KR970011916B1 - 진공 청소기의 흡입력 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

없음

Description

진공 청소기의 흡입력 제어 장치 및 그 방법

제1도는 종래 진공 청소기의 먼지 흡입구 저면도.

제2도는 종래 진공 청소기의 먼지 흡입구 평면도.

제3도는 종래 및 본 발명 진공 청소기의 키 조작부 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 진공 청소기의 먼지 흡입구 저면도.

제5도는 본 발명에 의한 로울러의 형상도.

제6도는 본 발명에 의한 로울러와 포토 커플러의 결합도.

제7도는 본 발명에 의한 진공 청소기의 흡입력 제어장치 구성도.

제8도는 제6도 포토 커플러의 수광부 출력 파형도.

제9도는 본 발명에 의한 전건부 먼지의 양에 대한 소속함수 관계도.

제10도는 본 발명에 의한 전건부 로울러 회전수에 대한 소속함수 관계도.

제11도는 본 발명에 의한 모터회전수 결정을 위한 후건부 소속함수 관계도.

제12도는 본 발명에 의한 파지 규칙 베이스화도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 로울러14 : 광투과창

16 : 포토 커플러18 : 제어부

19 : 모터 구동부20 : 모터

본 발명은 진공 청소기에 관한 것으로, 특히 접지면 및 먼지의 양에 따라 모터 회전수를 자동으로 제어하고 모터의 공회전을 감지하여 전원을 차단하므로서 소음 저감 및 소비전력을 저감토록 한 진공 청소기의 흡입력 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

제1도는 종래 진공 청소기의 먼지 흡입구 저면도이다.

도시된 바와 같이, 바닥에 존재하는 먼지나 이물질을 털기위한 브러쉬(1)와, 접지면과의 높이 조절을 위한 높이조절용 봉(2)과, 먼지 및 이물질을 흡입하기 위한 먼지 흡입구(3)로 구성되었다.

그리고, 제2도는 종래 진공 청소기의 먼지 흡입구 평면도로써, 먼지 흡입구(3)에서 흡입된 먼지를 집진실로 안내하기 위한 흡입관(4)과, 접지면의 종류를 선택하기 위한 접지면 종류 선택 레버(5)로 구성되었다.

제3도는 종래 진공 청소기의 키 조작부를 나타낸 것으로, 6은 먼지 있음 상태를 표시해주는 발광다이오드이고, 7은 먼지가 존재하지 않는 것을 표시해주는 발광다이오드이고, 8은 자동 모드임을 표시해주는 발광다이오드이고, 9는 정음 모드를 표시해주는 발광다이오드이고, 10은 최강 모드임을 표시해주는 발광다이오드이고, 11은 상기는 상기 자동 모드 또는 정음 모드 또는 최강 모드를 선택하기 위한 모드 선택키이고, 12는 정지신호를 입력하기 위한 정지키이다.

이와 같이 구성된 종래 진공 청소기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 청소를 시작하기 전에 사용자는 제2도에 도시된 접지면 종료 선택 레버(5)를 조작하여 청소할 접지면에 대응되도록 선택한다.

그리고, 제3도에 도시된 키 조작부를 통해 청소 모드를 선택한다. 즉, 청소 모드는 모드 선택키(11)를 1회 누르면 자동 모드가 선택되어 자동 운전을 수행함과 동시에 자동 모드를 표시해주는 발광다이오드(8)가 발광이 되어 사용자에게 자동 모드가 선택되었음을 알려 주게 된다.

그리고, 모드 선택키(11)를 재차 누르면 정음 모드가 선택되어 정음 모드로 운전을 수행하게 되며, 동시에 자동 모드를 표시해주는 메인 디코더(8)는 오프되고 정음 모드를 표시해주는 발광다이오드(9)가 발광되어 사용자에게 정음 모드가 선택되었음을 알려주게 된다.

또한, 정음 모드에서 재차 모드 선택키(11)를 누르게되면 최강 모드(10)가 선택되어 최강 모드로 운전을 수행시킴과 동시에 정음 모드를 표시해주는 발광다이오드(9)는 오프되고, 최강 모드임을 알리는 발광다이오드(10)가 발광되어 최강 모드가 선택되었음을 사용자에게 알려 주게 된다.

한편, 먼지 센서(도면에서 미도시)는 운전 중에 먼지량을 검출하게 되고, 이때 검출되는 먼지량이 많을 경우에는 먼지 있음을 알리는 발광다이오드(6)가 발광되게 이를 알리게 되며, 이와는 달리 운전중에 검출되는 먼지량이 극히 적을 경우에는 먼지 없음 상태를 알리는 발광다이오드(7)가 발광되어 이를 알리게 된다.

그리고, 자동 운전 모드는 운전중에 먼지 센서를 통해 먼지량을 검출하여 먼지량이 많을 경우에는 모터 회전수를 한 단계 높이고 검출되는 먼지량이 적을 경우에는 모터 회전수를 한 단계 낮추는 방법으로 자동운전을 하게 된다.

청소가 완료되면 사용자는 제3도에 도시된 정지키(12)를 누르게 되고, 그리하면 모터가 정지되어 청소를 완료하게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 진공 청소기는 접지면의 재질에 따라 접지면 종류 선택 레버를 조작하여 청소를 행하는데, 이때 접지면의 재질이 바닥에 고정되어 있지 않은 경우 강한 흡입력에 의해 접지면이 달라붙어 청소를 일시 중지하거나 수동으로 접지면을 떼어내는 불편함이 있었다.

또한, 흡입구가 접지면에 의해 막혀 공기 유입이 안될 경우에는 모터에 강한 부하가 걸리게 되어 소비전력이 증가하고 아울러 소음이 증가하게되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 접지면 및 먼지의 양에 따라 모터 회전수를 자동으로 제어하도록 진공 청소기의 흡입력 제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 이다.

본 발명의 다른 목적은 모터의 공회전을 감지하여 자동으로 전원을 차단하므로서 소음 저감 및 소비전력을 저감토록 진공 청소기의 흡입력 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 기술적 수단은 먼지량을 검출하는 먼지 센서와, 먼지 흡입구를 전/후진 시키는 로울러의 회전수를 검출하는 로울러 회전수 검출수단과, 상기 로울러 회전수 검출수단 및 먼지 센서에서 각각 검출되는 로울러의 회전수와 먼지량으로 퍼지 추론을 행하여 모터 회전수 제어신호를 발생하는 제어수단과, 상기 제어수단에서 얻어지는 모터 회전수 제어신호에 따라 모터의 회전 속도를 제어하는 모터 구동수단으로 이루어진다.

본 발명의 목적들을 달성하기 위한 방법은 검출되는 로울러의 회전수와 먼지량에 의해 모터 회전수의 제어정도를 퍼지 추론하는 제1과정과, 상기 퍼지 추론된 결과값을 비퍼지화기를 통해 신호 변환하고 모터 회전수 제어신호로 출력시켜 모터의 회전수를 제어하는 제2과정으로 이루어진다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면 제4도 내지 제12도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명에 의한 진공 청소기의 먼지 흡입구 저면도로써, 브러쉬(1)와 높이 조절용 봉(2)과 먼지흡입구(3)는 종래와 같은 기술 구성이며, 전진 및 후진시 회전수 검출을 위한 로울러(13)가 더 구비되었다.

제5도는 제4도의 로울러(13) 형상도로서, 광을 투과시키기 위한 광투과창(14)이 로울러(13)를 4등분한 중심점에서 각각 고정되어 로울러(13)의 회전과 동일하게 회전되도록 장착된다.

제6도는 제4도 및 제5도의 로울러(13)와 광을 투사 및 수광하는 포토 커플러(16)의 결합도로서, 로울러(13)의 대항면에 포토 커플러(16)의 발광부 및 수광부가 각각 장착되고, 포토 커플러(16)에 구동 전원을 공급하고 또한 단속 신호를 전달하기 위한 와이어(15)가 포토 커플러(16)의 발광부와 수광부에 각각 연결 구성되었다.

제7도는 본 발명에 의한 진공 청소기의 흡입력 제어장치 구성도로서, 먼지 있음 상태를 표시해주는 발광다이오드(6)와, 먼지 없음 상태를 표시해주는 발광다이오드(7)와, 자동 모드임을 표시해주는 발광다이오드(8)와, 정음 모드를 표시해주는 발광다이오드(9)와, 최강 모드를 표시해주는 발광다이오드(10)와, 모드를 선택하기 위한 모드 선택기(11)와, 동작을 정지시키기 위한 정지키(12)의 구성은 종래의 기술 구성과 동일하다.

본 발명의 특징부는 로울러(13)의 대향면에 위치하고 일측면에 형성된 발광부를 통해 광을 투사하고 타측면에 형성된 수광부로 광투과창(14)을 통한 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 포토 커플러(16)와, 먼지량을 검출하는 먼지 센서(17)와, 상기 먼저 센서(17) 및 포토 커플러(16)에서 각각 얻어지는 먼지량 및 로울러의 회전수로 퍼지 추론을 행하여 모터 회전수 제어신호를 발생시키는 제어부(18)와, 상기 제어부(18)에서 출력되는 모터 회전수 제어신호에 따라 모터(20)의 회전수를 제어하는 모터 구동부(19)로 구성되었다.

상기에서 제어부(18)는 상기 먼지 센서(17)의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(18a)와, 상기 포토 커플러(16)의 출력 파형을 카운트하는 카운터(18b)와, 상기 아날로그/디지탈 변환기(18a) 및 포토 커플러(18b)의 각 출력신호를 퍼지화하는 퍼지화기(18c)와, 상기 퍼지화기(18c)의 출력신호를 규칙베이스부(18d)에 저장된 규칙에 대응시켜 퍼지 추론을 행하는 퍼지 추론부(18e)와, 상기 퍼지 추론부(18e)에서 얻어지는 결과값을 비퍼지화 신호로 변환하는 비퍼지화기(18f)와, 상기 비퍼지화(18f)에서 출력되는 신호로 모터 회전수 제어신호를 발생시키는 모터 회전수 제어신호 발생부(18g)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 진공 청소기의 흡입력 제어장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 청소를 시작하기 전에 사용자는 제2도에 도시된 접지면 종류 선택 레버(5)를 조작하여 청소할 접지면에 대응되도록 조절한다.

이후, 제7도에 도시된 모드 선택키(11)를 원하는 횟수만큼 눌러 청소 모드를 선택한다.

즉, 모드 선택키(11)를 1회 누르게 되면 제어부(18)는 자동 운전 모드로 판단을 하고 자동 모드를 표시해주는 발광다이오드(8)를 발광시켜 자동 모드가 선택되었음을 사용자에게 표시해준다.

아울러 모드 선택기(11)를 연속하여 2번 누르게 되면 제어부(18)는 정음 모드로 판단을 하고 정음 모드를 표시해주는 발광다이오드(9)를 발광시켜 정음 모드가 선택되었음을 사용자에게 알려주며, 이때 자동 운전 모드를 표시해주는 발광다이오드(8)는 오프시킨다.

또한, 정음 모드 선택후 사용자가 다시한번 모드 선택키(11)를 누르게 되면 제어부(18)는 최강 모드로 판단을 하고 최강 모드를 표시해주는 발광다이오드(10)를 발광시켜 최강 모드가 선택되었음을 사용자에게 표시해둠과 동시에 정음 모드를 표시해주는 발광다이오드(9)는 오프시킨다.

그리고, 최강 모드상태에서 다시한번 모드 선택기(11)를 누르게 되면 다시 자동 운전 모드로 판단을 하고 최강 모드를 표시해주는 발광다이오드(10)를 오프시키고 자동 모드를 표시해주는 발광다이오드(8)를 발광시켜 사용자에게 자동 모드가 선택되었음을 표시해준다.

한편, 자동운전 모드가 선택된 상태에서 운전이 시작도면 제어부(18)는 먼지 센서(17)로 먼지량을 검출하게 되고, 아울러 카운터(18b)로 포토 커플러(16)의 수광부에서 출력되는 펄스는 카운트하게 된다.

즉, 먼지 센서(17)는 운전이 시작되면 먼지량을 검출하고 그에 상응하는 아날로그 신호를 발생시키게 되며, 그 발생되는 아날로그 신호를 제어부(18)는 아날로그/디지탈 변환기(18a)로 디지탈신호로 변환하여 먼지량을 판단하게 된다.

이때, 먼지량이 많다고 판단되면 먼지 있음 상태를 표시해주는 발광다이오드(6)를 발광시켜 사용자에게 먼지량이 많다는 것을 표시해주고, 이와는 달리 먼지량이 극히 적다고 판단되면 먼지 없음 상태를 표시해주는 발광다이오드(7)를 발광시켜 사용자에게 먼지량이 극히 적다는 것을 표시해준다.

그리고, 포토 커플러(16)는 청소가 시작되면 로울러(13)의 회전수를 전기적으로 신호로 변환을 하여 제어부(18)에 전달하게 된다.

즉, 제5도에 도시된 바와 같이 로울러(13)에는 광을 투과시키는 광투과창(14)이 일정 간격을 갖고 고정장착되어 로울러(13)의 회전과 동일하게 회전되며, 제6도에 도시된 바와 같이 로울러(16)의 대향면에는 포토 커플러(16)의 발광부 및 수광부가 각각 위치한다.

따라서, 청소가 시작되면 포토 커플러(16)의 발광부는 와이어(15)를 통해 공급되는 전원으로 발광을 하게되고, 수광부는 광투과창(14)을 통한 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 와이어(15)를 통해 제어부(18)내의 카운터(18b)에 전달하게 된다.

다시말해 포토 커플러(16)의 수광부의 출력신호 파형은 제8도에 도시된 바와같으며, 여기서 하이구간(A)은 발광부에서 발광된 광이 광투과창(14)을 통해 수광부에 수광될때의 출력파형이고, 로우구간(B)은 발광부에서 발광된 광이 차단되어 수광부에 광이 전달되지 않을 때의 출력 신호 파형이 된다.

이때, A, B 구간의 펄스 발생주기는 청소동작중 전진 또는 후진의 속도에 따라 결정된다.

그리하여 제어부(18)내의 카운터(18b)는 상기 제8도와 같은 형태로 입력되는 펄스의 하이구간(A)의 갯수를 카운트하여 로울러(13)의 회전수로 퍼지화기(18C)에 인가하게 되고, 아날로그/디지탈 변환기(18a)도 먼지 센서(17)에서 검출되는 먼지량에 대응되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 퍼지화기(18c)에 전달하게 된다.

퍼지화기(18c) 는 입력되는 두 신호(디지탈 먼지 검출량과 로울러 회전수)를 퍼지화하여 입력 변수값으로 퍼지 추론부(18e)에 전달하게 된다.

퍼지 추론부(18e)는 입력되는 변수값을 규칙베이스부(18d)에 설정된 규칙에 대응시켜 퍼지 추론을 행하게 된다.

여기서, 퍼지 규칙베이스부(18d)에 설정된 퍼지 규칙 베이스는 다음과 같이 10개로 구성된다.

1) IF 먼지량=적다 AND 로울러 회전수=적다 THEN 모터 회전수=최소치(RPM).

2) IF 먼지량=적다 AND 로울러 회전수=중간 THEN 모터 회전수=최소치(RPM).

3) IF 먼지량=적다 AND 로울러 회전수=많다 THEN 모터 회전수=중간치(RPM).

4) IF 먼지량=중간 AND 로울러 회전수=적다 THEN 모터 회전수=중간치(RPM).

5) IF 먼지량=중간 AND 로울러 회전수=중간 THEN 모터 회전수=중간치(RPM).

6) IF 먼지량=중간 AND 로울러 회전수=많다 THEN 모터 회전수=최대치(RPM).

7) IF 먼지량=많다 AND 로울러 회전수=적다 THEN 모터 회전수=최대치(RPM).

8) IF 먼지량=많다 AND 로울러 회전수=중간 THEN 모터 회전수=최대치 RPM).

9) IF 먼지량=많다 AND 로울러 회전수=많다 THEN 모터 회전수=최대치(RPM).

10) IF 먼지량=적다 AND 로울러 회전수=영(0) THEN 모터 회전수=영(0) (RPM).

이와 같은 퍼지 규칙 베이스에 입력 변수값(먼지량과 로울러 회전수)을 대응시켜 퍼지 추론부(18e)는 퍼지 추론을 하여 모터 회전수를 결정하게 된다.

제9도 내지 제12도는 상기와 규칙 베이스를 얻기 위한 소속함수를 도식화한 것으로, 제9도는 전건부(IR) 먼지량에 대한 소속함수를 도식화한 것이고, 제10도는 전건부(IF) 로울러 회전수에 대한 소속함수를 도식화한 것이며, 제11도는 모터 회전수 결정을 위한 후건부(THEN)의 소속함수를 도식화한 것이고, 제12도는 이러한 전건부 및 후건부의 소속함수를 이용한 퍼지 규칙 베이스를 나타낸 것이다.

따라서, 퍼지 추론부(18e)에서 추론되어 결정되는 모터 회전수는 버퍼지화기(18f)를 통해 신호 변환되고, 모터 회전수 제어신호 발생부(18g)에서 아날로그 제어신호가 되어 모터 구동부(19)에 전달된다.

그리하면 모터 구동부(19)는 입력되면 모터 회전수 제어신호에 의해 트라이악(TA)의 온/오프 시점이 달라지게되고, 그 트라이악(TA)의 온/오프 타이밍에 의해 모터(20)에 인가되는 교류 전원의 위상각이 제어되어 모터(20)의 회전수가 제어되는 것이다.

일예로써, 접지면(바닥재) 이 청소기의 먼지 흡입구에 붙는 경우에는 흡입력이 강할때이므로 퍼지 규칙 3) 내지9)가 적용되고 있을 때이다.

따라서, 바닥재가 먼지 흡입구에 붙게되면 로울러의 회전수는 감소되고, 먼지의 양고 극히 줄어들게되므로 퍼지규칙 1)이 적용되어 모터 회전수는 최소치로 제어되며, 이와 같이 모터 회전수가 감소하게 되면 흡입력이 저하되어 자동으로 바닥재가 먼지 흡입구로 부터 떨어지게 된다.

이후의 동작은 다시 검출되는 먼지량과 로울러의 회전수에 의해 퍼지 추론을 거쳐 퍼지 규칙 베이스(1-10)에 의거 자동 운전이 진행된다.

또다른 예로써, 운전 도중 일정시간동안 청소기를 방치하여 두면 로울러의 회전수가 0이되고, 먼지량이 극히 적어지므로 퍼지 규칙 10)이 적용되어 제어부(18)는 자동으로 모터(20)의 구동 전원을 차단시키게 되므로써 청소기를 구동시킨 상태에서 일정 시간 동안 청소를 하지 않게 되면 자동으로 모터를 오프시켜 소비전력을 저감시키게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 먼지량과 로울러의 회전수에 의해 자동으로 모터의 회전수가 결정되므로 바닥재가 먼지 흡입구에 부착될 경우 모터의 회전수를 조절하여 흡입력을 제어하므로써 자동으로 바닥재를 먼지 흡입구로 부터 탈착시킬 수 있어 사용상의 편리함을 도모하는 효과가 있다.

또한, 운전도중 일정시간동안 사용자가 청소를 하지 않고 청소기를 방치하면 자동으로 모터에 공급되는 전원을 차단하므로써 소비 전력을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 먼지량을 검출하는 먼지 센서와, 먼지 흡입구의 전/후진시 회전되는 로울러의 회전수를 검출하는 로울러 회전수 검출수단과, 상기 로울러 회전수 검출수단에서 얻어지는 로울러의 회전수와 먼지 센서로 부터 얻어지는 먼지량 검출 값으로 퍼지 추론을 행하여 모터 회전수 제어 신호를 발생하는 제어수단과, 상기 제어수단에서 얻어지는 모터 회전수 제어신호에 따라 모터의 회전 속도를 제어하는 모터 구동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공 청소기의 흡입력 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 로울러 마이크로 프로세서 검출수단은 로울러의 대향면에 위치하고 일측면에 형성된 발광부를 통해 광을 투사하고 타측면에 형성된 수광부로 광투과창을 통한 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 포토 커플러로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 청소기의 흡입력 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 먼지 센서의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기와, 상기 로울러 회전수 검출수단내의 포토 커플러의 출력 파형을 카운트하는 카운터와, 상기 아날로그/디지탈 변환기 및 포토 커플러의 각 출력신호를 퍼지화하여 입력 변수값으로 출력하는 퍼지화기와, 상기 퍼지화기의 출력신호를 규칙베이스부에 저장된 규칙 베이스에 대응시켜 퍼지 추론을 행하는 퍼지 추론부와, 상기 퍼지 추론부에서 얻어지는 결과값을 비퍼지화신호로 변환하는 비퍼지화기와, 상기 비퍼지화기에서 출력되는 신호로 모터 회전수 제어신호를 발생시키는 모터 회전수 제어신호 발생부로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 청소기의 흡입력 제어장치.
4. 검출되는 로울러의 회전수와 먼지량에 의해 모터 회전수의 제어정도를 퍼지 추론하는 제1과정과, 상기 퍼지 추론된 결과값을 비퍼지화기를 통해 신호 변환하고 모터 회전수 제어신호로 출력시켜 모터의 회전수를 제어하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 진공 청소기의 흡입력 제어 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1과정은 먼지량이 적고 로울러의 회전수가 적을 경우에는 모터의 회전수를 최소치로 추론하는 단계와, 먼지량이 적고 로울러의 회전수가 중간 정도일 경우에는 모터의 회전수를 최소치로 추론 하는 단계와, 먼지량이 적고 로울러의 회전수가 많을 경우에는 모터의 회전수를 중간치로 추론하는 단계와, 먼지량이 중간이고 로울러의 회전수가 적을 경우에는 모터의 회전수를 중간치로 추론하는 단계와, 먼지량이 중간이고 로울러의 회전수가 중간일 경우에는 모터의 회전수를 중간치로 추론하는 단계와, 먼지량이 중간이고 로울러의 회전수가 많을 경우에는 모터의 회전수를 최대치로 추론하는 단계와, 먼지량이 많고 로울러의 회전수가 적을 경우에는 모터의 회전수를 최대치로 추론하는 단계와, 먼지량이 많고 로울러의 회전수가 중간일 경우에는 모터의 회전수를 최대치로 추론하는 단계와, 먼지량이 많고 로울러의 횔전수가 많을 경우에는 모터의 회전수를 최대치로 추론하는 단계와, 먼지량이 적고 로울러의 회전수가 영일 경우에는 모터의 회전을 정지시키도록 추론하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 진공 청소기의 흡입력 제어 방법.