KR960009319Y1 - 진공청소기의 모터 제어장치 - Google Patents

진공청소기의 모터 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

진공청소기의 모터 제어장치
제1도는 직립형 진공청소기의 외형도.
제2도는 흡입부의 내부구조를 나타낸 도면.
제3도는 본 고안의 바람직한 실시예.
제4도는 정상동작시의 제어파형도.
제5도는 모터구속시의 제어파형도.
제6도는 회전방향변경시의 제어파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 브러쉬 2 : 모터
4 : 주행바퀴 10 : 교류전원
20 : 모터구동부 30 : 마이크로 컴퓨터
40 : 회전방향검출부 50 : 스위치부
60 : 전류검출부 21, 61 : 포토커플러
22 : 트라이액 D1, D2 : 다이오드
R1∼R5 : 저항 Vcc : 직류전원
본 고안은 진공청소기의 모터제어장치에 관한 것으로, 특히 청소용 흡입부와 몸체가 일체로 된 직립형 청소기의 브러쉬(brush)를 회전시키기 위한 모터(motor)의 작동을 제어하는 장치에 관한 것이다.
제1도에 도시된 바와 같이, 직립형 진공청소기는 몸체(11)와 흡입부(12)가 일체로 되어 있고 손잡이(13)가 지면에 대해 거의 수직으로 형성되어 있어 사용자가 직립한 상태로 편리하게 사용할 수 있는 구조를 갖는다.
즉, 청소를 위해서는 브러쉬가 부착된 흡입부를 몸체에 부착시키고 청소가 끝나면 몸체로 부터 읍입부를 분리시켜 보관하는 통상적인 진공청소기와는 달리 직립형 진공청소기는 조립하기 않고 바로 청소하고 분해하지 않고 바로 보관함으로서 사용이 편리하다. 이와 같은 구조의 청소기의 흡입부(12)는 제2도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다.
제2도에서, 참조번호 1로 나타낸 것이 청소를 위한 브러쉬이고, 2는 상기 브러쉬(1)를 회전시키기 위한 모터, 3은 모터축, 4은 상기 모터(2)에 의해 구동되는 주행바퀴, 5 및 5a는 브러쉬(1)와 주행바퀴(4)에 모터(2)의 회전력을 전달하기 위한 벨트(belt), 그리고 6 및 6a로 나타낸 것은 앞바퀴 및 뒷바퀴이다.
이와 같은 직립형 청소기에서는 청소기를 전방으로 이동시키기 위해 손잡이(13) 부근에 부착된 이동용 스위치(도시되지 않음)을 '전방'으로 전환하면 모터(2)가 정회전하게되고 이에 따라 브러쉬(1) 및 주행바퀴(4) 역시 정회전하게되어 청소기가 잔방으로 이동하면서 브러쉬(1)에 의해 쓸려진 바닥의 먼지와 쓰레기 등을 흡입하게 된다.
한편, 청소기를 후방으로 이동시키 위해 상기 이동용 스위치를 '후방'으로 전환하면 모터(2)는 역회전하게 된다.
따라서, 브러쉬(1) 및 주행바퀴(4)도 상기 모터(2)의 회전방향과 동일하게 역회전하게 되어 청소기가 후방으로 이동하면서 이물질을 흡입하게 된다.
이와 같이 모터(2)의 회전방향을 전환하기 위한 제어는 상기 이동스위치로 부터 제공되는 전진 및 후진신호에 응답하여 마이크로 컴퓨터(microcomputer)가 직렬로 연결된 모터 전원 공급용 트라이액(TRIAC)과 정역회전용 트라이액을 제어함으로써 이루어지게 된다.
한편, 종래에는 브러쉬에 이물질이 끼게되어 회전하지 않거나 흡입구가 막히게 되는 현상, 그리고 모터 또는 브러쉬의 회전방향과 반대로 청소기를 억지로 이동시키는 경우 등에 의해 발생되는 모터의 구속상태를 방지하기 위하여 모터와 직렬로 포지스터(POSISTOR ; positive temperature characteristic thermistor)를 연결하고, 이 포지스터의 특성에 의해 모터로 공급되는 전류가 차단되도록 해 줌으로서 구속상태에 따른 모터 및 기타 전자 부품의 소손을 방지하였다.
그러나, 이런 방식은 모터가 정상동작할 때 까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 고안의 목적은 강압적인 외력에 의해 주행바퀴 또는 브러쉬가 소정의 시간 동안 모터(2)의 회전방향과 반대로 회전하는 경우 모터가 주행바퀴 또는 브러쉬의 회전방향과 동일하게 회전하도록 모터의 구동을 제어하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 브러쉬 구동용 모터가 구속상태에 놓이게 되어 파손되는 것을 방지하는 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 고안은 브러쉬 및 주행바퀴를 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터로 교류전류를 공급하기위하 교류전원과, 상기 모터의 작동을 제어하기 위한 제어수단과, 상기 제어수단으로 부터 제공되는 소정의 제어신호에 응답하여 상기 모터로 공급되는 전류의 양 및 그 방향을 조절하는 모터구동수단과, 상기 교류전원으로부터 상기 모터로 공급되는 상기 교류전류의 양 및 그 공급방향을 나타내는 소정의 검출신호를 상기 제어수단에 제공하는 전류검출수단을 포함하고, 상기 제어수단은 상기 전류검출수단으로 부터 공급되는 상기 소정의 검출신호에 따라서 상기 교류전류가 상기 모터로 공급되게 하거나 공급되지 않게 상기 모터구동수단의 작동을 제어하는 것이 특징이다.
본 고안의 다른 특징에 의하면 상기 브러쉬 및 상기 주행바퀴의회전방향을 검출하고 검출된 방향에 상응하는 소정의 전기신호를 발생시키는 회전방향검출수단과, 상기 회전방향검출수단으로부터 제공되는 상기 소정의 전기신호에 응답하여 상기 교류전류가 흐르는 경로를 바꾸는 스위치수단을 부가적으로 포함하고, 상기 제어수단은 상기 교류전류가 상기 모터로 공급되지 않음을 나타내는 상기 소정의 검출신호가 소정의 시간동안 전류검출수단으로 부터 제공되는 것에 응답하여 상기 모터로 상기 전류가 공급되는 방향을 바꾸기 위해 상기 모터구동수단의 작동을 제어하는 것이다.
이제부터 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 대해 상세히 설명한다.
제3도는 본 고안의 바람직한 실시예를 나타낸 것으로, 참조번호 10으로 나타낸 것은 교류(AC)전원이고, 20은 상기 모터(2)를 구동하기 위한 모터구동부, 30은 진공청소기에 장착된 전자부품들의 작동을 제어하는 마이크로 컴퓨터, 40은 브러쉬(1) 및 주행바퀴(4)의 회전방향을 검출하기 위한 회전방향검출부, 50은 상기 회전방향검출부(40)의 출력에 의해 제어되어 접점이 전환되는 스위치부, 60은 전류검출부이다.
상기 구동부(20)는 제어수단인 마이크로 컴퓨터(30)로 부터 제공되는 소정의 제어신호에 응답하여 모터(2)를 구동시키는데, 이 구동부(20)는 이미 잘 알려진 바와 같이 포토커플러(21)와 트라이액(22)으로 구성되며, 상기 포토커플러(21)의 발광부는 상기 마이크로 컴퓨터(30)의 출력포트(Pout)와 연결되고 수광부는 상기 트라이액(22)과 연결된다.
회전방향검출부(40)는 브러쉬(1)와 연결되며 브러쉬(1)가 정회전하거나 역회전하는 것에 따라서 로우레벨(low level) 또는 하이레벨(high level)의 신호를 스위치부(50)로 제공하는데, 이 검출부(40)는 공지의 회로에 의해 구성된다.
본 고안에 따라 모터(2)와 모터구동부(20) 사이에는 스위치부(50)가 연결되고, 교류전원(10)과 상기 구동부(20) 사이에는 마이크로 컴퓨터(30)와 연결되는 전류검출부(60)가 구성된다.
상기 전류검출부(60)는 포토커플러(61)를 포함하며 포토커플러(61)의 발광부는 교류전원(10)과 연결되고 수광부는 마이크로 컴퓨터(30)의 입력포트(Pin)와 연결된다.
이제부터 이상과 같이 구성되는 본 고안의 작용효과에 대해 첨부된 제4도 내지 제6도를 참조하면서 상세히 설명하겠다.
제4도는 모터(2)가 정상적으로 동작되는 경우 마이크로 컴퓨터(30)의 입출력파형을 나타낸 것으로, 이를 참조하면서 정상동작시 마이크로 컴퓨터(30)가 모터(2)의 작동을 제어하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
제3도에는 도시되어 있지 않지만 주행바퀴(4)에 의해 청소기를 이동시키기 위한 이동스위치를 사용자가 '전방'으로 전환하면 마이크로 컴퓨터(30)는 스위치부(50)로 소정의 제어신호를 보내 스위치(61)가 접점 A와 연결되게 한다.
동시에 마이크로 컴퓨터(30)는 출력포트(Pout)를 통해 제4도의 (b)와 같은 펄스를 발생시킨다.
따라서, 마이크로 컴퓨터(30)의 출력포트(Pout)로 부터 로우레벨(low level)의 펄스가 발생될 때에만 모터 구동부(20)가 작동하게 되어 교류전원(10)으로 부터 공급되는 전류(제4도의 (a)참조)중 시계방향으로 흐르는 전류 즉, (a)에서 해칭된 부분의 전류(Ia)만이 모터(2)로 제공된다.
이때, 전류검출부(60)내 포토커플러(61)의 발광부로 소정량의 전류가 흐르게 되어 상기 포토커플러(61)가 동작상태로 됨으로써 전류검출기(60)로 부터 마이크로 컴퓨터(30)의 입력포트(Pin)에는 제4도의 (d)와 같은 펄스가 제공된다.
따라서, 마이크로 컴퓨터(30)는 교류전원(a)으로 부터 공급되는 전류(Ia)의 위상과 입력펄스 (d)의 위상을 상호 비교하여 일치하는지 여부를 확인함으로써 모터(2)가 정상적으로 정회전하고 있음을 판별할 수 있게 된다.
한편, 정상동작시 사용자가 이동스위치(도시되지 않음)를 '후방'으로 전환하면 마이크로 컴퓨터(30)는 스위치부(50)를 제어하여 스위치(51)가 접점 B와 연결되게 함과 동시에 출력포트(Pout)를 통하여 제4도의 (c)와 같은 펄스를 모터구동부(20)로 제공한다.
따라서, 마이크로 컴퓨터(30)의 출력포트(Pout)로 부터 로우레벨의 신호가 제공될 때마다 모터구동부(20)가 동작상태로 되어 교류전원(10)으로부터 공급되는 전류(제4도의 (a)참조) 중 반시계 방향으로 흐르는 전류(-Ia)만이 모터(2)로 제공된다.
이때, 전류검출부(60)가 역시 작동되어 마이크로 컴퓨터(30)의 입력포트(Pin)로 제4도의 (e)와 같은 펄스를 제공하게 된다.
따라서, 마이크로 컴퓨터(30)는 교류전원(10)으로 부터 제공되는 전류(-Ia)의 위상과 입력펄스 (e)의 위상을 상호 비교하여 일치하는지 여부를 확인함으로써 모터(20)가 정상적으로 역회전하고 있음을 판별할 수 있게 된다.
제5도는 모터(2)의 구속시 마이크로 컴퓨터(30)의 제어동작을 설명하기 위한 파형도로서 이를 참조하면서 마이크로 컴퓨터(30)가 모터(2)의 파손을 방지하기 위한 제어를 수행하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
제5도의 (a)와 (b)는 이미 앞에서 설명된 바와 같이 모터(2)가 정상적으로 정회전하거나 역회전 하는 경우 마이크로 컴퓨터(30)의 입출력펄스를 나타낸 것이다.
브러쉬(1)나 주행바퀴(4)에 의해 모터(2)가 구속상태에 놓이게 되면 교류전원(10)으로 부터 공급되는 전류의 양이 크게 증가하게 되므로 저항(R5)을 통하여 흐르는 전류의 양도 증가하게 된다.
따라서, 전류검출부(60)내 포토커플러(61)의 발광부인 포토다이오드의 도통(turn-on) 시산이 정상동작 시의 도통시간 보다 길어지게 된다.
그 결과, 모터구속시 전류검출부(60)로 부터 제5도의 (c)와 같은 파형의 펄스가 마이크로 컴퓨터(20)의 입력포트(Pin)로 제공된다.
이때, 마이크로 컴퓨터(20)는 정상상태의 펄스폭(W1)과 전류검출부(60)로 부터 제공되는 펄스의 폭(W2)을 상호 비교하여 모터(2)가 정상상태로 동작되고 있는지 구속상태에 놓여있는지를 판별하게 된다.
이와 같이하여 모터(2)가 구속상태에 있다고 판단되면 마이크로 컴퓨터(20)는 자신의 출력포트(Pout)를 통하여 제5도의 (d)와 같은 파형의 펄스를 모터구동부(20)로 제공한다.
따라서, 모터구동부(20)내 포토커플러(21)의 발광부인 포토다이오드가 부동작(turn-off)상태로 됨으로써 트라이액(22) 역시 부동작상태로 되어 교류전원(10)으로 부터 모터(2)로의 전류공급이 차단된다.
그 결과, 모터(2)가 구속상태에 장시간 놓이게 됨으로써 소손되는 문제를 해결할 수 있게 된다.
제6도는 자동주행모트가 선택된 상태에서 강압적인 외력(사용자가 청소기를 주행방향의 반대방향으로 억지로 미느 힘등)에 의해 주행바퀴(4)가 소정의 시간동안 모터(2)의 회전방향과 반대로 회전하는 경우 모터(2)가 상기 주행바퀴(4)의 회전방향과 동일하게 회전하도록 모터(2)의 구동을 제어하거나 소정의 방향으로 주행 중에 사용자가 갑작스레 이동스위치(도시되지 않음)를 상기 소정의 방향과 반대방향으로 전환하는 경우 마이크로 컴퓨터(20)의 제어동작을 설명하기 위한 파형도이다.
예를 들어, 모터(2)가 정회전하는 경우에는 브러쉬(1)와 주행바퀴(4)도 정회전하게 되고 스위치부(50)내 스위치(51)는 이미 앞에서 설명된 바와 같이 접점 A와 연결된다.
따라서, 정상동작의 경우 회전방향검출부(40)는 브러쉬(1)와 주행바퀴(4)가 정방향으로 회전하고 있음을 검출하게 되고 그 검출결과에 해당하는 소정의 검출신호(예를 들면, 로우레벨의 신호)를 스위치부(40)로 제공한다.
그 결과, 스위치부(50)내 스위치(51)는 접점 A와 연결된 상태를 그대로 유지하게 된다.
그러나, 외력에 의해 브러쉬(1) 또는 주행바퀴(4)가 모터(2)의 회전방향과 반대로 회전하게 되는 경우 회전방향검출부(40)는 브러쉬(1) 또는 주행바퀴(4)의 회전방향을 검출하게 되고 그 검출결과에 해당하는 소정의 검출신호(예를 들면, 하이(high)레벨의 신호)를 상기 스위치부(40)로 제공한다.
이에 따라, 상기 스위치부(40)내 스위치(51)는 전환되어 접점 B와 연결된다.
그 결과, 스위치부(40)내 다이오드(D2)에는 역방향의 바이어스(bias)가 걸리게 되어 상기 다이오드(D2)는 부도통상태가 된다.
따라서, 교류전원(10)으로 부터 모터(2)로의 전류공급이 차단된다.
이로 인해 전류검출부(60) 또한 부도통상태로 됨으로써 마이크로 컴퓨터(30)의 입력포트(Pin)에는 상기 검출부(60)로 부터 소정의 시간(t)동안 아무런 펄스도 공급되지 않게되어(제6도의 (b)참조( 마이크로 컴퓨터(30)는 브러쉬(1) 또는 주행바퀴(4)의 회전방향이 바뀐 것을 인식하게 된다.
따라서, 마이크로 컴퓨터(30)는 출력포트(Pout)를 통하여 모터구동부(20)로 제공하는 제어펄스의 위상을 제6도의 (c)와 같이 바꾸게 된다.
그 결과, 교류전원(10)으로 부터 출력되는 전류 중 반시계방향으로 흐르는 전류(-Ia)가 모터(2)로 제공됨으로써 모터(2)가 강제적인 외력에 이해 회전하는 브러쉬(1) 또는 주행바퀴(4)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하게 된다.
모터(2)가 역회전 중에 브러쉬(1) 또는 주행바퀴(4)가 상기 모터(2)의 회전방향과 반대로 회전하게 되는 경우에도 이상에서 설명된 바와 동일한 작용에 의해 모터(2)가 상기 브러쉬(1) 또는 상기 주행바퀴(4)의 회전방향과 도일항 방향으로 회전하게 된다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명된 본 고안에 따르면 구속에 따른 모터의 파손을 방지할 수 있고 자동주행모드시 사용자가 일일이 스위치의 작동을 변화시키지 않아도 브러쉬나 주행바퀴의 회전방향에 따라 모터의 회전방향을 자동으로 가변할 수 있어 청소기의 이동이 자유롭고 편리하다.

Claims (3)

  1. 브러쉬(1) 및 주행바퀴(4)를 회전시키기 위한 모터(2)와, 상기 모터(2)로 교류전류를 공급하기 위한 교류전원(10)과, 상기 모터92)의 작동을 제어하기 위한 제어수단(30)과, 상기 제어수단(30)으로 부터 제공되는 소정의 제어신호에 응답하여 상기 모터(2)로 공급되는 전류의 양 및 그 방향을 조절하는 모터구동수단(20)을 포함하는 진공청소기의 모터제어장치에 있어서, 상기 교류전원(10)으로 부터 상기 모터(2)로 공급되는 상기 교류전류의 양 및 그 공급방향을 나타내는 소정의 검출신호를 상기 제어수단(30)에 제공하는 전류검출수단(60)을 포함하고, 상기 제어수단(30)은 공급되게 하거나 공급되지 않게 상기 모터구동수단(20)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 모터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 브러쉬(1) 및 상기 주행바퀴(4)의 회전방향을 검출하고 검출된 방향에 상응하는 소정의 전기신호를 발생시키는 회전방향검출수단(40)과, 상기 회전방향검출수단(40)으로 부터 제공되는 상기 소정의 전기신호에 응답하여 상기 교류전류가 흐르는 경로를 바꾸는 스위치수단(50)을 부가적으로 포함하고, 상기 제어수단(30)은 상기 교류전류가 상기 모터(2)로 공급되지 않음을 나타내는 상기 소정의 검출신호가 소정의 신호(t)동안 전류검출수단(60)으로 부터 제공되는 것에 응답하여 상기 모터(2)로 상기 전류가 공급되는 방향을 바꾸기 위해 상기 모터구동수단(20)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 모터 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류검출수단(60)은 상기 교류전원(10)과 상기 모터구동수단(20) 사이에 발광부가 연결되고 성기 제어수단(30)의 입력단(Pin)에 수광부가 연결되는 포토커플러(61)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 모터 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101035165B1 (ko) * 2008-11-12 2011-05-17 엘지전자 주식회사 진공 청소기
WO2017007190A1 (ko) * 2015-07-03 2017-01-12 엘지전자 주식회사 청소기 및 그 제어 방법

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