RU1771684C - Vacuum cleaner control system - Google Patents
Vacuum cleaner control systemInfo
- Publication number
- RU1771684C RU1771684C SU914914968A SU4914968A RU1771684C RU 1771684 C RU1771684 C RU 1771684C SU 914914968 A SU914914968 A SU 914914968A SU 4914968 A SU4914968 A SU 4914968A RU 1771684 C RU1771684 C RU 1771684C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- trigger
- vacuum cleaner
- reset
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electric Vacuum Cleaner (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к бытовым электрическим пылесосам с электронными системами управлени всасыванием, обладающим высоким удобством эксплуатации и обслуживани . Сущность изобретени состоит в том, что система содержит кнопку запуска, триггер запуска, формирователь сброса триггера запуска, однополупериод- ный выпр митель, масштабные усилители, блок задани мощности, элементы давлени , датчик тока, интегратор, датчик частоты вращени , изодромное звено, преобразователи- (15, 19). 1 - задатчик начальной частоты (17), 1 - выпр митель, трехфазный асинхронный электродвигатель, вентил тор . 1 ил.The invention relates to household electric vacuum cleaners with electronic suction control systems having high ease of use and maintenance. The essence of the invention lies in the fact that the system comprises a start button, a trigger, a reset trigger driver, a half-wave rectifier, scale amplifiers, a power reference unit, pressure elements, a current sensor, an integrator, a speed sensor, an isodromic link, and inverters (15, 19). 1 - initial frequency adjuster (17), 1 - rectifier, three-phase asynchronous electric motor, fan. 1 ill.
Description
Изобретение относитс к бытовым электрическим пылесосам с электронными системами управлени всасыванием, обладающим высоким удобством эксплуатации и обслуживани .The invention relates to household electric vacuum cleaners with electronic suction control systems having high ease of use and maintenance.
Известна система управлени мощностью пылесоса, в частности пылесоса дл чистки полов, в состав которой вход т универсальный коллекторный электродвигатель , привод щий в движение вентил тор, электронный регул тор числа оборотов, в контуре управлени которого расположено несколько включаемых посто нных сопротивлений дл получени ступеней мощности , включение которых осуществл етс с помощью реле, которые со своей стороны управл ютс электронным кольцевым счетчиком, заданное последовательное включение которого осуществл етс последовательностью управл ющих импульсов, вырабатываемых ножной клавишей, имеющей большую площадь.A known power control system for a vacuum cleaner, in particular a vacuum cleaner for cleaning floors, which includes a universal collector motor that drives a fan, an electronic speed controller, in the control circuit of which there are several switched constant resistance to obtain power steps, which are switched on by relays, which, for their part, are controlled by an electronic ring counter, the predetermined sequential switching of which is carried out by been consistent control pulses generated by pressing a foot having a large area.
В таком устройстве, потребитель с помощью клавишного управлени устанавливает благопри тный режим всасывани дл различных материалов. В рассматриваемой и подобных данной системе, вследствие линейности и однозначности механических и регулировочных характеристик универсального коллекторного электродвигател , при установленном режиме (мощности) всасывани нагрузочные изменени во всасывающей трубке, обусловленные, например, количеством собираемой пыли, размерами частиц (кусочки бумаги и т, п.), забиванием трубки, устран ютс автоматически за счет увеличени скорости электродвигател и соответственно вентил тора, при снижении момента нагрузки во врем действи нагрузочных изменений.In such a device, the consumer, by means of a key control, establishes a favorable suction mode for various materials. In the system under consideration and similar ones, due to the linearity and unambiguity of the mechanical and adjustment characteristics of the universal collector electric motor, when the suction mode (power) is set, load changes in the suction tube are caused, for example, by the amount of dust collected, particle sizes (pieces of paper, etc.). ), clogging the tube, are eliminated automatically by increasing the speed of the electric motor and, accordingly, the fan, while reducing the load moment during the operation of uzochnyh changes.
Однако, коллекторные электродвигатели , работающие в пылесосах на значительных частотах вращени , вследствие наличи щеточно-коллекторного узла, обладают неЁHowever, collector motors operating in vacuum cleaners at significant rotational speeds, due to the presence of a brush-collector assembly, have it
N НN N
сь соsmiling with
NN
достаточной надежностью и малым ресурсом , что вл етс основным фактором, обуславливающим переход в современных и перспективных системах управлени пылесосом на асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.sufficient reliability and low resource, which is the main factor determining the transition in modern and promising vacuum cleaner control systems to asynchronous three-phase squirrel-cage electric motors.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению вл етс система управлени пылесосом, содержаща трехфазный асинхронный электродвигатель и сблокированный с ним вентил тор. Электродвигатель питаетс от электрической сети через регулируемый системой управлени преобразователь частоты электрической сети, который по сигналу датчика при увеличении сопротивлени воздушного тракта пылесоса (снижении момента нагрузки на вентил тор) кратковременно повышает частоту тока, подводимого к электродвигателю, вызыва этим пульсирующий подъем частоты вращени и соответственно - разрежени пылесоса Сразу после устранени нагрузочных изменений система управлени автоматически восстанавливает номинальный режим работы электродвигател . Косвенный контроль изменений сопротивлени воздушного тракта пылесоса осуществл етс каким- либо дифференциальным электрическим прибором: например реле, которое непосредственно включено в электрическую цепь двигател и воспринимает колебани электрической нагрузки вызванные этим фактором . Электрические датчики могут также измер ть (варианты) колебани падени напр жени на выходе преобразовател частоты, напр жени или силы тока выпр мител питающей сети, или замер ть колебани величины скольжени с помощью датчика частоты вращени , устанавливаемого на вал электродвигател .Closest to the present invention is a vacuum cleaner control system comprising a three-phase asynchronous electric motor and a fan interlocked therewith. The electric motor is powered from the mains through a frequency converter controlled by the control system, which, upon a signal from the sensor, when the resistance of the air duct of the vacuum cleaner increases (the load on the fan decreases), it briefly increases the frequency of the current supplied to the motor, causing a pulsating increase in the rotation frequency and, accordingly, vacuum cleaner vacuum Immediately after eliminating the load changes, the control system automatically restores the nominal operating mode motor bots. Indirect control of changes in the resistance of the air path of the vacuum cleaner is carried out by some kind of differential electric device: for example, a relay that is directly connected to the electric circuit of the engine and senses fluctuations in the electrical load caused by this factor. Electrical sensors can also measure (alternate) fluctuations in the voltage drop at the output of the frequency converter, the voltage or current strength of the rectifier in the supply network, or measure the fluctuations of the slip value using a speed sensor mounted on the motor shaft.
В рассматриваемом устройстве, по сравнению с предыдущим, за счет использовани трехфазного асинхронного электродвигател существенно повышаетс надежность и ресурс всасывающего устройства . Причем основна задача, решаема данным изобретением, касаетс устранени пиковых нагрузочных изменений в воздушном тракте пылесоса (типа забивани воздушного тракта пылесоса плотным мусором ), которые не могут быть устранены автоматически , как в предыдущем устройстве, непосредственно самим асинхронным электродвигателем , вследствие нелинейности и неоднозначности его механических и регулировочных характеристик в сочетании с низкой жесткостью механических характеристик в рабочем диапазоне скольжений двигател Поэтому в данной системе используетс технический прием, заключающийс в том, что большую часть режима пылесос работает на пониженном числе оборотов, которое повышаетс принудительно через преобразователь частотыIn this device, compared with the previous one, due to the use of a three-phase asynchronous electric motor, the reliability and service life of the suction device are significantly increased. Moreover, the main task solved by this invention relates to the elimination of peak load changes in the air duct of the vacuum cleaner (such as clogging the air duct of the vacuum cleaner with solid debris), which cannot be eliminated automatically, as in the previous device, directly by the induction motor itself, due to the non-linearity and ambiguity of its mechanical and adjusting characteristics in combination with low rigidity of mechanical characteristics in the operating range of engine slides. Therefore, in this system The technique uses the technique, namely, that most of the mode the vacuum cleaner operates at a reduced speed, which is forcedly increased through the frequency converter
лишь во врем действи кратковременных пиковых нагрузок по сигналу различных электрических датчиков, регистрирующих изменение сопротивлени в воздушном тракте, с последующим восстановлениемonly during the action of short-term peak loads on the signal of various electrical sensors detecting a change in resistance in the air tract, with subsequent restoration
первоначального числа оборотов.initial speed.
К числу основных недостатков известного устройства относ тс следующие: система рассчитана на работу пылесоса с вполне определенной мощностью всасывани , при которой частота вращени асинхронного электродвигател устанавливаетс ниже, сравнительно с существующими пылесосами , и не позвол ет потребителю устанавливать благопри тный режим всасывани Это приводит с одной стороны, что при чистке легких предметов (типа шторы, занавески, чехлы и т. п.) при возникающем перекрытии со стороны тканевых предметов воздушного тракта пылесоса происходит резкое увеличение числа оборотов двигател и возможно практически мгновенное засасывание данных предметов, а с другой стороны - при чистке сильно загр зненных (запыленных) поверхностей существенно увеличиваетс врем чистки, так как мощности всасывани может оказатьс недостаточно , при этом потребитель вынужден увеличивать усилие чистки, чтобы принудительно выводить систему управлени на увеличение числа оборотов (пылесос начинает работать в пульсирующем режиме ), это в свою очередь приводит к перерасходу электроэнергии и существенно снижает удобство эксплуатации пылесоса;Among the main disadvantages of the known device are the following: the system is designed for operation of a vacuum cleaner with a well-defined suction power, at which the speed of the induction motor is set lower, compared with existing vacuum cleaners, and does not allow the consumer to establish a favorable suction mode This leads on the one hand that when cleaning light objects (such as curtains, curtains, covers, etc.) when there is an overlap on the part of the fabric objects of the air duct of the vacuum cleaner there is a sharp increase in the engine speed and possibly an instant suction of these objects, and on the other hand, when cleaning very dirty (dusty) surfaces, the cleaning time increases significantly, since the suction power may not be enough, and the consumer is forced to increase the cleaning force so that force the control system to increase the number of revolutions (the vacuum cleaner starts to work in a pulsating mode), this in turn leads to an excessive consumption of electricity and significantly reduces the usability of the vacuum cleaner;
система управлени пылесосом не реагирует на постепенное заполнение пылесборни- ка или плавное перекрытие отверсти всасыващей трубки, увеличивающие сопротивление воздушного тракта, поскольку схема построена на измерении пиковых нагрузок (резкое изменение тока потреблени или скольжени ), что эффективно лишь при забивании всасывающего тракта.the vacuum cleaner control system does not respond to the gradual filling of the dust bag or the smooth opening of the suction tube openings, which increase the resistance of the air path, since the circuit is based on measuring peak loads (a sharp change in consumption current or slip), which is effective only when the suction tract is clogged.
Это приводит к эквивалентному уменьшению всасывающей мощности в основном режиме работы пылесоса, котора восстанавливаетс лишь при определенном уровне забивани воздушного тракта повышением числа оборотов; структура системы не предусматривает реализацию экономичного режима работы двигател в широком диапазоне управлени и стабилизации мощности всасывани , так как отсутствует стабилизаци частоты скольжени двигател , котора существенно вли ет на энергетические характеристики системы.This leads to an equivalent decrease in suction power in the main mode of operation of the vacuum cleaner, which is restored only at a certain level of clogging of the air path by increasing the speed; the structure of the system does not provide for the implementation of an economical mode of operation of the engine in a wide range of control and stabilization of the suction power, since there is no stabilization of the slip frequency of the engine, which significantly affects the energy characteristics of the system.
Цель изобретени - повышение удобства эксплуатации пылесоса при улучшении его энергетических характеристик в широ- ком диапазоне регулировани мощности.The purpose of the invention is to improve the usability of the vacuum cleaner while improving its energy characteristics in a wide range of power control.
Поставленна цель достигаетс тем, что в систему управлени пылесосом, содержащую последовательно соединенные преоб- разовэтель частоты, силовые входы которого непосредственно и через датчик тока соединены с выходами выпр мител питающей сети, и трехфазный асинхронный электродвигатель, выходной вал которого механически сблокироан с вентил тором, а также датчик частоты вращени электродвигател и кнопку запуска, введены последовательно соединенные триггер запуска, вход которого соединен с выходом кнопки запуска, и однополупериодный выпр ми- те ь, последовательно соединенные блок задани мощности, первый элемент сравнени , интегратор, второй элемент сравнени и изодромное звено, выход которого соединен со входом регулировани амплитуды питающего напр жени преобразовател частоты, последовательно соединенные функциональный преобразователь, сумматор и первый масштабирующий усилитель, выход которого соединен со входом регули- ровани частоты питающего напр жени преобразовател частоты, второй масштабирующий усилитель и задатчик начальной частоты, выходы которых соединены с другими входами сумматора, а вход второго масштабирующего усилител подключен к выходу второго элемента сравнени , третий и четвертый масштабирующие усилители, входы которых объединены и подключены к выходу однополупериодного выпр мител , а выходы - соединены соответственно с первыми инвертирующими входами первого и второго элементов сравнени , и формирователь сброса триггера запуска, выход которого соединен со входом сброс триг- гера запуска, причем выход датчика тока соединен со входом формировател сброса триггера запуска и вторым инвертирующим входом первого элемента сравнени , а выход датчика частоты вращени электро- двигател соединен со входом функционального преобразовател и вторым инвертирующим входом второго элемента сравнени .This goal is achieved by the fact that in the control system of the vacuum cleaner containing serially connected frequency converter, the power inputs of which are directly and through the current sensor connected to the outputs of the rectifier of the mains, and a three-phase asynchronous motor, the output shaft of which is mechanically interlocked with the fan, and also a motor speed sensor and a start button, a trigger is connected in series, the input of which is connected to the output of the start button, and are half-wave straighten the power reference unit, the first comparison element, the integrator, the second comparison element and the isodromic link, the output of which is connected to the input of the amplitude control of the supply voltage of the frequency converter, the functional converter, the adder and the first scaling amplifier are connected in series, the output of which is connected to the frequency control input of the supply voltage of the frequency converter, the second scaling amplifier and the initial frequency setter, the outputs to which are connected to other inputs of the adder, and the input of the second scaling amplifier is connected to the output of the second comparison element, the third and fourth scaling amplifiers, the inputs of which are combined and connected to the output of a half-wave rectifier, and the outputs are connected respectively to the first inverting inputs of the first and second comparison elements , and a reset trigger reset trigger, the output of which is connected to the reset trigger input, and the output of the current sensor is connected to the input of the reset trigger EPA start and second inverting input of the first comparison element and the output rotation speed sensor electric motor is connected to the input of the function generator and the second inverting input of the second comparing element.
Формирователь сброса триггера залу- ска выполнен в виде последовательно соединенных задатчика уровн срабатывани релейного элемента, элемента сравнени , релейного элемента и сумматора, выход которого вл етс выходом формировател The trigger trigger reset generator is made in the form of a series-connected switch of the level of operation of the relay element, the comparison element, the relay element and the adder, the output of which is the output of the former
сброса, и блока дифференцировани питающего напр жени , выход которого подключен к другому входу сумматора, причем другой вход элемента сравнени вл етс входом формировател сброса.a reset, and a differentiation unit for the supply voltage, the output of which is connected to another input of the adder, the other input of the comparison element being the input of the reset driver.
Достижение поставленной цели в предлагаемом устройстве осуществл етс за счет формировани структуры системы с косвенной стабилизацией и управлением полезной мощностью асинхронного электродвигател , работающего в воздушном тракте пылесоса, через стабилизацию и управление по потребл емому току в сочетании с экономичным режимом работы электродвигател , обеспечиваемым стабилизацией оптимальной (выбранной) величины скольжени в широком диапазоне регулировани частоты вращени и установлением амплитуды питающего двигатель напр жени в точной зависимости от величины момента нагрузки на валу электродви- гател . Данный технический прием обеспечивает возможности с необходимой степенью точности по истребл емому из сети току определ ть и управл ть полезной мощностью асинхронного электродвигател , котора определ етс по зависимости (1):Achieving this goal in the proposed device is carried out by forming a system structure with indirect stabilization and control of the useful power of an induction motor operating in the air duct of the vacuum cleaner through stabilization and control by current consumption in combination with an economical mode of operation of the electric motor, which provides optimal stabilization (selected ) slip values over a wide range of speed control and setting the amplitude of the motor supply voltage exact dependence on the magnitude of the load moment on the motor shaft. This technique provides the ability to determine and control the useful power of an induction motor with the required degree of accuracy from the current consumed from the network, which is determined by the dependence (1):
Рпол - 1 Un Inorp,Rpol - 1 Un Inorp,
(D(D
где Рпол - полезна мощность электродвигател ;where Rpol - useful electric motor power;
-КПД:-KPD:
Un - напр жение питани ;Un is the supply voltage;
Inorp потребл емый ток.Inorp current consumption.
Счита , что напр жение сети практически посто нно (обычно разброс ± 10%), а использование высокооборотных асинхронных трехфазных электродвигателей при экономичном режиме работы позвол ет получить КПД 80-90% и, соответственно, КПД имеет малый разброс при изменении частоты вращени двигател , из зависимости (1) следует, что потребл емый из сети ток пропорционален полезной мощности. С другой стороны полезна мощность определ етс величиной момента нагрузки на валу электродвигател и частотой его вращени ;Assuming that the voltage of the network is almost constant (usually the variation is ± 10%), and the use of high-speed asynchronous three-phase electric motors in an economical mode of operation allows us to obtain an efficiency of 80-90% and, accordingly, the efficiency has a small dispersion when the speed of the motor changes, from Dependence (1) implies that the current consumed from the network is proportional to the useful power. On the other hand, the useful power is determined by the magnitude of the load moment on the motor shaft and its rotational speed;
РПОЛ - Мн Ьедв,RPOL - Mn Red
(2)(2)
где Рпо - полезна мощность электродвигател ;where Rpo - useful electric motor power;
Мн - момент нагрузки;Mn - load moment;
QMS- частота вращени вала электродвигател .QMS is the frequency of rotation of the motor shaft.
Следовательно, стабилизаци и управление полезной мощностью по потребл вмому току обеспечивает при изменении величины момента нагрузки в воздушном тракте пылесоса соответственное изменение частоты вращени асинхронного электродвигател , регулиру непрерывно параметры разрежени вентил тора пылесоса.Therefore, stabilization and control of the useful power according to the consumed current provides, when the load torque in the air duct of the vacuum cleaner changes, the corresponding rotation frequency of the asynchronous electric motor is changed, continuously regulating the vacuum parameters of the vacuum cleaner fan.
Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что за вл ема система управлени пылесосом отличаетс наличием новых элементов: триггера запуска, одно- полупериодного выпр мител , блока задани мощности, первого и второго элементов сравнени , интегратора, изодромного звена , функционального преобразовател , сумматора , задатчика начальной частоты, четырех масштабирующих усилителей и формировател сброса триггера запуска, а также их св з ми между собой и остальными элементами устройства.A comparative analysis with the prototype shows that the claimed control system of the vacuum cleaner is characterized by the presence of new elements: a trigger, a half-wave rectifier, a power set unit, the first and second comparison elements, an integrator, an isodromic link, a functional converter, an adder, an initial frequency setter , four scaling amplifiers and a trigger trigger reset driver, as well as their connections between themselves and other elements of the device.
На чертеже представлена функционально-структурна схема предлагаемой системы .The drawing shows a functional structural diagram of the proposed system.
Система управлени пылесосом содержит кнопку запуска 1, выход которой соединен с информационным входом триггера запуска 2, ко входу сброс которого подключен выход формировател сброса 3 триггера запуска. Выход триггера запуска 2 соединен со входом однополупериодного выпр мител 4, выход которого соединен со входом третьего 5 и четвертого 6 масштабирующих усилителей. Выход блока задани мощности 7 соединен со входом первого элемента сравнени 8, первый и второй инвертирующие входы которого соединены соответственно с выходом третьего масштабирующего усилител 5 и выходом датчика тока 9, Выход первого элемента сравнени 8 соединен со входом интегратора 10, выход которого соединен со входом второго элемента сравнени 11, первый и второй инвертирующие входы которого соединены соответственно с выходом четвертого масштабирующего усилител 6 и выходом датчика частоты вращени 12 электродвигател . Выход второго элемента сравнени 11 соединен со входами изодромного звена 13 и второго масштабирующего усилител 14. Вход функционального преобразовател 15 соединен с выходом датчика частоты вращени 12, а выход - со входом сумматора 16, другие входы которого соединены с выходами второго масштабирующего усилител 14 и задатчика начальной частоты 17. Выход сумматора 16 соединен со входом первого масштабирующего усилител 18. Выходы изодромного звена 13 и первого масштабирующего усилител 18 соединены соответственно со входами регулировани амплитуды и частоты питающего напр жени преобразовател частоты 19, силовые входы которого непосредственно и через датчик тока 9 соединены с выходами выпр мител 20 питающей сети. Выход преобразовател частоты 19 соединен со статорной обмоткой трехфазного асинхронного электродвигател 21, выходной вал которого механически сблокирован с вентил тором 22.The vacuum cleaner control system includes a start button 1, the output of which is connected to the information input of the start trigger 2, to the reset input of which the output of the reset driver 3 of the start trigger is connected. The output of trigger 2 is connected to the input of half-wave rectifier 4, the output of which is connected to the input of the third 5 and fourth 6 scaling amplifiers. The output of the power reference unit 7 is connected to the input of the first comparison element 8, the first and second inverting inputs of which are connected respectively to the output of the third scaling amplifier 5 and the output of the current sensor 9, The output of the first comparison element 8 is connected to the input of the integrator 10, the output of which is connected to the input of the second comparison element 11, the first and second inverting inputs of which are connected respectively to the output of the fourth scaling amplifier 6 and the output of the motor speed sensor 12. The output of the second comparison element 11 is connected to the inputs of the isodromic link 13 and the second scaling amplifier 14. The input of the functional converter 15 is connected to the output of the speed sensor 12, and the output to the input of the adder 16, the other inputs of which are connected to the outputs of the second scaling amplifier 14 and the initial setter frequency 17. The output of the adder 16 is connected to the input of the first scaling amplifier 18. The outputs of the isodromic link 13 and the first scaling amplifier 18 are connected respectively to the amplification control inputs the frequencies and frequencies of the supply voltage of the frequency converter 19, the power inputs of which are directly and through a current sensor 9 connected to the outputs of the rectifier 20 of the supply network. The output of the frequency converter 19 is connected to the stator winding of a three-phase asynchronous electric motor 21, the output shaft of which is mechanically interlocked with the fan 22.
00
Формирователь сброса 3 триггера запуска содержит задатчик уровн срабатывани 23 релейного элемента, выход которого соединен со входом элемента сравнени 24,Trigger reset 3 trigger trigger contains a trigger level 23 of the relay element, the output of which is connected to the input of the comparison element 24,
5 другой вход которого вл етс входом формировател сброса 3 и подключен к выходу датчика тока 9, Выход элемента сравнени 24 соединен со входом релейного элемента 25, выход которого соединен со входом сум0 матора 26, другой вход которого соединен с выходом блока дифференцировани 27 питающего напр жени . Выход сумматора 26 вл етс выходом формировател сброса з:5, the other input of which is the input of the reset driver 3 and connected to the output of the current sensor 9, the output of the comparison element 24 is connected to the input of the relay element 25, the output of which is connected to the input of the adder 26, the other input of which is connected to the output of the differentiation unit 27 of the supply voltage . The output of the adder 26 is the output of the reset driver 3:
5 Техническа реализаци элементов системы следующа .5 The technical implementation of the elements of the system is as follows.
В качестве кнопки запуска 1 может быть использован, например, микропереключатель кнопочный КМД 1-1.As a start button 1, for example, a button microswitch KMD 1-1 can be used.
0 Триггер запуска 2 может быть реализован на микросхеме К561ТМ2, при этом вход D микросхемы объединен с инвертирующим выходом, вход С - вл етс информационным входом, а вход R-входом сброс триг5 гера запуска 2.0 Trigger trigger 2 can be implemented on the K561TM2 chip, while the input D of the microcircuit is combined with an inverting output, input C is an information input, and the input R input is the reset of trigger 5 trigger 2.
Однополупериодный выпр митель 4 реализуетс по известной схеме на операционном усилителе серии К140, К153.The half-wave rectifier 4 is implemented according to the known scheme on an operational amplifier of the K140, K153 series.
Масштабирующие усилители 5, 6, 14 иScaling amplifiers 5, 6, 14 and
0 18 могут быть реализованы по известной схеме на операционных усилител х серии К140, К153.0 18 can be implemented according to the well-known scheme on operational amplifiers of the K140, K153 series.
Элементы сравнени 8,11 и 24 и сумматоры 16 и 26 могут быть реализованы поComparison elements 8.11 and 24 and adders 16 and 26 may be implemented in
5 известной схеме на операционных усилител х серии К140, К153.5 of the well-known circuit on operational amplifiers x series K140, K153.
Блок задани мощности 7 аппаратурно представл ет собой регулируемый резистор , например, типа СПЗ-23Г.The power setting unit 7 is an adjustable resistor, for example, of the type SPZ-23G.
00
Интегратор 10 и изодромное звено 13 реализуютс на операционном усилителе серии К140, К153 с использованием RC-це- пей.The integrator 10 and the isodromic link 13 are implemented on the operational amplifier of the K140, K153 series using RC circuits.
5 Задатчик начальной частоты 17 и задатчик уровн срабатывани 23 релейного элемента аппзратурно реализуютс по известной схеме резисторного делител напр жени , включенного в цепь слаботочного питающего напр жени .5 The initial frequency adjuster 17 and the trigger level adjuster 23 of the relay element are appropriately implemented according to the known circuit of a resistor voltage divider included in a low-voltage supply voltage circuit.
Релейный элемент 25 реализуетс по известной схемеThe relay element 25 is implemented according to the known scheme
Блок дифференцировани 27 питающего напр жени может быть выполнен на пассивных RC-цеп х.The supply voltage differentiation unit 27 may be implemented on passive RC circuits.
Функциональный преобразователь 15 аппаратурно может быть выполнен, например , по известным схемам, основанным на принципе суммировани токов диодных чеек на входе операционного усилител .Functional converter 15 can be hardware-implemented, for example, according to known schemes based on the principle of summing the currents of diode cells at the input of an operational amplifier.
В качестве трехфазного асинхронного электродвигател 21 и сблокированного с ним вентил тора 22 может использоватьс , например, известный агрегат воздухо- всасывающий ПНП-1100.01.01.000 ТУ с максимальной мощностью 1100 Вт и максимальной частотой вращени 34000 об/мин.As a three-phase asynchronous motor 21 and a fan 22 interlocked with it, for example, the well-known air-intake unit PNP-1100.01.01.000 TU with a maximum power of 1100 W and a maximum rotation speed of 34,000 rpm can be used.
Датчик тока 9 может быть выполнен, например, на резисторе.The current sensor 9 can be performed, for example, on a resistor.
Датчик частоты вращени 12 электродвигател может быть реализован, например , с использованием оптоэлектронного преобразовател угол-код с последующей обработкой сигнала преобразователем частота-напр жение микросхемой БИС 1108 ПП1,The rotational speed sensor 12 of the electric motor can be implemented, for example, using an angle-code optoelectronic converter, followed by signal processing by a frequency-voltage converter using a BIS 1108 PP1 microcircuit,
Выпр митель 20 питающей сети выполн етс по известной схеме диодного моста со сглаживающим фильтром.The power supply rectifier 20 is made according to the known diode bridge circuit with a smoothing filter.
Преобразователь частоты 19 может быть реализован, например, по известной схеме вентильного преобразовател частоты .The frequency converter 19 can be implemented, for example, according to the known scheme of the valve frequency converter.
Система управлени пылесосом работает следующим образом.The control system of the vacuum cleaner operates as follows.
При подаче питани на систему (включение вилки в сеть) формирователь сброса 3 триггера запуска подает на вход сброс триггера 2 положительный импульс, который формируетс блоком дифференцировани 27 питающего напр жени . На выходе триггера запуска 2 устанавливаетс отрицательный уровень сигнала, который через од- нополупериодный выпр митель 4 и третий и четвертый масштабирующие усилители 5 и 6 электрически блокирует цепи управлени электродвигател от самопроизвольного запуска пылесоса При нажатии кнопки запуска 1 триггер запуска 2 измен ет свое состо ние и положительный уровень сигнала с его выхода поступает на вход однопо- лупериодного выпр мител 4, который не пропускает положительный сигнал Нулевой сигнал с выхода однополупериодного выпр мител 4 через третий и четвертый масштабирующие усилители 5 и 6 снимает блокировку схемы управлени скоростью электродвигател , при этом коэффициенты усилени блоков 5, 6 выбираютс так, чтобы обеспечивалась надежна блокировка схемы управлени скоростью при отрицательном сигнале триггера запуска 2 (при сбросе триггера). Сигнал с выхода блока задани мощности 7. крайние положени руко ткиWhen power is supplied to the system (plugging in the mains), the reset trigger driver 3 of the trigger triggers a positive pulse to the trigger reset 2, which is generated by the differentiation unit 27 of the supply voltage. At the output of trigger 2, a negative signal level is established which, through the half-wave rectifier 4 and the third and fourth scaling amplifiers 5 and 6, electrically blocks the motor control circuits from spontaneous start of the vacuum cleaner. When trigger 1 is pressed, trigger 2 changes its state and a positive signal level from its output goes to the input of a half-wave rectifier 4, which does not pass a positive signal. A zero signal from the output of a half-wave rectifier 4 through the third and fourth scaling amplifiers 5 and 6, unlocks the motor speed control circuit, while the gain of blocks 5, 6 is selected so that the speed control circuit is reliably blocked when the trigger 2 signal is negative (when the trigger is reset). The signal from the output of the power reference unit 7. extreme positions of the handle
5 управлени которого соответствуют минимальной и максимальной мощности, поступает на вход первого элемента сравнени 8, где он сравниваетс с сигналом датчика тока 9. Сигнал рассогласовани с выхода пер0 вого элемента сравнени 8 поступает на вход интегратора 10, обеспечивающего формирование сигнала управлени скоростью двигател при подавлении высокочастотных шумов датчика тока 9 и5, the controls of which correspond to the minimum and maximum power, are fed to the input of the first comparison element 8, where it is compared with the signal of the current sensor 9. The error signal from the output of the first comparison element 8 is fed to the input of the integrator 10, which generates a signal for controlling the speed of the motor when high-frequency signals are suppressed noise of the current sensor 9 and
5 высокоточной стабилизации полезной мощности двигател в установившемс режиме с нулевым рассогласованием на выходе первого элемента сравнени 8. Сигнал заданной скорости с выхода интегратора 105 high-precision stabilization of the useful power of the engine in steady state with zero mismatch at the output of the first element of comparison 8. The signal of a given speed from the output of the integrator 10
0 поступает на вход второго элемента сравнени 11. где он сравниваетс с сигналом датчика частоты вращени 12 электродвигател . Сигнал рассогласовани по скорости поступает с выхода второго элемента0 is fed to the input of the second comparison element 11. where it is compared with the signal of the rotational speed sensor 12 of the electric motor. The speed error signal comes from the output of the second element
5 сравнени 11 на входы изодромного звена5 comparison 11 to the inputs of the isodromic link
13и второго масштабирующего усилител 13 and the second scaling amplifier
14При этом в амплитудном канале управлени двигателем изодромное звено 13 обеспечивает требуемое перерегулирова0 ние скоростного контура при запуске пыле coca, а также позвол ет получить нулевую ошибку скоростного контура в установившемс режиме и соответственно установление величины сигнала на амплитудном14At the same time, in the amplitude channel for engine control, the isodromic link 13 provides the required overshoot of the velocity loop when starting the coca dust, and also allows to obtain a zero velocity loop error in the steady state and, accordingly, setting the signal magnitude at the amplitude
5 входе преобразовател частоты 19-в точной зависимости от момента нагрузки на валу электродвигател 21. С выхода второго масштабирующего усилител 14, обеспечивающего стабилизацию скольжени 5 inlet of the frequency converter 19-in exact dependence on the moment of load on the shaft of the motor 21. From the output of the second scaling amplifier 14, which provides sliding stabilization
0 асинхронного электродвигател 25 при разгоне , сигнал поступает на вход сумматора 16. где он суммируетс с сигналом задатчи- ка начальной частоты 17, обеспечивающего установление начальной частоты вращени 0 asynchronous electric motor 25 during acceleration, the signal is fed to the input of the adder 16. where it is added to the signal of the master of the initial frequency 17, providing the establishment of the initial frequency of rotation
5 электромагнитного пол асинхронного электродвигател 21, и сигналом с выхода функционального преобразовател 15. на вход которого поступает сигнал измеренной датчиком частоты вращени 12 скорости5 of the electromagnetic field of the induction motor 21, and a signal from the output of the functional converter 15. to the input of which a signal is measured by the speed sensor 12 of the speed
0 двигател .0 engine
Необходимое (расчетное) скольжение в установившемс режиме обеспечиваетс подачей сигнала измеренной скорости двигател через функциональный преобра5 зователь 15, сумматор 16 и первый масштабирующий усилитель 18 на частотный вход преобразовател частоты 19. Функциональна зависимость, реализуема функциональным преобразователем 15 совместно с выбором необходимого коэффициентаThe necessary (calculated) slip in the steady state is provided by supplying a signal of the measured motor speed through the functional converter 15, the adder 16 and the first scaling amplifier 18 to the frequency input of the frequency converter 19. The functional dependence is realized by the functional converter 15 together with the choice of the necessary coefficient
усилени первого масштабирующего усилител 18,формирует жесткую функциональную зависимость частоты напр жени , поступающего на статорные обмотки электродвигател (частоты пол статора) от частоты вращени ротора двигател , и котора определ етс типом выбранного двигател по критерию обеспечени максимального движущего момента во всем диапазоне регулировани скорости, Это по- звол ет совместно с наличием изодромного звена 13 в амплитудном канале значительно снизить потребление электроэнергии приводом и поддерживать максимальный КПД электродвигател в рабочем диапазоне ско- рости вращени . Слаботочные сигналы с выходов изодромного звена 13 и первого масштабирующего усилител 18 поступают соответственно на входы регулировани амплитуды и частоты питающего напр жени преобразовател частоты 19, осуществл ющего преобразование с усилением по мощности данных управл ющих сигналов с приведением параметров энергии от электрической сети с выпр мителем 20 к виду, необходимому дл управлени трехфазным асинхронным электродвигателем 21, ста- торна обмотка которого подключаетс к выходам трехфазного транзисторного инвертора преобразовател частоты 19. При этом асинхронный электродвигатель 21 и сблокированный с ним вентил тор 22 отрабатывает заданные входные воздействи обеспечивает режим всасывани пылесоса.of the amplification of the first scaling amplifier 18, forms a rigid functional dependence of the frequency of the voltage supplied to the stator windings of the electric motor (stator frequency) on the rotational speed of the motor rotor, and which is determined by the type of selected motor according to the criterion of providing maximum torque in the entire range of speed regulation. This together with the presence of the isodromic link 13 in the amplitude channel significantly reduce the energy consumption of the drive and maintain maximum Efficiency of the electric motor in the operating range of the rotation speed. Low-current signals from the outputs of the isodromic link 13 and the first scaling amplifier 18 are respectively supplied to the inputs for controlling the amplitude and frequency of the supply voltage of the frequency converter 19, which converts the data of the control signals with power amplification and reduces the energy parameters from the electric network with the rectifier 20 k type required to control a three-phase asynchronous motor 21, the stator winding of which is connected to the outputs of a three-phase transistor inverter the forming frequency 19. This induction motor 21 and interlocked with the blower 22 it fulfills predetermined input provides suction effect of the vacuum cleaner mode.
При работе предлагаемой системы уп- равлени пылесосом плавным движением руко тки блока задани мощности потребитель устанавливает требуемую дл чистки различных предметов мощность пылесоса, т, е. устанавливаетс определенна скоро- сть вращени вентил тора и соответствующий ток потреблени из сети.When the proposed vacuum cleaner control system is operating, the handle of the power setting unit smoothly moves the consumer sets the vacuum cleaner power required for cleaning various items, i.e., a certain fan speed and the corresponding current consumption from the network are set.
Снижение момента нагрузки, происход щее при забивании всасывающей трубки, при плавном перекрытии всасывающего от- версти , либо при постепенном заполнении пылесборника- компенсируетс двигателем автоматически за счет повышени числа оборотов. При этом кратковременно в скоростном контуре устанавливаетс отрица- тельна ошибка рассогласовани , под воздействием которой сигнал с изодромного звена, поступающий в амплитудный канал преобразовател частоты, будет иметь тенденцию к снижению его уровн , что при- водит к уменьшению потребл емого тока. Это, в свою очередь, приводит к по влению положительно ошибки рассогласовани в токовом контуре и на выходе интегратора установитс сигнал такой величины, чтобыThe reduction of the load moment that occurs when the suction tube is clogged, when the suction port is smoothly closed, or when the dust collector is gradually filled, is automatically compensated by the engine by increasing the speed. In this case, a negative mismatch error is established for a short time in the speed loop, under the influence of which the signal from the isodromic link entering the amplitude channel of the frequency converter will tend to decrease its level, which will lead to a decrease in the current consumption. This, in turn, leads to the appearance of a positive mismatch error in the current circuit, and a signal of such magnitude is established at the output of the integrator that
скомпенсировать стремление привода уменьшить ток потреблени за счет увеличени частоты вращени ротора, при которой потребл етс больший ток. Следовательно , в рассматриваемой системе обес- печиваетс плавное, непрерывное и пропорциональное регулирование частоты вращени электродвигател и сблокированного с ним вентил тора (разрежени ) при изменении сопротивлени воздушного тракта пылесоса.to compensate for the drive's desire to reduce the current consumption by increasing the rotor speed at which more current is consumed. Therefore, in the system under consideration, a smooth, continuous and proportional control of the rotational speed of the electric motor and the fan (rarefaction) blocked with it is ensured when the resistance of the air duct of the vacuum cleaner changes.
Наличие в системе управлени триггера запуска 2 и датчика тока 9 позвол ет реализовать защиту системы по току, функцию которой выполн ет формирователь сброса 3. При этом сигнал тока потреблени с выхода датчика 9 сравниваетс элементом сравнени 24 с сигналом задатчика уровн срабатывани 23 релейного элемента 25, который при превышении током заданного значени переключает свое состо ние и выдает положительный сигнал. С выхода релейного элемента 25 через сумматор 26 положительный сигнал поступает на вход сброс триггера запуска 2, обеспечива отключение системы подачей в токовый и скоростной контур отрицательных сигналов блокировки.The presence in the control system of the trigger trigger 2 and the current sensor 9 allows the current system to be protected, the function of which is the reset driver 3. In this case, the signal of the current consumption from the output of the sensor 9 is compared by the comparison element 24 to the signal of the setpoint picker 23 of the relay element 25. which, when the current exceeds the set value, switches its state and gives a positive signal. From the output of the relay element 25 through the adder 26, a positive signal is fed to the reset reset trigger 2 input, providing the system is turned off by supplying negative and blocking signals to the current and speed circuit.
Защита по току повышает надежность схемы за счет ограничени токов в пусковых режимах при неаккуратном обращении с пылесосом (например, повышенные токи потреблени могут возникнуть при резком движении руко ткой блока задани мощности до максимального значени мощности при наличии полностью заполненного пылесборника , так как в переходном режиме мощность пылесоса может превысить установившеес значение), или при отказах всасывающего агрегата (заклинивание вала двигател ).Current protection increases the reliability of the circuit due to the limitation of currents in starting conditions during careless handling of the vacuum cleaner (for example, increased consumption currents can occur when the handle of the power supply unit moves sharply to the maximum power value when there is a completely filled dust collector, since in the transient mode the power the vacuum cleaner may exceed the established value), or in case of failures of the suction unit (jamming of the motor shaft).
Останов пылесоса осуществл етс повторным нажатием кнопки запуска 1. При этом триггер запуска 2 измен ет свое состо ние и за счет подачи отрицательных уровней сигналов в токовой и скоростной контуры блокирует вращение электродвигател .The vacuum cleaner is stopped by pressing the start button 1. By doing this, the start trigger 2 changes its state and blocks the rotation of the electric motor by supplying negative signal levels to the current and speed circuits.
Таким образом, в предлагаемой системе управлени пылесосом, по сравнению с прототипом, за счет косвенного управлени полезной мощностью трехфазного асинхронного электродвигател по потребл емому из сети току в сочетании с экономичным режимом работы электродвигател , обеспечиваемым стабилизацией расчетного значени скольжени в широком диапазоне регулировани частоты вращени и установлением амплитуды питающего двигатель напр жени в точной зависимости от величины момента нагрузки в воздушном тракте пылесоса, обеспечиваетс создание совокупности новых положительных свойств:Thus, in the proposed control system of the vacuum cleaner, in comparison with the prototype, by indirectly controlling the useful power of the three-phase asynchronous electric motor according to the current consumed from the network in combination with the economical mode of operation of the electric motor, which ensures stabilization of the calculated slip value in a wide range of speed control and setting the amplitude of the voltage supplying the motor in exact dependence on the magnitude of the load moment in the air path of the vacuum cleaner is provided with creating a set of new positive properties:
возможность плавного регулировани потребителем мощности всасывани пыле- coca в широком диапазоне при автоматическом регулировании необходимого разрежени в случае изменени сопротивлени в воздушном тракте пылесоса система реагирует, как на пиковое изменение нагрузки в воздушном тракте, так и на постепенное заполнение пылесборника, либо плавное перекрытие всасывающей трубки за счет измерени потребл емой мощности и пропорционального регулировани часто- ты вращени вентил тора в зависимости от момента нагрузки; система обладает меньшим энергопотреблением за счет стабилизации расчетной величины скольжени и поддержани минимальной амплитуды пи- тающего двигатель напр жени .the ability of the consumer to smoothly control the suction power of the dust coca in a wide range with automatic control of the required vacuum in the event of a change in resistance in the air duct of the vacuum cleaner, the system responds both to a peak change in the load in the air duct and to the gradual filling of the dust collector, or smooth overlapping of the suction tube behind by measuring power consumption and proportionally controlling the fan speed depending on the load moment; the system has lower power consumption by stabilizing the calculated slip value and maintaining the minimum amplitude of the voltage supplying the motor.
Следовательно, применение предлагаемой системы управлени пылесосом с трехфазным асинхронным электродвигателем позвол ет существенно повысить удобство эксплуатации пылесоса при улучшении его энергетических характеристик в широком диапазоне регулировани мощности.Therefore, the use of the proposed control system for a vacuum cleaner with a three-phase asynchronous electric motor can significantly improve the usability of the vacuum cleaner while improving its energy characteristics in a wide range of power control.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914914968A RU1771684C (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Vacuum cleaner control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914914968A RU1771684C (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Vacuum cleaner control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1771684C true RU1771684C (en) | 1992-10-30 |
Family
ID=21562617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU914914968A RU1771684C (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Vacuum cleaner control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1771684C (en) |
-
1991
- 1991-02-28 RU SU914914968A patent/RU1771684C/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| За вка DE Мг 053718263, кл. А 47 L 9/28, 1988. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6545443B2 (en) | Pulse width modulation circuit controlling output current of an inverter circuit for motor-driven blower or electric vacuum cleaner | |
| US6624606B2 (en) | Drive control circuit for three-phase brushless motor, motor-driven blower and electric vacuum cleaner | |
| JP4480751B2 (en) | Cleaning device with soft start function | |
| US5075607A (en) | Method and apparatus for operating vacuum cleaner | |
| US4958406A (en) | Method and apparatus for operating vacuum cleaner | |
| EP0458057B1 (en) | Method for operating a vacuum cleaner | |
| US20130141026A1 (en) | Motor with circuits for protecting motor from input power outages or surges | |
| JP2008220812A (en) | Low-noise and energy-saving vacuum cleaner for controlling power in response to load | |
| US4765267A (en) | Sewing machine drive device | |
| RU1771684C (en) | Vacuum cleaner control system | |
| JPS63257495A (en) | Electric source of motor-driven tool | |
| JP3334585B2 (en) | Electric vacuum cleaner | |
| KR20200039348A (en) | Cleaner and and method for controlling the same | |
| JPH044788A (en) | Fan motor controller for vacuum cleaner using same | |
| US5355548A (en) | Apparatus comprising an electric motor with variable motor power | |
| JP2855853B2 (en) | Electric vacuum cleaner | |
| US4644188A (en) | Voltage comparison circuits for motion amplitude regulators or the like | |
| RU2118892C1 (en) | Vacuum cleaner control system | |
| JP2992303B2 (en) | Electric vacuum cleaner | |
| US4499436A (en) | Motion amplitude regulator with breaking pulse regulation | |
| JP2531779B2 (en) | Electric blower | |
| KR100213495B1 (en) | Controlling device for motor of vacuum cleaner | |
| JP2006167239A (en) | Vacuum cleaner | |
| JPS6013478A (en) | Overcurrent protecting device of inverter | |
| SU1193299A1 (en) | Device for controlling turbosupercharger with electric drive |