CN201710284U - 智能变功率吸尘器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能变功率吸尘器，它包括电机、用于控制电机工作状态的控制器，所述的控制器包括微处理器、与微处理器一输出端口相电连接的电机驱动电路、电连接在供电电源与微处理器一输入端口之间的过零检测电路，它还包括电连接在微处理器另一输入端口与电机输入端之间的用于将电机当前工作电流有效值实时反馈至微处理器的电流反馈电路，所述的微处理器根据当前接收的电流值与前一时刻的电流值进行对比运算，以判断电机的负载大小从而实时调整下一时刻电机的输入功率，使得吸尘器在空载状态时，吸尘器处于较低的功率运行；当吸尘器有垃圾吸入时，增加电机的输入功率，以此实现节能、降噪音的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种吸尘器。
背景技术
如今吸尘器被越来越多的家庭使用。吸尘器的主要工作部件有地刷、灰尘分离装置、电机。其工作原理是：电机驱动风机叶轮高速旋转，使空气高速排出，同时电机前端的空气不断地补充给电机，使吸尘器内部产生瞬时真空，从而与外界大气压形成负压差，在此压差的作用下，地刷吸入含脏物的空气，灰尘分离装置将脏物从空气中分离出来，而干净的空气则流过电机以冷却电机并最终从吸尘器出风口排出。
上述吸尘器在使用时会出现这样的现象，当吸尘器的地刷贴在地面或地毯吸尘时，吸尘器处于工作状态，需要较大的吸力，但是电机的输入功率反而变小了；当地刷离开地面或地毯时，吸尘器处于非工作状态，不需要吸力，电机的输入功率反而又上升了，也就是说，吸尘器工作时，当需要大功率时，电机的功率反而小了，而当需要小功率时，功率反而大了。这是因为，现有吸尘器上用于提供动力的电机采用的是串激电机，其负载是风叶，当地刷贴在地面或地毯上吸尘时，地刷进风口受阻，使进入风机的空气减少，相对减少了风机叶轮的空气阻力，也就是电机负载变小，从而电机的输入功率下降；而地刷离开地面或地毯时，地刷进风口全开，空气流量大增，相对增加了风机的负荷，也就是电机的负荷增大，从而电机的输入功率大增。因此，造成了吸尘器在使用上的尴尬：当需要大功率时无法输入大功率以有效清洁地面；而在不需要大功率时输入大功率，以造成极大的浪费，而且噪音很大。
实用新型内容
本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种根据吸尘器工作状态调整电机输入功率从而进行高效吸尘工作的智能变功率吸尘器。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种智能变功率吸尘器，它包括电机、用于控制电机工作状态的控制器，所述的控制器包括微处理器、与微处理器一输出端口相电连接的电机驱动电路、电连接在供电电源与微处理器一输入端口之间的过零检测电路，它还包括电连接在微处理器另一输入端口与电机输入端之间的用于将电机当前工作电流有效值实时反馈至微处理器的电流反馈电路，所述的微处理器根据当前接收的电流值与前一时刻的电流值进行对比运算，以判断电机的负载大小从而实时调整下一时刻电机的输入功率。
根据上述技术方案所进一步实施的方式中，所述的电机驱动电路包括一端与微处理器相电连接的驱动电阻、栅极与驱动电路另一端相电连接的可控硅，所述的可控硅的阴极与电机的输入端相电连接，所述的电流反馈电路包括与可控硅阳极相连的电流检测电阻、与电流检测电阻相连的放大器，所述的放大器的输出端与微处理器的输入端口相连接，所述的微处理器根据电流前后时刻的变化量控制所述的可控硅的导通时间以使输入功率增大或减小。
当所述的微处理器控制所述的可控硅处于完全打开并持续设定时间后，所述的微处理器再次控制可控硅关闭。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型通过采集电机的当前电流有效值并进行反馈，根据前后时刻的电流变化量来调整下一时刻的电流输出，实现对电机输入功率的实时控制，使得吸尘器在无垃圾吸入时，即处于空载状态时，吸尘器处于较低的功率运行；当吸尘器有垃圾吸入时，将吸尘器功率进行提升，即根据电机工作在不同的负载状态下，电机的输入功率可调节，以此实现节能、降噪音的目的。
附图说明
附图1为本实用新型优选实施方式电路图；
其中：2、电机驱动电路；3、过零检测电路；4、电流反馈电路；
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型优选实施方案进行详细说明：
本实用新型吸尘器，主要由吸尘器本体、设置在吸尘器本体内的灰尘分离装置以及电机、与灰尘分离装置相管路连接的地刷几大部件组成，同时为了控制电机的运动，还设置有控制器，而本申请智能变功率吸尘器主要是对控制器的改进，通过调整控制器的输出从而实现对电机的控制，而有关吸尘器主体构造，其不是本实用新型发明要点，在此关于吸尘器主体结构不再赘述。
图2所示的为本实用新型优选实施的用于控制电机工作状态的控制器电路图，该控制器主要由核心微处理器U1、电机驱动电路2、过零检测电路3、以及电流反馈电路4组成，其中，微处理器U1具有多个输入端口和多个输出端口，过零检测电路3主要由串联连接在供电电源与微处理器U1一输入端口(引脚标识为8)之间的电阻R1、R5组成，当合上电源开关S1，电阻R1、R5上有电流流过，微处理器U1检测到该电流信号，即可驱动电机工作。
电机驱动电路2主要由可控硅TR1及驱动电阻R10组成，可控硅TR1的阴极与电机M的输入端相电连接，可控硅TR1的栅极与驱动电机R10一端相连接，驱动电阻R10的另一端与微处理器U1的一输出端口相连(引脚标识为14)。
电流反馈电路4主要由一与电机驱动电路2的可控硅TR2阳极相电连接的电流检测电阻R11以及与该电流检测电阻R11另一端相连接用于将电阻R11电流信号放大输出的放大器AR1，下面将对其控制过程进行说明：
当用户插上电源，闭合开关S1，过零检测电阻R1、R5检测到交流电信号后，微处理器U1发出电机驱动信号通过驱动电阻R10驱动可控硅TR1，让电机高速运行，此时在电流检测电阻R11上也有电流流过，通过电流检测电阻R11产生的电阻电压，经过放大器AR1放大后，输入至微处理器U1的输入端口10，微处理器U1通过电压的有效值运算和电压前后的对比运算，根据电压U1＝I*R11，判断电流I增量或者减量的大小，以实时调整可控硅TR1的导通时间来控制吸尘器的下一时刻输入电流I，根据公式P＝UI，通过控制输入电流，在电压U一定的前提下，也就相当于控制了输入功率P。
具体地，在设计控制器时，首先应根据相应的电机特性确定该电机的最大输入功率Pmax、最大输入电流Imax、最小输入功率Pmin、最小输入电流Imin，在未引入本实用新型电流反馈电路的情况下，电机的最大输入功率Pmax和最大输入电流Imax应是在电机为空载的状态下，当电机带负载时，随着负载的增大，电机的输入电流I会随之减小，当吸尘器进风口被完全堵住，电机的输入功率和输入电流应上述最小输入功率Pmin、最小输入电流Imin。
本实用新型是通过电流反馈电路将后一时刻采集的电流有效值与前一时刻的电流有效值进行比对，从而微控制器进行下一时刻的电机输入功率的调节，为了清楚说明，我们定义电流前后时刻的变化量为ΔI，即ΔI＝(后一时刻的电流)-(前一时刻的电流)，那么在吸尘器使用过程中，微处理器根据电流变化量ΔI进行如下调整：当电流I比较接近于Imax时且ΔI变化很小，微处理器判断吸尘器处于空载状态，控制电机使其运行在较低的功率Pmin运行，当ΔI变化比较大时，调整可控硅TR1导通时间T，使输入功率增大或者减小，以此提升或者减小吸尘器的吸力。进一步说，当ΔI小于0时，说明后一时刻的电流小于前一时刻的电流，说明吸尘器处于工作状态，此时需要进一步提升输入功率，以便提升吸尘器的吸力，微处理器将控制电机驱动电路，使得可控硅的导通时间延长，从而增大电机的输入功率；当ΔI大于0时，说明后一时刻的电流大于前一时刻的电流，说明此时负载变轻了，微处理器则控制电机驱动电路，使得可控硅的导通时间缩短，将输入至电机的功率减小到适当的值，以便减小吸尘器的吸力。
当吸尘器进风口受堵或者集尘袋满尘时，微处理器不断调整可控硅TR1导通时间，一直让可控硅处于全打开状态，使得电机的输入功率达到最大功率值。由于吸尘器一直受堵电机会升温，将损坏电机，进一步将产生安全隐患，因此，当微处理器检测到可控硅处于完全打开状态并持续60秒后，让可控硅处于关闭状态，以保护电机。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种智能变功率吸尘器，它包括电机(M)、用于控制电机(M)工作状态的控制器，所述的控制器包括微处理器(U1)、与微处理器(U1)一输出端口相电连接的电机驱动电路(2)、电连接在供电电源与微处理器(U1)一输入端口之间的过零检测电路(3)，其特征在于：它还包括电连接在微处理器(U1)另一输入端口与电机(M)输入端之间的用于将电机当前工作电流有效值实时反馈至微处理器(U1)的电流反馈电路(4)，所述的微处理器(U1)根据当前接收的电流值与前一时刻的电流值进行对比运算，以判断电机的负载大小从而实时调整下一时刻电机的输入功率。
2.根据权利要求1所述的智能变功率吸尘器，其特征在于：所述的电机驱动电路(2)包括一端与微处理器(U1)相电连接的驱动电阻(R10)、栅极与驱动电路(R10)另一端相电连接的可控硅(TR1)，所述的可控硅(TR1)的阴极与电机的输入端相电连接，所述的电流反馈电路(4)包括与可控硅(TR1)阳极相连的电流检测电阻(R11)、与电流检测电阻(R11)相连的放大器(AR1)，所述的放大器(AR1)的输出端与微处理器(U1)的输入端口相连接，所述的微处理器(U1)根据电流前后时刻的变化量控制所述的可控硅(TR1)的导通时间以使输入功率增大或减小。
3.根据权利要求2所述的智能变功率吸尘器，其特征在于：当所述的微处理器(U1)控制所述的可控硅(TR1)处于完全打开并持续设定时间后，所述的微处理器(U1)再次控制可控硅(TR1)关闭。
4.根据权利要求3所述的智能变功率吸尘器，其特征在于：所述的持续时间为60～80秒。
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Legal Events
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