KR100263774B1 - 흡입력 자동조절 진공 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡입되는 먼지의 유무에 따라 모터의 회전속도가 자동으로 조절되어 먼지 흡입력이 자동 조절되도록 한 흡입력 자동조절 진공 청소기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 상용전원을 공급받아 모터(M)와 각 구동회로부에 각각 교류전원과 직류전원을 공급하는 전원부(10)와, 소정 주파수를 발생하는 발진부(20)와, 사용자의 키조작에 따른 키입력 신호를 발생하는 신호 입력부(30)와, 상기 신호 입력부(30)의 입력상태를 표시하는 표시부(60)와, 상기 전원부(10)로부터 교류전원을 공급받아 상기 모터(M)를 구동하는 부하 구동부(50)와, 상기 모터(M)의 구동에 따라 흡입되는 먼지의 유무를 감지하여 먼지 감지신호를 발생하는 먼지 감지부(170)와, 상기 전원부(10)와 발진부(20)로부터 각각 직류전원과 주파수를 공급받아 동작하여 상기 부하 구동부(50)로 공급되는 교류전원을 상기 키입력 신호와 먼지 감지신호에 따라 공급/차단하여 상기 모터(M)의 회전속도를 제어하는 마이컴(140)으로 구성된다.

Description

흡입력 자동조절 진공 청소기

본 발명은 진공 청소기에 관한 것으로, 특히 흡입되는 먼지의 유무에 따라 모터의 회전속도가 자동으로 조절되어 먼지 흡입력이 자동 조절되도록 한 흡입력 자동조절 진공 청소기에 관한 것이다.

종래의 진공 청소기는 도 1의 회로도에 나타낸 바와 같이, 상용전원을 공급받아 모터(M)와 각 구동회로부에 각각 교류전원과 직류전원을 공급하는 전원부(10)와, 소정 주파수를 발생하는 발진부(20)와, 사용자의 키조작에 따른 키입력 신호를 발생하는 신호 입력부(30)와, 상기 전원부(10)와 발진부(20)로부터 각각 직류전원과 주파수를 공급받아 동작하여 상기 키입력 신호에 따른 각종 제어신호를 발생하는 마이컴(40)과, 상기 마이컴(40)의 제어신호에 따라 상기 전원부(10)로부터 교류전원을 공급받아 상기 모터(M)를 구동하는 부하 구동부(50)와, 상기 마이컴(40)의 제어신호에 따라 상기 신호 입력부(30)의 입력상태를 표시하는 표시부(60)로 구성되어져 있다.

이와 같이 구성된 종래 진공 청소기의 동작을 첨부한 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원부(10)에 상용전원이 입력되어 콘덴서(C1)와 아연 비선형 저항(ZNR;Zinc Non-linear Resistor)을 통해 교류 잡음성분이 제거된 후 트랜스(11)의 1차측에 교류전원이 공급되면 트랜스(11)의 권선비에 따른 전자 유도 작용에 의하여 2차측에는 감압된 교류전원이 유기된다.

그리고, 이 교류전원은 브리지 다이오드(BD)를 통하여 직류전원으로 정류된 후 다이오드1(D1) 및 콘덴서(C3)를 통해 평활되어 직류부하에 12V의 직류전원을 공급하고, 3단자 안정화 전원회로(12)를 통하여 구동회로에 5V의 직류전압을 공급한다. 이때, 콘덴서(C4)에 의하여 과도 응답 특성이 개선되고, 정전압IC(7805)를 사용함에 따라 구동회로에는 5V의 직류전압(Vcc)이 공급되는 것이다.

한편, 발진부(20)에서는 수정진동자(21)가 공진하는 소정 주파수 성분만이 발진하여 마이컴(40)에 주파수를 공급한다.

아울러, 신호 입력부(30)에서는 사용자의 키조작에 따른 키입력 신호를 발생하여 마이컴(40)으로 입력하는데, 사용자가 먼지 흡입력이 발생되게 하는 모터(M)의 출력 레벨을 선택하고자 출력조절키(31)를 선택 조작하면 모드상태에 따라 제 1 스위치 내지 제 4 스위치(SW1∼SW4) 중 소정의 스위치가 턴온되고, 이에 5V의 직류전압이 저항(R4∼R7) 중 해당 저항과 분압되어 마이컴(40)으로 인가되는 것이다.

그러면, 마이컴(40)은 사용자가 선택한 출력 레벨을 표시하고자 키입력 신호에 따라 표시부(60)의 제 1 발광 다이오드 내지 제 3 발광 다이오드(LED1∼LED3) 중에서 신호 입력부(30)로부터 입력되는 키입력 신호에 대응하는 발광 다이오드로 제어전압을 인가하면 해당 발광 다이오드가 발광되어 모터(M)의 출력 레벨이 외부로 표시된다.

동시에, 마이컴(40)은 선택된 출력 레벨에 따라 부하 구동부(50)로 제어신호를 인가하고, 이에 따라 상기 전원부(10)내 트랜스(11)의 1차측으로부터 공급된 교류전원에 의하여 모터(M)가 구동되는데, 이 모터(M)의 출력 레벨 즉, 회전속도는 마이컴(40)으로부터 출력되는 제어신호의 듀티(Duty)에 의하여 결정된다.

이하, 모터(M)의 구동과정을 상술하면 다음과 같다.

마이컴(40)은 신호 입력부(30)로부터 입력되는 키입력 신호에 따라 사용자가 선택한 모터(M)의 출력 레벨을 판별한 후 별도의 메모리(도시 생략됨)에 기 저장된 데이터테이블을 기초로하여 부하 구동부(50)로 인가할 제어신호의 듀티를 결정한다.

이후, 마이컴(40)은 소정의 듀티를 갖는 펄스신호를 출력포트(P1)를 통하여 부하 구동부(50)내 트랜지스터(Q)의 베이스단에 인가하는데, 이 펄스신호의 하이(high)구간에서 트랜지스터(Q)가 도통되고, 이 트랜지스터(Q)의 콜렉터단에 연결된 옵토-트라이액(OPTO-TRIAC)(51)에 5V의 직류전압이 인가되므로 연동하여 턴온된다.

그러면, 전원부(10)내 트랜스(11)의 1차측으로부터 공급된 교류전원에 의하여 트라이액(53)의 게이트측(G)에 전압이 인가되어 두 전극(T1,T2)이 도통되고, 연동하여 교류전원을 공급받은 모터(M)가 구동된다.

이때, 콘덴서(C8)는 트라이액(53)에 공급되는 게이트 전압을 적당히 늦추고, 두 저항(R2,R3)은 전압을 강하시켜 트라이액(53)의 파손을 방지하며, 저항(R1)과 콘덴서(C2)로 이루어진 스너버회로(52)는 래칭전류를 공급함과 아울러 외래의 서어지 전압을 차단한다.

한편, 출력포트(P1)를 통하여 트랜지스터(Q)의 베이스단에 인가되는 펄스신호의 로우(low)구간에서는 트랜지스터(Q)가 차단되고, 옵토-트라이액(51)은 다시 연동하여 턴오프된다.

그러면, 트라이액(53)에는 게이트 전압이 인가되지 않아 두 전극(T1,T2)이 차단되어 모터(M)에는 교류전원이 공급되지 않게 되고, 이와 같은 옵토-트라이액(51)과 트라이액(53)의 온오프 과정이 반복되어 먼지 흡입력을 발생하는 모터(M)는 신호 입력부(30)를 통하여 사용자가 최초로 선택한 소정의 출력 레벨을 갖게 된다.

그러나, 상술한 바와 같이 동작되는 구동회로가 적용된 종래의 진공 청소기는 사용자가 신호 입력부(30)를 통해 최초로 선택한 출력 레벨에 의하여 부하 구동부(50)가 모터(M)를 특정의 정속도로 제어하게 되므로, 모터(M)의 구동에 의하여 발생되는 먼지 흡입력 또한 사용자가 출력 레벨을 재차 선택하지 않는 한 일정한 레벨로 유지된다.

그런데, 넓은 지역을 청소하다 보면 먼지나 오물 등(이하, "먼지"로 통칭함)이 없는 구역이 있는 반면 구석진 곳과 같이 상대적으로 먼지가 매우 많은 구역이 병존하기 마련이다.

따라서, 종래에는 먼지가 없는 구역을 기준으로 하여 모터의 출력 레벨을 낮게 선택하였을 경우에 먼지가 많은 구역에서는 흡입력이 부족하여 먼지가 제대로 흡입되지 않으므로 청소 효율이 떨어지는 문제점이 있었고, 이에 출력 레벨을 재차 선택하여야 하는 번거로움이 있었다.

또한, 먼지가 많은 구역을 기준으로 하여 모터의 출력 레벨을 높게 선택하였을 경우에는 먼지가 없는 구역에서 불필요하게 전력이 많이 소비되었을 뿐만 아니라 심한 소음과 모터의 수명 단축을 유발하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 흡입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지부를 핏팅 파이프(fitting pipe)의 내벽에 부설하여 흡입되는 먼지의 유무에 따라 모터의 회전속도(먼지 흡입력)를 자동으로 조절함으로써,

먼지가 없는 구역에서는 흡입력을 감소시키는 절전기능을 수행하여 첫째: 소비전력을 줄이고, 둘째: 소음을 감소시키며, 셋째: 모터의 수명이 연장되도록 하고,

먼지가 많은 구역에서는 흡입력을 증대시켜서 넷째: 청소 효율을 극대화시키며, 다섯째: 사용자가 모터의 회전속도를 재선택하여야 하는 번거로움을 해소하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 사용자의 키조작에 따른 키입력 신호를 발생하는 신호 입력수단과, 먼지 흡입력을 발생하는 모터를 구동하는 부하 구동수단과, 모터의 구동에 따라 흡입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지수단과, 키입력 신호와 먼지 감지수단의 출력신호에 따라 모터의 회전속도를 제어하는 제어수단으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래 진공 청소기의 회로도.

도 2는 본 발명에 의한 흡입력 자동조절 진공 청소기의 회로도.

도 3은 도 2에 도시된 구동회로를 내장한 진공 청소기의 측면 외형도로서, (가)는 부분 절개 단면도, (나)는 요부 확대 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 모터 출력 제어 플로우차트.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

7 : 핏팅 파이프(fitting pipe) 140 : 마이컴

170 : 먼지 감지부 171 : 발광 다이오드

172 : 수광 트랜지스터

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 흡입력 자동조절 진공 청소기의 회로도를 나타낸 것으로서, 도 1에 도시된 종래 진공 청소기의 구동회로와 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호로 명기하였다.

도시된 바와 같이 본 발명의 진공 청소기는, 상용전원을 공급받아 모터(M)와 각 구동회로부에 각각 교류전원과 직류전원을 공급하는 전원부(10)와, 소정 주파수를 발생하는 발진부(20)와, 사용자의 키조작에 따른 키입력 신호를 발생하는 신호 입력부(30)와, 상기 신호 입력부(30)의 입력상태를 표시하는 표시부(60)와, 상기 전원부(10)로부터 교류전원을 공급받아 상기 모터(M)를 구동하는 부하 구동부(50)와, 상기 모터(M)의 구동에 따라 흡입되는 먼지의 유무를 감지하여 먼지 감지신호를 발생하는 먼지 감지부(170)와, 상기 전원부(10)와 발진부(20)로부터 각각 직류전원과 주파수를 공급받아 동작하여 상기 부하 구동부(50)로 공급되는 교류전원을 상기 키입력 신호와 먼지 감지신호에 따라 공급/차단하여 상기 모터(M)의 회전속도를 제어하는 마이컴(140)으로 구성되어져 있다.

도 3은 도 2에 도시된 구동회로를 내장한 진공 청소기의 측면 외형도로서, (가)는 부분 절개 단면도이고, (나)는 요부 확대 사시도이다.

상기 먼지 감지부(170)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 핏팅 파이프(7)의 내벽에 설치되어 상기 전원부(10)로부터 5V의 직류전압이 저항(R12)을 거쳐 인가되면 발광하는 발광 다이오드(171)와, 상기 핏팅 파이프(7)의 내벽 중 상기 발광 다이오드(171)와 대응하게 설치되어 빛이 수광되어 도통되면 상기 전원부(10)로부터 공급되는 5V의 직류전압이 저항(R13)을 거쳐 상기 마이컴(140)의 아날로그/디지털 신호변환단(A/D)으로 인가되게 하는 수광 트랜지스터(172)로 구성되어져 있다.

도 3(가)에서 미설명 부호 1∼6은 일반적인 진공 청소기와 동일한 구성품으로서, 1은 본체, 2는 흡입부, 3은 연장관, 4는 호스, 5는 집진실, 6은 먼지봉투이다.

본 발명의 상기 먼지 감지부(170)를 구성하는 발광 다이오드(171)와 수광 트랜지스터(172)는 구성상의 일실시예에 불과한 것으로서, 일련의 광도전쌍을 이루는 여타의 발광소자와 수광소자로 대체 사용이 가능함은 물론이다. 그리고, 상기 먼지 감지부(107)를 핏팅 파이프(7)의 내벽에 설치하는 것 또한 일실시예에 불과한 것으로서, 별도의 신호 전달수단을 구비하면 연장관(3)이나 호스(4) 등과 같이 먼지가 흡입되는 유통관내에서 변경 설치하여도 무방하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하며, 도 1에 도시된 종래의 진공 청소기와 동일한 기능은 중복 설명을 피하고자 생략하기로 한다.

먼저, 사용자가 신호 입력부(30)를 통하여 먼지 흡입력이 발생되게 하는 모터(M)의 출력 레벨을 선택하면 마이컴(140)이 기 설정된 소정시간 동안은 종래 기술과 동일한 제어과정을 거치게 되고, 이에 부하 구동부(50)에 의하여 모터(M)는 최초로 선택한 소정의 출력 레벨을 갖게 된다.(ST110)

그러면, 모터(M)의 구동에 의하여 먼지 흡입력이 발생되므로 사용자가 흡입부(2)를 청소 대상 지역 중 임의의 구역에 위치시키면 해당 지역에 먼지가 있는 경우에 이 먼지는 흡입부(2)→연장관(3)→호스(4)→핏팅 파이프(7)를 거쳐 집진실(5)내의 먼지봉투(6)로 흡입된다.

한편, 핏팅 파이프(7)의 내벽에 설치된 먼지 감지부(170)의 발광 다이오드(171)는 전원부(10)로부터 애노드단에 공급되는 5V의 직류전압이 저항(R12)을 거쳐 인가되므로 발광된다.

이때, 흡입부(2)가 위치된 구역에 먼지가 없는 경우에는 먼지 유통관 즉, 핏팅 파이프(7) 등을 통하여 흡입되는 먼지가 존재하지 않으므로, 발광 다이오드(171)와 대응하게 설치된 수광 트랜지스터(172)는 발광 다이오드(171)의 빛을 수광하여 도통된다.(ST120)

그러면, 전원부(10)로부터 수광 트랜지스터(172)의 콜렉터단에 공급되는 5V의 직류전압은 저항(R13)을 거쳐 에미터단을 통하여 접지단으로 방전되고, 마이컴(140)의 아날로그/디지털 신호변환단(A/D)으로 로우신호가 입력되므로, 마이컴(140)은 해당 구역에 먼지가 없는 상태임을 판별하게 된다.(ST130)

그러나, 흡입부(2)가 위치된 구역에 먼지가 있는 경우에는 핏팅 파이프(7)를 통하여 먼지가 흡입 중인 상태가 되므로, 발광 다이오드(171)에서 발광된 빛이 유동 중인 먼지에 의하여 차단되어 수광 트랜지스터(172)는 빛을 수광하지 못하므로 차단된다.(ST120)

그러면, 전원부(10)로부터 수광 트랜지스터(172)의 콜렉터단에 공급되는 5V의 직류전압은 저항(R13)을 거쳐 마이컴(140)의 아날로그/디지털 신호변환단(A/D)을 통하여 하이신호로 입력되므로, 마이컴(140)은 해당 구역에 먼지가 있는 상태임을 판별하게 된다.(ST130)

한편, 마이컴(140)은 종래 기술과 동일한 제어과정을 거치는 소정시간이 경과되면 상기 먼지 감지부(170)로부터 아날로그/디지털 신호변환단(A/D)을 통하여 입력되는 신호를 기초로하여 종래 기술과는 다른 별도의 제어과정을 수행한다.

즉, 기 설정된 소정시간이 경과한 후에도 아날로그/디지털 신호변환단(A/D)을 통하여 하이신호가 입력되면 흡입부(2)가 위치된 구역에 먼지가 많이 있는 경우로 판별하여 메모리(도시 생략됨)의 데이터테이블에 의하여 부하 구동부(50)로 인가하는 제어신호의 듀티를 상향 조절한다.(ST131)

그러나, 로우신호가 입력되면 흡입부(2)가 위치된 구역에 먼지가 없는 경우로 판별하여 메모리의 데이터테이블에 의하여 부하 구동부(50)로 인가하는 제어신호의 듀티를 하향 조절하는 절전기능을 수행한다.(ST132)

따라서, 마이컴(140)으로부터 출력되는 제어신호의 듀티에 의하여 출력 레벨이 결정되는 모터(M)는 듀티의 변화에 따라 회전속도가 자동으로 조절되고, 모터(M)의 회전속도 변화에 따라 청소기의 먼지 흡입력이 자동으로 조절되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 흡입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지부를 핏팅 파이프의 내벽에 부설하여 흡입되는 먼지의 유무에 따라 모터의 회전속도(먼지 흡입력)를 자동으로 조절함으로써, 먼지가 없는 구역에서는 흡입력을 감소시키는 절전기능이 수행되어 소비전력과 소음이 감소됨과 아울러 모터의 수명이 연장된다.

그리고, 먼지가 많은 구역에서는 흡입력을 증대시켜서 청소 효율이 극대화됨과 아울러 사용자가 모터의 회전속도를 재차 선택하여야 하는 번거로움이 해소된다.

Claims (4)

1. 사용자의 키조작에 따른 키입력 신호를 발생하는 신호 입력수단과,

   먼지 흡입력을 발생하는 모터를 구동하는 부하 구동수단과,

   상기 모터의 구동에 따라 흡입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지수단과,

   상기 키입력 신호와 상기 먼지 감지수단의 출력신호에 따라 상기 모터의 회전속도를 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 흡입력 자동조절 진공 청소기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 먼지 감지수단은 발광소자와,

   상기 발광소자와 광도전쌍을 이루는 수광소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 흡입력 자동조절 진공 청소기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 먼지 감지수단은 먼지가 흡입되는 유통관내에 설치된 것을 특징으로 하는 흡입력 자동조절 진공 청소기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 발광소자와 수광소자는 핏팅 파이프의 내벽에 상호 대응하게 설치된 것을 특징으로 하는 흡입력 자동조절 진공 청소기.