CN108283460A - 一种吸尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸尘装置，解决了现有技术中吸尘装置的吸入效果差和耗电量大的问题，所述吸尘装置采用如下步骤来控制吸风电机工作，步骤一：数据初始化；步骤二：垃圾感知器感知垃圾时，开始计算脉冲个数M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR；步骤三：计时达到预设时间T时记录此刻的脉冲个数M，控制电路预设有第一脉冲阈值M1、第二脉冲阈值M2和脉宽变化阈值S，其中M1<M2，若脉冲个数值M≤M1，且脉宽变化值ΔR≤S时，返回步骤一；若M1<M≤M2，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，返回步骤一；若脉冲个数值M≤M1，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，控制电路输出的PWM值变小，吸风电机转速降低；否则，控制电路输出的PWM值变大，吸风电机转速提高。

Description

一种吸尘装置

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别是一种吸尘装置。

背景技术

吸尘装置主要时利用电机带动叶片旋转，在密闭壳体产生空气负压来吸取尘屑，由于垃圾种类和大小存在差异，往往会导致较大垃圾仅判断为单一体，无论吸纳任何形式的垃圾电机和滚刷的转速不变，由于吸力保持不变导致较大的垃圾无法正常吸入，同时在吸入较小且密集的灰尘时，易导致电能的浪费。

为解决上述问题，现有技术提供一种红外采用吸尘器，包括控制电机正常运转的电机控制电路，作为控制中心的微控制器、显示提醒和控制的显示模块和按键模块，用来接收红外信号的红外接收模块和用来发射红外信号的红外发射模块，上述方案通过在灰尘吸入口处设置红外发射和红外接收装置，微控制器根据红外线的被遮挡时间来判断物体的大小以及灰尘的多少，然后通过算法进行智能处理，使该吸尘器使用更加方便，使用范围更加广泛。但上述方案中具体的智能处理主要为显示模块提醒用户，用户再操作按键调整吸尘器的吸力，手动调整吸尘器的功率和吸力，不仅操作不便，而且手动调节后功率与垃圾的吸附需求无法达到最佳匹配，也会造成垃圾无法快速吸入或者电能的浪费。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种吸尘装置，根据垃圾大小和数量自动调整吸风电机转速，不仅保证垃圾有效的吸入，而且节省电能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种吸尘装置，包括壳体、吸风电机以及与吸风电机连接的控制电路，壳体设有供垃圾吸入的吸入口，吸入口设有垃圾感知器，垃圾感知器与控制电路电连接，所述吸尘装置采用如下步骤来控制吸风电机工作：

步骤一：数据初始化；

步骤二：垃圾感知器感知垃圾，控制电路在电平变化时开始计时，并开始计算脉冲个数值M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR；

步骤三：控制电路在计时达到预设时间T时，记录当前脉冲个数值M，控制电路预设有第一脉冲阈值M1、第二脉冲阈值M2和脉宽变化阈值S，其中M1<M2，若脉冲个数值M≤M1，且脉宽变化值ΔR≤S时，返回步骤一；若M1<M≤M2，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，返回步骤一；若脉冲个数值M≤M1，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，控制电路输出的PWM值变小，吸风电机转速降低；否则，控制电路输出的PWM值变大，吸风电机转速提高。

进一步的，所述控制电路预设有第一脉宽阈值R1和第二脉宽阈值R2，其中R1<R2，若脉冲个数值M≤M1，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM5；若脉冲个数值M1<M≤M2，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM4；若脉冲个数值M>M2，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM3；若M≤M1，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM4；若M1<M≤M2，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM3；若M>M2，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM2；若R>R2，时，控制电路输出的PWM值为PWM1，其中PWM1>PWM2>PWM3>PWM4>PWM5。

进一步的，所述控制电路计算预设时间T内的脉宽平均值R′，脉宽平均值R′大于预设脉宽值R°时，控制电路将PWM值调整为PWM1。

进一步的，所述控制电路还电连接有反馈电路，反馈电路将吸风电机转速传递至控制电路。

进一步的，所述控制电路包括感知控制电路和控制吸风电机转速的单片机，感知控制电路与垃圾感知器连接，感知控制电路将脉冲个数值M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR传递至单片机进行计算和判断。

进一步的，所述控制电路还包括放大滤波电路，放大滤波电路的两端分别连接垃圾感知器和感知控制电路。

进一步的，所述垃圾感知器包括红外线发射器和接收器，红外线发射器与接收器相对设置且设于吸入口的上游端，接收器与放大滤波电路连接。

进一步的，所述吸尘装置还包括设于吸入口外侧的滚刷和用于带动滚刷旋转的滚刷电机，滚刷电机与控制电路的输出端连接，吸尘装置采用与吸风电机相同的步骤控制滚刷电机工作。

进一步的，所述吸尘装置为吸尘器或扫地机器人。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

1、一方面，垃圾穿过垃圾感知器时引起电平变化，控制电路根据信号脉宽计算垃圾的大小，同时根据脉冲个数判定垃圾的密集程度，通过控制电路内部的运算得出最匹配的PWM值，控制吸风电机增速，增加吸入口处的吸力以提升垃圾的吸入效果，或者在保证垃圾完全吸入的同时，控制吸风电机减速以节省电能，其在未增加吸尘装置零部件数量的基础上，通过增加垃圾采集参数和变更算法，更加准确的分析计算垃圾吸入所需的吸风电机转速，控制电路自动调整吸风电机转速，智能化程度高；另一方面，脉冲个数值M≤M1，且脉宽变化值ΔR≤S时，则垃圾所需吸力与当前吸风电机转动提供的吸力相差不大，即吸风电机当前转速可以保证垃圾完全吸入吸尘装置内，则吸风电机转速保持不变，控制电路重新计时对下一个检测时段进行数据的采集、计算和分析，保证检测和吸风电机转速调整的连贯性；M1<M≤M2，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，则检测到垃圾数量中等且垃圾大小相比于之前变小很多时，可判定垃圾所需吸力的小幅变小，此时保持吸风电机转速不变，在确保垃圾完全吸入吸尘器的条件下，避免频繁改变吸风电机转速，提高吸风电机使用寿命；脉冲个数值M≤M1，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，则垃圾所需吸力较小，控制电路控制电机转速下降，不仅保证垃圾可被吸入，而且节省电能，否者，判定当前垃圾所需的吸力大于当前吸尘装置提供的吸力，控制电路控制吸风电机提高转速，保证垃圾可被吸入吸尘装置中。

2、控制电路预设有第一脉宽阈值R1和第二脉宽阈值R2，其中R1<R2，将脉宽划分为三种区间，便于识别小型、中型和大型垃圾，同时控制电路预设输出PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5五种PWM值，其中PWM1>PWM2>PWM3>PWM4>PWM5，保证吸风电机转速只在五种档位之间变化，不仅避免吸风电机转速频繁变化而降低吸风电机使用寿命，而且利于传动装置的结构设计，同时，降低了整个控制电路的运算负荷和运算时间，保证吸力调整的有效性和及时性。

3、脉宽平均值R′大于预设脉宽值R°时，即可判定该区域内大型垃圾的数量较多，控制电路将PWM值调整为PWM1，即将吸风电机调整至最高档位的转速，以实现在该区域内大功率重点清扫，提高吸尘装置的吸入性和使用范围。

4、感知控制电路对脉冲进行计数以及脉宽变化值的计算，则感知控制电路对采集到的原始数据进行处理加工以满足单片机运算所需的初值，保证单片机正常运行，同时，感知控制电路与单片机分体设置，降低后期升级的变换成本。

5、放大滤波电路的设置，不仅将垃圾感知器传来的微弱信号放大，保证感知控制电路接收到满意的电平信号，而且滤除电压中交流成分，避免电路中的谐波干扰。红外线发射器通过发射红外光并传递至接收器，则在吸入口形成光栅，检测垃圾通过光栅的时间来判定垃圾的大小。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为实施例一中吸风电机控制方法的流程图(一)；

图2为实施例一中吸风电机控制方法的流程图(二)；

图3为实施例一中控制电路控制输出的真值表；

图4为实施例一中垃圾感知器的结构图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供一种吸尘装置，如图1和图2所示，包括壳体、吸风电机以及与吸风电机连接的控制电路，壳体设有供垃圾吸入的吸入口，吸入口设有垃圾感知器，垃圾感知器与控制电路电连接，所述吸尘装置采用如下步骤来控制吸风电机工作：

步骤一：数据初始化；

步骤二：垃圾感知器感知垃圾，控制电路在电平变化时开始计时，并开始计算脉冲个数值M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR；

步骤三：控制电路在计时达到预设时间T时，记录当前脉冲个数值M，控制电路预设有第一脉冲阈值M1、第二脉冲阈值M2和脉宽变化阈值S，其中M1<M2，若脉冲个数值M≤M1，且脉宽变化值ΔR≤S时，返回步骤一；若M1<M≤M2，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，返回步骤一；若脉冲个数值M≤M1，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，控制电路输出的PWM值变小，电机转速降低；否则，控制电路输出的PWM值变大，吸风电机转速提高。

一方面，垃圾穿过垃圾感知器时引起电平变化，控制电路根据信号脉宽计算垃圾的大小，同时根据脉冲个数判定垃圾的密集程度，通过控制电路内部的运算得出最匹配的PWM值，控制吸风电机增速，增加吸入口处的吸力以提升垃圾的吸入效果，或者在保证垃圾完全吸入的同时，控制吸风电机减速以节省电能，其在未增加吸尘装置零部件数量的基础上，通过增加垃圾采集参数和变更算法，更加准确的分析计算垃圾吸入所需的吸风电机转速，控制电路自动调整吸风电机转速，智能化程度高；另一方面，脉冲个数值M≤M1，且脉宽变化值ΔR≤S时，则垃圾所需吸力与当前吸风电机转动提供的吸力相差不大，即吸风电机当前转速可以保证垃圾完全吸入吸尘装置内，则吸风电机转速保持不变，控制电路重新计时对下一个检测时段进行数据的采集、计算和分析，保证检测和吸风电机转速调整的连贯性；M1<M≤M2，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，则检测到垃圾数量中等且垃圾大小相比于之前变小很多时，可判定垃圾所需吸力的小幅变小，此时保持吸风电机转速不变，在确保垃圾完全吸入吸尘器的条件下，避免频繁改变吸风电机转速，提高吸风电机使用寿命；脉冲个数值M≤M1，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，则垃圾所需吸力较小，控制电路控制吸风电机转速下降，不仅保证垃圾可被吸入，而且节省电能，否者，判定当前垃圾所需的吸力大于当前吸尘装置提供的吸力，控制电路控制吸风电机提高转速，保证垃圾可被吸入吸尘装置中。

结合图3，控制电路预设有第一脉宽阈值R1和第二脉宽阈值R2，其中R1<R2，将脉宽划分为三种区间，便于识别小型、中型和大型垃圾，同时控制电路预设输出PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5五种PWM值，其中PWM1>PWM2>PWM3>PWM4>PWM5，保证吸风电机转速只在五种档位之间变化，不仅避免吸风电机转速频繁变化而降低吸风电机使用寿命，而且利于传动装置的结构设计，同时，降低了整个控制电路的运算负荷和运算时间，保证吸力调整的有效性和及时性。若脉冲个数值M≤M1，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM5，判定为少量的小型垃圾，吸风电机选用最低档位的转速即可保证吸入，节省电能；若脉冲个数值M1<M≤M2，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM4，判定为中等数量的小型垃圾，吸风电机选用中低档位的转速，保证垃圾吸入效率；若脉冲个数值M>M2，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM3，判定为大量的小型垃圾，吸风电机选用中间档位的转速，保证垃圾快速吸入；若M≤M1，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM4，判定为少量的中型垃圾，吸风电机选用中低档位的转速，保证垃圾吸入效率；若M1<M≤M2，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM3，判定为中等数量的中型垃圾，吸风电机选用中间档位的转速，保证垃圾吸入效率；若M>M2，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM2，判定为大量的中型垃圾，吸风电机选用中高档位的转速，保证垃圾完全吸入；若R>R2时，控制电路输出的PWM值为PWM1，判定为大型垃圾，其所需的吸力过大，故无论单个垃圾的大小如何都需要输出最大的PWM值，即促使吸风电机以最高转速运转，提高吸尘器的吸力。

控制电路计算预设时间T内的脉宽平均值R′，脉宽平均值R′大于预设脉宽值R°时，即可判定该区域内大型垃圾的数量较多，控制电路将PWM值调整为PWM1，即将吸风电机调整至最高档位的转速，以实现在该区域内大功率重点清扫，提高吸尘装置的吸入性和使用范围。

控制电路还电连接有反馈电路，反馈电路将吸风电机转速传递至控制电路，控制电路将根据垃圾大小和数量得出的最匹配的吸风电机转速与反馈接收到的吸风电机转速作比较，便于判控制电路控制吸风电机做出提速或降速动作。

控制电路包括感知控制电路和控制吸风电机转速的单片机，感知控制电路与垃圾感知器连接，感知控制电路将脉冲个数值M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR传递至单片机进行计算和判断。感知控制电路对脉冲进行计数以及脉宽变化值的计算，则感知控制电路对采集到的原始数据进行处理加工以满足单片机运算所需的初值，保证单片机正常运行，同时，感知控制电路与单片机分体设置，降低后期升级的变换成本。

控制电路还包括放大滤波电路，放大滤波电路的两端分别连接垃圾感知器和感知控制电路。放大滤波电路的设置，不仅将垃圾感知器传来的微弱信号放大，保证感知控制电路接收到满意的电平信号，而且滤除电压中交流成分，避免电路中的谐波干扰。

结合图4，本实施例中，垃圾感知器包括红外线发射器11和接收器12，红外线发射器11与接收器12相对设置且设于吸入口的上游端，提高检测的准确性，接收器12与放大滤波电路连接。红外线发射器11通过发射红外光并传递至接收器12，则在吸入口形成光栅，检测垃圾通过光栅的时间来判定垃圾的大小。

本实施例中，吸尘装置还包括设于吸入口外侧的滚刷和用于带动滚刷旋转的滚刷电机，滚刷电机与控制电路的输出端连接，吸尘装置采用与吸风电机相同的步骤控制滚刷电机工作。吸风电机旋转保证吸风口处的吸力，滚刷电机带动滚刷旋转，垃圾与滚刷接触并带动垃圾随滚刷旋转，离心旋转的垃圾旋转至吸风口处时受到吸力作用顺利进入吸风口，提高吸尘效率。

本实施例中，吸尘装置可以为吸尘器，该吸尘器不仅对垃圾的可吸入性强，而且降低了电能的消耗，同时，在不改变吸尘器结构的条件下，通过电路和程序设计，提高了整个吸尘器的智能化程度，降低产品升级后损耗。

本实施例中，吸尘装置也可以为扫地机器人，该扫地机器人不仅智能化程度高，清扫更加干净，而且电池中的利用率提高，保证机器人可持续打扫，同时减少充放电次数，提高电池使用寿命。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。

Claims (9)

1.一种吸尘装置，包括壳体、吸风电机以及与吸风电机连接的控制电路，壳体设有供垃圾吸入的吸入口，吸入口设有垃圾感知器，垃圾感知器与控制电路电连接，其特征在于，所述吸尘装置采用如下步骤来控制吸风电机工作：

步骤一：数据初始化；

步骤二：垃圾感知器感知垃圾，控制电路在电平变化时开始计时，并开始计算脉冲个数值M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR；

步骤三：控制电路在计时达到预设时间T时，记录当前脉冲个数值M，控制电路预设有第一脉冲阈值M1、第二脉冲阈值M2和脉宽变化阈值S，其中M1<M2，若脉冲个数值M≤M1，且脉宽变化值ΔR≤S时，返回步骤一；若M1<M≤M2，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，返回步骤一；若脉冲个数值M≤M1，脉宽变化值ΔR>S且脉宽值R变小时，控制电路输出的PWM值变小，吸风电机转速降低；否则，控制电路输出的PWM值变大，吸风电机转速提高。

2.根据权利要求1所述的吸尘装置，其特征在于，所述控制电路预设有第一脉宽阈值R1和第二脉宽阈值R2，其中R1<R2，若脉冲个数值M≤M1，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM5；若脉冲个数值M1<M≤M2，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM4；若脉冲个数值M>M2，且R≤R1时，控制电路输出的PWM值为PWM3；若M≤M1，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM4；若M1<M≤M2，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM3；若M>M2，且R1<R≤R2时，控制电路输出的PWM值为PWM2；若R>R2，时，控制电路输出的PWM值为PWM1，其中PWM1>PWM2>PWM3>PWM4>PWM5。

3.根据权利要求2所述的吸尘装置，其特征在于，所述控制电路计算预设时间T内的脉宽平均值R′，脉宽平均值R′大于预设脉宽值R°时，控制电路将PWM值调整为PWM1。

4.根据权利要求1所述的吸尘装置，其特征在于，所述控制电路还电连接有反馈电路，反馈电路将吸风电机转速传递至控制电路。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的吸尘装置，其特征在于，所述控制电路包括感知控制电路和控制吸风电机转速的单片机，感知控制电路与垃圾感知器连接，感知控制电路将脉冲个数值M、脉宽值R和脉宽变化值ΔR传递至单片机进行计算和判断。

6.根据权利要求5所述的吸尘装置，其特征在于，所述控制电路还包括放大滤波电路，放大滤波电路的两端分别连接垃圾感知器和感知控制电路。

7.根据权利要求6所述的吸尘装置，其特征在于，所述垃圾感知器包括红外线发射器和接收器，红外线发射器与接收器相对设置且设于吸入口的上游端，接收器与放大滤波电路连接。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的吸尘装置，其特征在于，所述吸尘装置还包括设于吸入口外侧的滚刷和用于带动滚刷旋转的滚刷电机，滚刷电机与控制电路的输出端连接，吸尘装置采用与吸风电机相同的步骤控制滚刷电机工作。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的吸尘装置，其特征在于，所述吸尘装置为吸尘器或扫地机器人。