ電位が動作点設定回路の出力電圧に近づ
く向きに発光素子の電流を変化させる。つまり、フォト
トランジスタのコレクタ電位Vcが最適動作点Vaより
も低ければ、発光素子の電流を減少させてコレクタ電位
を高め、逆に、フォトトランジスタのコレクタ電位Vc
が最適動作点Vaよりも高ければ、発光素子の電流を増
加させてコレクタ電位Vcを低くする。検出すべきゴミ
等により、フォトトランジスタのコレクタ電位が高い周
波数で変化すると、出力回路より検出出力が出される。
【0010】
【実施例】以下、実施例によって、この考案をさらに詳
細に説明する。図1は、この考案の一実施例を示すセン
サ自動調整回路である。この回路は、分圧回路で形成さ
れる動作点設定回路1と、コンパレータ2と、コンパレ
ータ2の出力電圧を平滑する平滑回路3と、平滑回路3
の出力を受けて赤外線LED4に電流を供給するLED
ドライブ回路5と、赤外線LED4の光を受けるフォト
トランジスタ6等で構成されている。
【0011】そして、動作点設定回路1は、電源電圧V
DDを抵抗R1 と抵抗R2 で分圧して構成されており、抵
抗R1 と抵抗R2 の接続点の電圧は、フォトトランジス
タ6の動作点(ゴミ等を吸引していない状態でのコレク
タ電位)として最適な電圧値Va に設定されている。コ
ンパレータ2の非反転入力端子(+)は、抵抗R3 を介
して動作点設定回路1と接続され、また、反転入力端子
(−)は、抵抗R4 を介してフォトトランジスタ6のコ
レクタ端子と接続されている。また、抵抗R4は、コン
デンサC1 を介してアースに接続されている。
【0012】平滑回路3は、ダイオードD1 と、抵抗R
5 と、コンデンサC2 とで構成され、コンパレータ2の
出力電圧をダイオードD1で受け、平滑電圧をコンデン
サC2の両端電圧として出力している。また、LEDド
ライブ回路5は、抵抗R6 を介して平滑回路3の出力電
圧を受けるトランジスタQ1 と、トランジスタQ1 のコ
レクタ側に接続される赤外線LED4と抵抗R7 とで構
成されている。尚、フォトトランジスタ6は、赤外線L
ED4の光を受光できる位置に設置され、また掃除機の
吸引するゴミは、赤外線LED4の光を遮断するように
通過する。
【0013】フォトトランジスタ6のコレクタ端子と電
源電圧VDDとの間には負荷抵抗R8が接続され、コレク
タ電位VC は前記コレパレータ2の反転端子(−)に帰
還されている。また、フォトトランジスタ6のコレクタ
端子は、結合コンデンサC3を介して増幅器7に接続さ
れている。以上の構成からなるセンサ自動調整回路にお
いて、フォトトランジスタ6のコレクタ電位VC がどの
ようにして最適動作点Va に設定されるかを説明する。
【0014】前述の通り、動作点設定回路1の出力電圧
DD×R2 /(R2 +R1 )は、最適動作点Va (例え
ばVDD/2)と一致するように設計されている。そし
て、コンパレータ2には、最適動作点Va とフォトトラ
ンジスタ6のコレクタ電位VCとが入力されているの
で、もしVC <Va ならコンパレータ2の出力はHレベ
ルとなり、逆にVC >Va ならコンパレータ2の出力は
Lレベルとなる。
【0015】以上の点を踏まえて、以下、回路の全体的
動作を考察する。フォトトランジスタ6のコレクタ電位
C が最適動作点Va より高いときは(コンパレータ2
の出力はLレベル)、コンデンサC2 が充電されること
によってトランジスタQ1 のベース電位が低くなるの
で、赤外線LED4の電流が増加する。そして、その結
果、フォトトランジスタ6のコレクタ電流も増加するの
でコレクタ電位VC が減少する。一方、フォトトトラン
ジスタ6のコレクタ電位VC が最適動作点Va より低い
ときは(コンパレータ2の出力はHレベル)、コンデン
サC2 の電荷がトランジスタQ1 を介して放電すること
によって、トランジスタQ1 のベース電位が高くなり、
赤外線LED4の電流が減少する。その結果、フォトト
ランジスタ6のコレクタ電流も減少するのでコレクタ電
位VC は増加する。
【0016】つまり、フォトトランジスタ6のコレクタ
電位VC が最適動作点Va より高いと回路の負帰還作用
によってコレクタ電位VC が減少し、この減少の結果、
コレクタ電位VC が最適動作点Va よりも低くなると、
今度は、コレクタ電位VC が増加することになり、結
局、コンパレータ2は、HレベルとLレベル間の振動電
圧を発振することになる。そして、平滑回路3は、この
振動電圧を、そのデューティ比に対応した平均電圧に変
換して、ドライブ回路5に供給している。
【0017】以上説明したように、コンパレータ2と平
滑回路3とドライブ回路5とによって、フォトトランジ
スタ6の負帰還回路が形成されており、コンデンサC1
の両端電圧(フォトトランジスタ6のコレクタ電位
C )は、Va を中心レベルとした微小振動を繰り返し
ながらコンパレータの出力電圧を振動させている。そし
て、平滑回路3は、この振動波形のデューティ比に比例
した電圧をLEDドライブ回路5に供給してLED4と
フォトトランジスタ6の動作を制御し、フォトトランジ
スタ6のコレクタ電位VC を最適動作点Va のレベルに
設定している。
【0018】従って、この回路によれば、いちいち手動
調整しなくてもフォトトランジスタ6のコレクタ電位V
C は最適動作点Va に設定される。次に、掃除機を長期
間使用したことによってLED等にゴミが付着しても、
コレクタ電位VC は最適動作点Va に維持されることを
説明する。ゴミ等の付着によりフォトトランジスタ6の
感度が低下すると、コレクタ電流は減少するのでコレク
タ電位VC は増加しようとする。しかし、前記したよう
に、負帰還回路が形成されているので、コレクタ電位V
C が増加しようとしても、トランジスタQ1のベース電
位が低下することによって赤外線LED4の電流を増加
させ、結局、フォトトランジスタ6のコレクタ電位VC
はVa の値に維持される。
【0019】最後に、掃除機を動作させてゴミを吸引し
た場合の動作を説明しておく。この場合は、掃除機に吸
引されたゴミ等が赤外線LEDの光を遮断するので、フ
ォトトランジスタのコレクタ電位VC が変化する。そし
て、コレクタ電位VC の変化分は結合コンデンサを介し
て増幅器7に加えられるので、ゴミセンサ回路として正
常に動作することになる。なお、ゴミによってコレクタ
電位VC が変化したとしても、その変化速度は速いの
で、コンデンサC1 ,C2 等は追従して動作することが
できず、従って、赤外線LEDの電流値は変化しない。
【0020】
【考案の効果】以上説明したように、この考案にかかる
電気掃除機のゴミセンサは、手動調整をしなくても、フ
ォトトランジスタが常に最適動作点で動作する。従っ
て、煩雑な調整作業を廃止することができ、しかも、可
変抵抗を使用しないので回路全体のコストダウンも図れ
る。また、LEDなどにゴミが付着した場合も、回路の
再調整などは不要であり自動的に最適動作点を維持す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例を示す回路図である。
【図2】従来のゴミセンサ調整回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 動作点設定回路 2 コンパレータ 3 平滑回路 4 LED 5 LEDドライブ回路 6 フォトトランジスタ Va 最適動作点の電圧値 VC コレクタ電位

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光素子と、この発光素子の光を受光する
    フォトトランジスタとを備え、吸引するゴミによって発
    光素子の光が遮断され、フォトトランジスタの受光出力
    が変化することにより、ゴミを検出する電気掃除機のゴ
    ミセンサにおいて、 前記フォトトランジスタの最適動作点であるコレクタ電
    位と同じ電圧値を出力する動作点設定回路と、 この動作点設定回路の出力電圧を一方の入力端子に受
    け、前記フォトトランジスタのコレクタ出力電圧を他方
    の入力端子に受けるコンパレータと、 このコンパレータの出力電圧を平滑化する平滑回路と、 この平滑回路の出力を受け、前記フォトトランジスタの
    コレクタ電位を前記最適動作点に近づける向きに、前記
    発光素子の電流を変化させる発光素子ドライブ回路とを
    備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電位を最適動
    作点に自動調整するようにしたことを特徴とする電気掃
    除機のゴミセンサ。
JP1991068006U 1991-08-27 1991-08-27 電気掃除機のゴミセンサ Expired - Lifetime JP2597993Y2 (ja)

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JPH0520430U JPH0520430U (ja) 1993-03-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS604038U (ja) * 1983-06-21 1985-01-12 オムロン株式会社 光電検出器
JPS6040002U (ja) * 1983-08-22 1985-03-20 アイワ株式会社 光学式センサの自動感度調節装置
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JPH02285713A (ja) * 1989-04-26 1990-11-26 Omron Corp 光電スイッチ

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