KR890000823B1 - 진공청소기의 흡입력 자동조절 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

진공청소기의 흡입력 자동조절 회로

제1도는 본 발명의 블럭도.

제2도는 제1도의 상세한 회로도.

제3도는 제2도의 각 부분에서의 전압 파형도.

제4도는 제2도의 센서에서의 출력 그래프.

제5도는 진공청소기의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전원부 2 : 기압 감지부

3 : 조절부 4 : 시간 설정부

5 : 과부하 감지부 6 : 과부하 제어부

7 : 구동부 ID : 흡입구

ED : 배기구 TB : 먼지주머니

Q₁-Q₆: 트랜지스터 R₁-R₃₂: 저항

D₁-D₁₀: 다이오드 C₁-C₆: 콘덴서

OP₁-OP₅: 연산증폭기 SW₁, SW₂: 스위치

SCR : 싸이리스터 PUT : 프로그래머블 유니정션 트랜지스터

M : 모타 TIM : 타이머

SS : 센서 TRS : 트랜스

본 발명은 진공청소기에 있어서 청소 대상물에 따라 흡인력을 자동으로 조절하고 모타(Motor)의 과부하를 제거하는 흡인력 자동 조절회로에 관한 것이다

최근 들어 생활수준이 향상됨에 따라 진공청소기의 수요가 증가하고 있다.

또한 집안 내부 장식물도 다양해지고 이에 따른 장식물의 재질도 다양해져서, 종래의 진공청소기를 사용할 때에는 진공청소기의 고정 흡인력 때문에 청소 대상물 및 장식물을 훼손하는 경우가 많았고 흡인력을 사용자가 조절할 수 있어도 진공청소기의 본체에서 조절하게끔 되어 있기때문에 흡인력 조정이 용이하지 않아 흡인력 고정화 개선에 크게 기여하지 못했다. 그리고 흡인력이 고정됨에 따라 진공청소기의 흡입구가 막히는 경우와 장시간 사용했을 경우에는 모타에 과부하가 발생하여 진공청소기의 내구성문제가 야기되었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 청소 대상물에 따라 진공청소기의 흡인력을 자동조절하여 청소 대상물의 훼손방지는 물론 모타의 과부하 상태를 제거하는 회로를 제공하는데 있다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은 진공청소기에 타이머(Timer) 기능을 부여하여서 사용자의 과대사용으로 인한 모타의 과부하를 방지하여 제품의 내구성을 연장하는 회로를 제공하는데 있다.

이하 첨부된 도면를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 블럭도로서 전원부(1)는 외부 교류전원을 반파정류하여 직류 정전압으로 변환하여서 회로에 공급하고, 기압 감지부(2)는 진공청소기가 작동시에 청소 대상물에 대한 외부 대기압과 내부기압의 차이를 감지하는 회로이며, 조절부(3)는 진공청소기의 모타 구동을 수동 또는 자동으로 제어하도록 절환하는 회로이다.

상기한 조절부(3)에서 절환되어서 수동 또는 자동으로 장작될 때 어느 경우에서도 모타의 상태를 감지하는 과부하 감지부(5)는 모타에 과부하가 발생하는 가를 감지하는 회로이고 과부하 제어부(6)는 모타의 과부하가 발생될 때 모타에 인가되는 전원을 차단하는 회로이며 구동부(7)는 모타에 전원을 인가하여 모타를 구동하는 회로이다. 그리고 시간설정부(4)는 진공청소기의 동작시간을 사용자에 의해 설정되어서 다른 회로부의 제어신호에 관계없이 설정시간에 따라 진공청소기의 모타를 제어하는 회로이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 상세한 회로도는 제2도에 도시되어 있다.

외부교류전원을 인가하는 트랜스(TRS)에서 강압된 2차 교류전원을 다이오드 (D₅)와 접지된 콘덴서(C₄)를 거쳐 반파정류하고, 이 정류신호는 직접 트랜지스트 (Q₁)의 콜렉터에 인가하며, 그리고 저항(R₃₁)을 거쳐 접지된 정전압 다이오드(D₆)와 연결된 트랜지스터(Q₁)의 베이스에도 인가하여서 회로에 직류 정전압으로 변환되어 공급된다. 그리고 스위치(SW₁)에 의해 진공청소기가 동작되어서 스위치(SW₂)가 ″

″과 연결될 때에는 자동으로 동작되어 연산증폭기(OP₁)의 출력단 신호가 저항(R₅)을 거쳐 프로그래머블 유니정션 트랜지스터(Programmable Uni-Junction Transistor)(이하 PUT라고 칭함)의 게이트 단자에 인가하고, 스위치(SW₂)가 ″

″과 연결될 때에는 저항(R₃)과 가변저항(R₄)에 의해 양분된 전원이 PUT의 게이트 단자에 인가되도록 연결한다.

따라서 자동으로 동작될 시에는 기압 감지부(2)의 출력신호가 모타 구동부(7)에 인가되는데, 센서(Sensor)(SS)에서 진공청소기의 외부 대기압과 내부기압과의 차이를 감지하여 연산증폭기(OP₂)의 입력단에 인가하고, 연산증폭기(OP₂)의 출력단 신호는 저항(R₁₁)을 거쳐 연산증폭기(OP₁)의 비반전 단자에 인가하며, 그리고 저항 (R_{1 2})과 가변저항(R₁₃)에 의해 양분된 전원을 비반전 단자에 인가하는 연산증폭기(OP₃)의 출력단 신호가 반전단자에 피이드 백(Feed Back)하고 저항(R₁₄)을 거쳐서 연산 증폭기(OP₁)의 비반전 단자에도 인가된다.

그리고 연산증폭기(OP₁)의 반전단자에는 저항(R₆)과 가변저항(R₇)에 의해 양분된 전원이 인가되어서 연산증폭기(OP₁) 출력단 신호가 모타 구동부(7)에 인가되도록 연결한다.

그리고 진공청소기의 흡입구가 어떤 물체로 일정시간 동안 막혔을 경우에 이를 감지하고 제어하는 과부하 감지부(5)와 과부하 제어부(6)의 회로구성은 다음과 같다.

저항(R₁₅, R₁₆)에 의해 양분된 전원은 연산증폭기(OP₄)의 비반전단자에 인가되고, 반전단자에는 기압 감지부(2)의 출력단 신호가 인가되어서 연산증폭기(OP₄)의 출 력단 신호가 저항(R₁₇)과 접지된 콘덴서(C₂)를 거쳐 연산증폭기(OP₅)의 비반전단자에 인가한다.

그리고 연산증폭기(OP₅)의 비반전 단자에는 저항(R₁₈, R₁₉)에 의해 양분된 전원이 인가되어서 그 출력단 신호가 다이오드(D₇)와 저항(R₂₀)을 거쳐 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 인가되고, 또한 다이오드(D₇)를 거친 신호는 저항(R₂₃,R₂₄)과 접지된 콘덴 서 (C₃)를 거쳐 에미터가 접지된 트랜지스터(Q₄)의 베이스에 인가되어서 전원부 (1)에서 공급된 전원이 저항(R₂₅)과 발광다이오드(D₉)를 거쳐 트랜지스터(Q₄)의 콜렉터에 인가되도록 연결한다.

또한 트랜지스터(Q₄)의 콜렉터 신호는 저항(R₂₂)을 거쳐 트랜지스터(Q₆)의 베이스에 인가되어서 전원이 저항(R₂₁)을 거쳐 에미터가 접지된 트랜지스터(Q₆)의 콜렉 터와 다이오드(D₁₀)에 인가되고 그리고 다이오드(D₁₀)를 거친 신호는 저항(R₂₃)을 거쳐 트랜지스터(Q₄)의 베이스에 인가된다.

상기한 회로부에 의해서 모타 구동부(7)가 구동되어도 일단 타이머에 의해 설정된 시간이 경과하면 모타 구동부(7)에 흐르는 전원을 차단시켜서 모타구동을 정지시키는 시간 설정부(4)는 사용자에 의해 일정시간이 설정되면 약정시간이 경과한 후에 타이머(TIM)의 출력신호가 저항(R₂₁, R₃₂)을 각각 거쳐서 트랜지스터(Q₅, Q₃)의 베이스에 인가된다.

따라서 저항(R₂₆)을 거친 전원이 발광다이오드(D₈)를 거쳐서 에미터가 접지된 트랜지스터(Q₅)의 콜렉터에 인가되고, 모타 구동부(7)의 PUT의 출력단 신호는 에미터가 접지된 트랜지스터(Q₃)의 콜렉터에 인가된다.

그리고 PUT의 출력단 신호는 저항(R₂)을 거쳐 싸이스터(Thyristor) (SCR)의 게이트에 인가되고, 외부교류 전원은 다이오드(D₁-D₄)를 거쳐 싸이리스터(SCR)의 애노드에 인가되며, 그 출력단 캐소드 신호는 접지와 콘덴서(C₁)를 거쳐 PUT의 애노드에 인가된다.

다음은 상기한 구성을 갖는 본 발명의 진공청소기 흡인력 자동조절 회로에 있어서 청소 대상물에 따라 흡인력을 자동 조절하고, 동작시간을 설정하는 타이머 기능을 부여하여 모타의 과부하를 방지하는 회로동작을 제3도의 전압파형도와 제4도의 센서에서의 출력 그래프와 제5도의 진공청소기의 개략도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

스위치(SW₂)가 자동쪽으로 선택되어 있는 상태에서 스위치(SW₁)가 닫혀지면 전원부(1)에서 직류전원이 유기되어서 각 회로부에 공급된다.

이때 진공청소기의 동작이 자동으로 실행되고, 입력센서(SS)가 제4도에 도시된 바와 같이 배기구에 위치해 있으므로 압력을 받지 않는다.

따라서 센서(SS)에 감지된 신호가 거의 ″0″(로우신호)에 가깝게 연산증폭기 (OP₂)를 거쳐서 연산증폭기(OP₁)의 비반전 단자에 인가된다.

그리고 연산증폭기(OP₁)의 출력단 신호가 거의 ″0″에 가까운 상태로 PUT의 게이트에 인가되어서 PUT의 애노드에 인가되는 전압(V_a)이 게이트 전압(V_g)보다 높기 때문에 PUT가 도통된다.

PUT가 도통됨에 따라 출력단 신호(V_R)가 싸이리스터(SCR)의 게이트에 인가되어서 싸이리스터(SCR)가 도통되어 모타(M)가 구동된다.

이때부터 흡입구(ID)로 먼지등이 빨려 들어가 먼지주머니(TB)에 모이게 되고 바람은 진공청소기의 배기구(ED)로 나가게 되는데, 즉 모타(M)가 회전하여 진공청소기의 내부공기를 배기구(ED)쪽으로 빨아냄으로써 진공청소기 내부의 기압(P_a)이 외부공기의 대기압(P_b)보다 낮아지기 때문에 공기가 흡입구(ID)를 통하여 기압이 낮은 진공청소기 내부로 유입하게 된다.

그리고 입력센서(SS)는 외부 대기압(P_b)과 진공청소기의 내부기압(P_a)의 차를 감지하는 것으로 차가 크면 클수록 센서(SS)표면은 압력을 많이 받게 되므로 센서(S S)출력 전압(V_s1)은 높아진다.

예를 들면 진공청소기의 흡입구에 공기유입이 원할하지 못한 경우, 즉 커텐이나 카페트 청소시에 흡입구가 막혔을 때는 공기유입이 작아서 진공청소기 내부기압(P_a)과 대기압(P_b)의 차는 커지고, 입력센서(SS)는 압력을 많이 받게 된다.

이때 입력센서(SS)에서 인가된 차전압은 연산증폭기(OP₂)에 의하여 증폭되고, 연산증폭기(OP₁)의 출력단에는 어떤 전압(V_s2)이 출력되어 PUT의 게이트에 인가된다. 따라서 입력센서(SS)가 압력을 많이 받을수록 PUT가 도통되는 시간은 제3도(Vs)와 같이 자주 지연되게 되고, 싸이리스터(SCR)의 트리거(Trigger) 시점도 지연이되므로 모타(M)의 속도가 줄어지게 된다.

상기한 동작에서 진공청소기의 흡입구(ID)가 청소 대상물에 의해 막혔을 때에는 모타의 속도를 줄여 흡입력을 약하게 하여서 물체가 흡입구(ID)에 붙지 않게 한다.

그리고 진공청소기의 흡입구에 빨려들어 가지 않아 막히지 않는 물체를 청소할 때에는 진공청소기의 공기 유입이 자유로워져 내부기압과 외부기압의 차가 작아지므로 센서(SS)가 받은 압력도 작아진다.

따라서 연산증폭기(OP₁)의 출력전압(V_s2)이 작아져 위상 제어폭이 제3도 (V s)의 ″가″와 같이 작아지므로 모타(M)의 속도가 빨라지고 흡인력도 강해진다.

이와 같은 동작으로 청소 대상물에 따라 싸이리스터(SCR)의 트리거 시점을 자동조절하여 위상 제어함으로써 모타(M)의 속도를 제어한다.

그러므로 청소 대상물의 손상과 모타의 과부하 현상을 미연에 방지할 수 있다.

그리고 입력센서에 따라 같은 입력에 대해 제4도(a, b, c)에서와같이 출력신호 (Vs₁)가 다를 수 있으므로 동일한 출력을 얻기 위해서 조정이 필요하다.

그래서 연산증폭기(OP₁)와 전압폴로워(Follower)로 구성된 연산증폭기 (OP₃)를 사용하여서, 모타(M)의 속도제어에 필요한 연산증폭기(OP₁)의 출력전압 범위를 정하고, 모타구동의 시작점이 최저전압(V₁)이기 때문에 연산증폭기(OP₁)의 비반전 단자에 인가되는 전압을 최저전압(V₁)과 같도록 연산증폭기(OP₃)의 비반전 단자에 연결된 가변저항(R₁₆)으로 조정한다.

이때 반드시 연산증폭기(OP₁)의 반전단자에 인가되는 전압이 최저전압(V₁)이 될 때 가변저항(R₇)으로 흐르는 전류가 ″0″가 되게끔 저항(R₆, R₈)을 선정해야 한다.

그리고, 연산증폭기(OP₁)의 출력전압(V_s2)이 최고전압(V_h)이 되게끔 가변저항 (R₇)을 조정하여서 제4도(d)와 같은 임의의 표준 특성을 갖는 동일한 출력을 얻을 수 있다.

한편 스위치(SW₂)가 수동쪽으로 선택되어 있으면 가변저항(R₄)에 의해서 분압 전원이 결정되어 PUT의 게이트에 인가된다.

그리고 PUT의 캐소드 신호에 의해서 싸이리스터(SCR)의 트리거 시점이 조절되어 위상각을 변화시킴으로서 모타(M)의 속도를 필요에 따라 가변시킬 수 있다.

그러나 상기한 수동동작시에 진공청소기의 흡입구(ID)에 어떤 물체로 일정시간 동안 막혀 있다면 모타(M)가 과부하 상태로 있게 되어서 모타(M)가 손상된다.

따라서 진공청소기의 자동과 수동에 관계없이 모타(M)의 과부하상태를 감지하여 모타(M)구동을 제어하는 과부하 감지부(5)와 과부하 제어부(6)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

진공청소기의 흡입구가 막혀서 내부기압(P_a)과 외부 대기압(P_b)의 차는 최대가 된다.

이때 센서(SS)에서 이를 감지하여 연산증폭기(OP₄)의 비반전단자에 신호를 인가하는데,연산증폭기(OP₁)의 출력전압이 최소일 경우와 같은 분압전압이 가변저항 (R₁₆)에 의해 연산증폭기(OP₄)의 반전단자에 인가된다.

상기한 두 전압이 연산증폭기(OP₄)에서 비교하여 ″1″(하이 신호)이 출력되어서 콘덴서(C₂)에 충전된다.

이 콘덴서(C₂)의 충전된 전압이 연산증폭기(OP₅)의 반전단자에 인가되어서, 비반전단자에 인가되는 저항(R₁₈, R₁₉)에 의해 분압된 전압보다 높을 때까지 계속 과부하 상태가 계속되면 연산증폭기(OP₅)의 출력은 ″0″에서 ″1″로 바뀌어 출력되고, 다이오드 (D₇)와 저항(R₂₀)을 걸쳐 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 인가된다.

이때 트랜지스터(Q₂)가 도통되어서 싸이리스터(SCR)의 게이트에 인가되는 신호를 접지시킨다.

그리고 트랜지스터(Q₄)도 도통이 되어서 발광다이오드(D₉)가 점등되고, 이 발광다이오드(D₉)와 저항(R₂₂)을 통하여 트랜지스터(Q₆)를 도통시키기 위하여 흐르던 전류가 트랜지스터(Q₄)를 통하여 흐르게 되어서 트랜지스터(Q₆)는 도통이 안됨과 동시에 저항(R₂₁)을 거친 전원이 다이오드(D₁₀)를 통해 트랜지스터(Q₂, Q₄)의 베이스에 공급된다. 따라서 일단 트랜지스터(Q₄)가 도통되면 연산증폭기(OP₅)의 출력단 신호와는 관계없이 래칭(Latching)효과를 내게 되어서 전원스위치(SW₁)를 ″오프″시켰다가 다시 ″온″하지 않는 한 모타는 구동되지 않는다.

또한 타이머(TIM)를 사용해서 진공청소기를 사용시에 일정시간을 사용자가 설정하여 가동시키면 설정시간 후에 타이머(TIM)의 출력신호가 ″1″이 되어서 트랜지스터(Q₃)를 도통시켜 싸이리스터(SCR)의 베이스에 인가하는 신호를 접지시키고, 그리고 트랜지스터(Q₅)를 도통시켜서 설정시간을 다 사용해서 모타(M)를 정지시켰다는 신호인 발광다이오드(D₈)를 점등시킨다.

따라서 진공청소기의 흡입구 상태에 관계없이 설정시간이 지나면 모타의 동작을 중지하여서 사용자의 과대한 연속 사용으로 인한 모타의 손상을 방지한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 청소 대상물에 따라 자동으로 흡인력을 조절하여서 청소 대상물의 훼손을 방지하고, 모타의 과부하를 제거하고 타이머 기능을 부여하여 제품의 신뢰성과 내구성을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 외부교류 전원을 반파정류하고 직류전압으로 변환하여 회로에 공급하는 전원부 (1)와, 진공청소기의 외부 대기압과 내부기압의 차이를 감지하는 기압감지부(2)와, 진공청소기의 모타구동을 수동 또는 자동으로 제어하도록 절환하는 조절부(3)와, 진공청소기의 동작시간을 사용자에 의해 설정되어서 다른 회로부의 제어신호에 관계없이 설정시간에 따라 모타의 구동을 제어하는 시간설정부(4)와, 상기한 기압감지부(2)의 출력신호에 의해서 모타에 과부하가 생기는 것을 감지하는 과부하 감지부(5)와, 상기한 과부하 감지부(5)에서 감지한 신호에 의해 모타의 과부하 발생시 모타에 인가하는 전원을 차단하여 모타구동을 정지시키는 과부하 제어부(6)와, 모타에 전원을 인가하여 모타를 구동하는 구동부(7)로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공청소기의 흡인력 자동조절 회로.
2. 제1항에 있어서, 기압감지부(2)는 진공청소기의 외부대기압과 내부기압의 차이를 감지하는 센서(SS)의 감지신호를 연산증폭기(OP₂)에 입력하여 증폭하고, 이 증폭신호를 연산증폭기(OP₁)의 비반전 단자에 인가하며, 연산증폭기(OP₁)와 전압 폴로워로 구성된 연산증폭기(OP₃)를 사용하여 입력 센서에 따른 동일한 출력을 얻기 위한 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공청소기의 흡인력 자동조절 회로.
3. 제1항에 있어서, 구동부(7)는 기압 감지부(2)의 출력신호에 의해 제어되는 프로그래머블 유니 정션 트랜지스터(PUT)의 출력단 신호를 싸이리스터(SCR)의 게이트에 인가하여서 싸이리스터(SCR)의 출력신호로 모타(M)를 구동하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공청소기의 흡인력 자동조절 회로.

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