CH686925A5

CH686925A5 - Arrangement for controlling the engine speed of a vacuum cleaner in dependence of the degree of contamination of processed Area.

Info

Publication number: CH686925A5
Application number: CH02594/93A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dorsch; J Rgen Dorsch
Original assignee: Apag Elektronik Ag
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1996-08-15
Also published as: FR2709408A1; FR2709408B1; GB9417212D0; GB2281507A; GB2281507B

Description

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CH 686 925 A5 CH 686 925 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Motordrehzahl des Ventilatormotors eines Staubsaugers in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der bearbeiteten Fläche, gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. The present invention relates to an arrangement for controlling the motor speed of the fan motor of a vacuum cleaner as a function of the degree of contamination of the processed surface, according to the preamble of independent claim 1.

Es ist allgemein bekannt, dass Staubsauger von den Benützern, auch wenn deren Drehzahl einstellbar ist, mit zu hoher Drehzahl betrieben werden, was zu einem hohen Geräuschpegel führt, der dann als störend empfunden wird. Massnahmen zur Geräuschminderung durch mechanische Dämpfung sind in nur beschränktem Umfang möglich, weil der Raum dazu fehlt, denn auch hier geht der Trend zu kompakten kleinen und handlichen Geräten hin. Elektrische Massnahmen sind bekannt, mit denen der Benützer die Saugleistung mittels Einstellung der Motordrehzahl absenken kann, so dass auch die Geräuschentwicklung geringer würde. Weil jedoch im Haushalt in einem und demselben Zimmer an verschiedenen Orten verschiedene Verschmutzung vorliegen kann, korrigiert der Benützer die Saugleistung nicht, sondern fährt üblicherweise mit der höchsten Saugleistung. It is generally known that vacuum cleaners are operated by the user at too high a speed, even if their speed can be adjusted, which leads to a high noise level, which is then perceived as annoying. Measures to reduce noise through mechanical damping are only possible to a limited extent because there is no space for this, because here too there is a trend towards compact, small and handy devices. Electrical measures are known with which the user can reduce the suction power by adjusting the engine speed, so that the noise level would also be reduced. However, because different types of soiling can be present in different places in the same room, the user does not correct the suction power, but usually drives with the highest suction power.

Eine selbsttätige Regelung wäre möglich, wenn der Anfall der Staubpartikeln bestimmt werden könnte um damit eine Regelung nach Bedarf zu schaffen. Automatic regulation would be possible if the amount of dust particles could be determined in order to create a regulation as required.

Demgemäss ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Motordrehzahlregelung zu schaffen, die selbsttätig in Abhängigkeit des Anfallens von Staubpartikeln die Drehzahl des Ventilatormotores regelt. Accordingly, it is an object of the invention to provide a motor speed control which automatically regulates the speed of the fan motor as a function of the accumulation of dust particles.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs erreicht, indem ein den Luftstrom mit angesaugten Partikeln durchleitendes Gehäuse mit einen Winkel einschliessenden Eintritts- und Austrittsleitungen und mit einer zwischen diesen befindlichen, den Partikelstrom umlenkenden Prallplatte vorhanden ist, ferner mit wenigstens einem Messmikrofon zum Erfassen der durch die aufprallenden Partikeln erzeugten Geräusche, und durch eine elektronische Schaltungsanordnung zur Umwandlung der vom Messmikrofon abgegebenen Mikrofonsignale in Steuersignale zur Steuerung der Drehzahl des Ventilatormotors. According to the invention, this is achieved by the features in the characterizing part of the independent patent claim, in that there is a housing which conducts the air flow with sucked-in particles and has inlet and outlet lines enclosing an angle and with a baffle plate located between them and deflecting the particle flow, and also with at least one measuring microphone for detecting the noise generated by the impacting particles, and by an electronic circuit arrangement for converting the microphone signals emitted by the measuring microphone into control signals for controlling the speed of the fan motor.

Eine solche Anordnung kann das Aufprallgeräusch der Partikeln an der Prallplatte feststellen, nur bedarf es hierzu einer Kompensationsschaltung zur Kompensation der Umfeldgeräusche, nämlich des Motorengeräusches und des Geräusches des Luftstromes. Eine elektronische Schaltungsanordnung dazu würde jedoch sehr aufwendig und daher teuer. Die Erfindung umfasst dementsprechend noch eine weitere Massnahme, zur Kompensation der Umfeldgeräusche, gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des abhängigen Anspruchs 2, indem ein Ausgleichmikrofon am Gehäuse, zur Abgabe eines Geräuschsignals als Information über die geräteeigenen Geräusche zwecks Ausblendung derselben aus dem Mikrofonsignal, vorhanden ist. Such an arrangement can determine the impact noise of the particles on the baffle plate, only this requires a compensation circuit to compensate for the ambient noise, namely the engine noise and the noise of the air flow. However, an electronic circuit arrangement would be very complex and therefore expensive. The invention accordingly also comprises a further measure for compensating for the ambient noise, according to the features in the characterizing part of the dependent claim 2, in that a compensating microphone is provided on the housing for emitting a noise signal as information about the device's own noise for the purpose of masking it out of the microphone signal .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein geschlossenes Gehäuse mit Staubpartikeldurchgang und zwei Mikrofonen, 1 is a closed housing with dust particle passage and two microphones,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie II-II in Fig. 1, und Fig. 2 is a sectional view according to section line II-II in Fig. 1, and

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer elektronischen Schaltungsanordnung zur Messung des Anfalls von Staubpartikeln. 3 shows a block diagram to explain an electronic circuit arrangement for measuring the accumulation of dust particles.

Die erfinderische Anordnung zeigt sich in den Fig. 1 und 2. Ein Gehäuse 1 ist mit einer Ansaugöffnung 2 und einer Ausstossöffnung 3 versehen. Die Ansaugöffnung gibt einen Zugang zu einer Eintrittsleitung 4, die mit einer Austrittsleitung 5 vor der Ausstossöffnung 3 angeordnet ist. Im Übergang von Eintrittsleitung 4 und Austrittsleitung 5 befindet sich eine Prallplatte 6 die zusammen mit einer Leitungswand 8 der Eintrittsleitung 4 einen Hohlraum 7 im Gehäuse 1 abgrenzt. The inventive arrangement is shown in FIGS. 1 and 2. A housing 1 is provided with a suction opening 2 and a discharge opening 3. The suction opening gives access to an inlet line 4, which is arranged with an outlet line 5 in front of the outlet opening 3. In the transition from inlet line 4 and outlet line 5 there is a baffle plate 6 which, together with a line wall 8 of the inlet line 4, delimits a cavity 7 in the housing 1.

An diesen Hohlraum 8 sind zwei Stutzen 10 und 11 angebaut. Während der Stutzen 11 aussen an der geschlossenen Aussenwand 12 des Gehäuses 1 angebracht ist, ist der Stutzen 10 mit einem Übergangsrohr 13 auf eine Ausnehmung 14 in der Gehäusewand 12 aufgesetzt. Der Stutzen 11 ist mit axialen länglichen Schlitzen 15 versehen. Am offenen Ende des Stutzens 11 und des Übergangsrohres ist je ein Mikrophon 20, 21 eingesetzt. Two nozzles 10 and 11 are attached to this cavity 8. While the connector 11 is attached to the outside of the closed outer wall 12 of the housing 1, the connector 10 is placed with a transition tube 13 on a recess 14 in the housing wall 12. The nozzle 11 is provided with axially elongated slots 15. At the open end of the nozzle 11 and the transition tube, a microphone 20, 21 is inserted.

Mit dieser Anordnung wird der vom Staubsaugerventilator angesaugte Schmutzpartikeln enthaltende Luftstrom 9 von der Eintrittleitung 4 gegen die Prallwand 6 geworfen und, da diese Prallwand 45° zur Eintrittsleitung 4 geneigt ist, wird der Luftstrom 9 durch die Prallwand 6 zur Austrittsleitung 5 um 90° gegenüber der Eintrittsleitung abgelenkt. Die Schmutzpartikeln erzeugen an der Prallwand 6 ein Geräusch, das je nach Anfall von Partikeln stärker oder schwächer ist. With this arrangement, the airflow 9 containing dirt particles sucked in by the vacuum cleaner fan is thrown from the inlet line 4 against the baffle 6 and, since this baffle is inclined 45 ° to the inlet line 4, the airflow 9 through the baffle 6 to the outlet line 5 is 90 ° opposite the Inlet line distracted. The dirt particles produce a noise on the baffle 6, which is stronger or weaker depending on the amount of particles.

Mit dem Messmikrofon 21, dessen Stutzen 13 in den Hohlraum 7 mündet, werden diese Geräusche aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt. Diese Geräusche umfassen jedoch nicht nur die von den auf die Prallwand aufprallenden Partikeln herrührenden Geräusche, sondern auch die Umfeldgeräusche, wie Motorlärm und Lärm des Luftstromes. With the measuring microphone 21, the nozzle 13 opens into the cavity 7, these noises are recorded and converted into electrical signals. However, these noises include not only the noises resulting from the particles hitting the impact wall, but also the surrounding noises, such as engine noise and airflow noise.

Zur Kompensation dieser unerwünschten Umfeldgeräusche ist das Ausgleichmikrofon 20 vorgesehen, das praktisch keine Geräusche der Partikeln aufnimmt, sondern nur die durch das Gehäuse 1 geleiteten Umfeldgeräusche. To compensate for these unwanted ambient noises, the equalizing microphone 20 is provided, which picks up virtually no noises from the particles, but only the ambient noises conducted through the housing 1.

Die Signale des Messmikrofons 21 werden einem Operationsverstärker 30 am direkten Eingang und die Signale des Ausgleichmikrofons 21 einem Operationsverstärker 31 am negierenden Eingang zugeführt. Die nun phasen-gekehrten Ausgangssignale des Ausgleichsmikrofons 20 löschen die Umfeldsignalanteile des Signals aus dem Messmikrofon aus. Damit werden dem Verstärker 33 nur noch die Geräuschsignale der an der Prallwand anschlagenden Partikeln zugeleitet. The signals from the measuring microphone 21 are fed to an operational amplifier 30 at the direct input and the signals from the compensating microphone 21 are fed to an operational amplifier 31 at the negating input. The now phase-reversed output signals of the equalization microphone 20 delete the ambient signal components of the signal from the measurement microphone. This means that only the noise signals of the particles striking the baffle are fed to the amplifier 33.

Eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der Geräuschsignale ist in Fig. 3 dargestellt. Im Ver5 A circuit arrangement for evaluating the noise signals is shown in FIG. 3. In Ver5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

2 2nd

3 3rd

CH 686 925 A5 CH 686 925 A5

4 4th

stärker 33 wird das Geräuschsignal verstärkt und bezüglich der Amplitude begrenzt, dabei sind, wie angedeutet, der Verstärkungsgrad und der Frequenzgang einstellbar. Das Ausgangssignal aus dem Verstärker wird bei 34 gleichgerichtet und einer selbstnachführenden Schaltschwellenstufe 35 zugeführt. Die Nachführung ist verzögert. Mit dieser Selbstanpassung kann das starke Umfeldgeräusch des Motors in weitesten Grenzen kompensiert werden. Beim Einschalten des Staubsaugers soll für eine kurze Zeit, z.B. 6 bis 10 Sekunden eine erhöhte Drehzahl vorgegeben werden. Dies wird durch das Zeitglied 36 erreicht. Über die Schaltstufe 37 wird die nachfolgende Verknüpfungsstufe 38 angesteuert. The noise signal is amplified 33 and limited with respect to the amplitude. As indicated, the degree of amplification and the frequency response are adjustable. The output signal from the amplifier is rectified at 34 and fed to a self-tracking switching stage 35. The tracking is delayed. With this self-adaptation, the strong ambient noise of the engine can be compensated within a wide range. When switching on the vacuum cleaner, a short time, e.g. An increased speed can be specified for 6 to 10 seconds. This is achieved by the timer 36. The following logic stage 38 is controlled via the switching stage 37.

Diese Verknüpfungsstufe 38 steuert die Motordrehzahl und damit die Saugleistung des Staubsaugers in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades der Bodenfläche. Zuerst wird der kleinste Phasenwinkel vorgegeben. Dies wird optisch durch die LED1 mit grünem Licht angezeigt. Wird im oben beschriebenen Block 35 die momentane Schaltschwelle überschritten, oder ist noch die anfängliche Schaltverzögerung 36 aktiv, so wird ein mittlerer Phasenwinkel angesteuert und der Motor dreht mit höherer Drehzahl. Dies wird durch die LED2 mit gelbem Licht angezeigt. Wenn der Schalter SW2 betätigt wird, so wird der Motor mit voller Phase angesteuert und dreht mit voller Drehzahl. Dies zeigt die LED3 mit rotem Licht an. This combination stage 38 controls the motor speed and thus the suction power of the vacuum cleaner depending on the degree of contamination of the floor surface. The smallest phase angle is specified first. This is indicated optically by LED1 with a green light. If the current switching threshold is exceeded in block 35 described above, or if the initial switching delay 36 is still active, then an average phase angle is activated and the motor rotates at a higher speed. This is indicated by LED2 with a yellow light. When the switch SW2 is actuated, the motor is driven at full phase and rotates at full speed. This is indicated by the LED3 with a red light.

Die Stromversorgung erfolgt aus einer Anzapfung der Feldwicklung des Motors, so dass ein Wechselstrom von 12 V zur Verfügung steht, die im Block 39 gleichgerichtet wird und nun zur Speisung der elektronischen Bausteine zur Verfügung steht. Power is supplied by tapping the field winding of the motor, so that an alternating current of 12 V is available, which is rectified in block 39 and is now available for supplying the electronic components.

Mit einem Schalter Bag kann die Füllmenge des Staubsackes erkannt werden. Schliesst sich dieser Schalter bedeutet dies, dass der Staubsack gefüllt ist. Mit dem Schaltungsteil x wird eine bestimmte Zeitdauer festgelegt, während der ein Impulsstrom eine LED ansteuert und gleichzeitig einen Summer in Betrieb setzt. Eine Rückstellung erfolgt dann erst bei einer Abschaltung des Netzstromes. The fill level of the dust bag can be recognized with a switch bag. If this switch closes, it means that the dust bag is filled. The circuit part x defines a certain period of time during which a pulse current drives an LED and simultaneously activates a buzzer. A reset then only takes place when the mains power is switched off.

Selbstverständlich sind auch andere Schaltungsanordnungen möglich, mit denen die Erfindung ausgewertet werden kann, wichtig ist nur, dass mit zwei Mikrofonen 20, 21 Informationen erhalten werden, die eine Steuerung des Staubsaugermotors in Abhängigkeit des Schmutzanfalles ermöglichen. Durch die vorgeschlagene Anordnung der beiden Mikrofone in unmittelbarer Nähe wird ein möglicher Phasenfehler der Umfeldgeräusche sehr klein gehalten. Anstelle der nahe beieinander angebrachten Mikrofone 20, 21 die je ein anderes Geräusch aufnehmen sollten, wäre es auch denkbar, beide Mikrofone in den Hohlraum 7 anzukoppeln, so dass beide Mikrofone 20, 21 dieselben Geräusche aufnehmen. Wenn beachtet wird, dass die beiden Mikrofone einen derartigen Abstand voneinander haben, dass eine erkennbare Phasenverschiebung der beiden Signale vorhanden ist, so können sich mit einer Addition die laufzeitversetzten Signale nicht kompensieren und liefern eine auswertbare Information. Of course, other circuit arrangements are also possible with which the invention can be evaluated, it is only important that information is obtained with two microphones 20, 21 which enable the vacuum cleaner motor to be controlled as a function of the amount of dirt. The proposed arrangement of the two microphones in the immediate vicinity keeps a possible phase error in the ambient noise very small. Instead of the microphones 20, 21 arranged close to one another, which should each record a different sound, it would also be conceivable to couple both microphones into the cavity 7, so that both microphones 20, 21 record the same noise. If attention is paid to the fact that the two microphones are at such a distance from one another that there is a recognizable phase shift of the two signals, then the delayed signals cannot be compensated for by an addition and provide evaluable information.

Claims

1. Arrangement for controlling the motor speed of the fan motor of a vacuum cleaner as a function of the degree of soiling of the machined surface, characterized by a housing (1) which conducts the air flow (9) with sucked-in particles and has an inlet line (4) and outlet line (5) and an angle a baffle plate (6) located between them and deflecting the particle flow, further by at least one measurement microphone (20, 21) for detecting the noises generated by the impacting particles, and by an electronic circuit arrangement (Fig. 3) for converting those from the measurement microphone (20 , 21) emitted microphone signals into control signals for controlling the speed of the fan motor (M).

2. Arrangement according to claim 1, characterized by at least one compensating microphone (20) on the housing (1) for emitting a noise signal as information about the device's own noise for the purpose of masking it out of the microphone signal.

3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the baffle plate (6) is connected to a wall and together with this defines a cavity (7) next to the particle stream (9) on all sides.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the measurement microphone (21) with a hollow pipe socket (13) and a noise-damping tube (10) is coupled to the cavity (7).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the compensating microphone (20) is rigidly connected to the housing (1).

6. Arrangement according to one of the preceding claims 2 to 5, characterized in that the signal from the measuring microphone (21) and the signal of the compensating microphone (20) are first fed to a phase reverser (30, 31) and then to a signal adder (32) to free the signal from the measuring microphone (21) from the surrounding noise.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that a compensating microphone (20) carrying pipe socket (11) is provided with slots (15) in the pipe wall for receiving noise outside the housing.

5

10th

15

20th

25th

30th

35

40

45

50

55

60

65

3rd