DE3431164C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Staubsauger nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Staubsauger dieser Art (DE-OS 23 36 758) sind zur Messung des Staubanfalls bei einem Staubsauger in dessen Ansaugkanal optische Sensoren angeordnet, denen eine Regelvorrichtung für die Drehzahl des Staubsaugermotors nach­ geschaltet ist. Die optischen Sensoren sind gebildet von einer Lichtquelle und einer Fotozelle, wobei Lichtquelle und Fotozelle in der Wand des Ansaugrohrs senkrecht zueinan­ der und senkrecht zum Luftstrom angeordnet sind, so daß die Staubteilchen im Luftstrom das Licht der Lichtquelle zerstreu­ en und ein Teil dieses zerstreuten Lichtes dann von der Foto­ zelle wahrgenommen werden kann, die hierdurch für die Dreh­ zahl der Regelvorrichtung ein Signal erstellt.

Genauere Angaben über Art und Aufbau, Ansteuerung und Auswer­ tung der Lichtsensoren sowie Aufbau und Funktion der Steuer- oder Regelvorrichtungen enthält diese Veröffentlichung al­ lerdings nicht; es wird hauptsächlich versucht, durch zu­ sätzliche stabilisierende Mittel, die im wesentlichen aus Steuerklappen im Luftstrom des Saugrohrs bestehen, die Strö­ mungsgeschwindigkeit der Luft an der Meßstelle konstant zu halten, was offensichtlich für die Erzielung eines auswert­ baren Meßergebnisses als sinnvoll erachtet wurde. Ferner sind Angaben über eine scheibenwischerartige Reinigungsan­ ordnung für die Fotozelle gemacht.

Bekannt ist ferner (DE-PS 5 43 022) bei einem elektrischen Staubsauger in einem von der staubbeladenen Luft durchzoge­ nen Durchgang, beispielsweise an einer bestimmten Stelle des Ansaugrohrs, ein durchsichtiges oder durchscheinendes Beobachtungsfenster anzuordnen und diesen Bereich ferner durch eine elektrische Glühlampe zu erhellen, so daß versucht wird, der Bedienungsperson des Staubsaugers eine Information über das Ausmaß der staubbeladenen Luft zu vermitteln. Ob die Bedienungsperson bei der hohen Strömungsgeschwindigkeit überhaupt in der Lage ist, auf diese Weise unter Umständen auch nur mikroskopische Staubteilchen in der Luftströmung vor dem Beobachtungsfenster zu erkennen, muß bezweifelt werden.

Allgemein ist es bekannt, Staubsauger mit unterschiedlichen Saugleistungen, beispielsweise je nach Art und Beschaffenheit bzw. Verschmutzungsgrad des zu reinigenden Materials, zu betreiben, vorzugsweise dadurch, daß man in geeigneter, auch manueller Weise Einfluß auf eine Drehzahlsteuerung nimmt, die dem das Gebläse des Staubsaugers antreibenden Elektro­ motor zugeordnet ist. Solche in ihrer Drehzahl gesteuerten Staubsauger arbeiten energiesparend und, da in ihrer Lei­ stung materialspezifisch anpaßbar, auch zufriedenstellend in dieser Hinsicht; problematisch ist aber bei allen Staub­ saugerarten der Umstand, daß die Dauer des Reinigungsvorgangs vollständig von der Beurteilung der Bedienungsperson ab­ hängt, nicht, wie es eigentlich wünschenswert wäre, vom tat­ sächlichen Verschmutzungsgrad bzw. dem durch das Arbeiten mit dem Staubsauger zum jeweiligen Zeitpunkt erzielten Reinigungseffekt oder schließlich vom erzielten Reinlich­ keitsgrad des zu bearbeitenden Materials.

Üblicherweise bearbeitet daher eine Hausfrau zu reinigende Böden so lange, bis ihrer subjektiven Ansicht nach ein be­ stimmter Reinlichkeitsgrad erreicht ist. Ob dies aber tat­ sächlich zutreffend ist, ob eine so intensive Reinigung über­ haupt notwendig war oder ob, etwa bei tiefflorigen Teppi­ chen, noch weiterer Arbeitsaufwand erforderlich ist, läßt sich so jedenfalls nicht objektiv feststellen, so daß sich der Nachteil ergibt, daß zwar einerseits die technische Per­ fektion eines Staubsaugergeräts durch die Vielzahl möglicher Schaltungen und selektiv anwählbaren Leistungsstufen immer besser geworden ist, der mit solchen Staubsaugern durchge­ führte Reinigungsvorgang aber doch immer der gleiche und der jeweils erzielte Reinigungsgrad im wesentlichen zufällig ist. An diesen Gegebenheiten konnten auch die weiter vorn genannten Veröffentlichungen nichts ändern, vor allen Dingen wohl deshalb, weil es nicht sinnvoll erscheint, bei der of­ fensichtlich rein analogen Drehzahlsteuervorrichtung der DE-OS 23 36 758 mit der Drehzahl und damit der Saugleistung immer weiter herunterzugehen, wenn der Staubanfall auch nur geringer wird. Dies bedeutet im Endeffekt, daß, um auch noch letzte Staubmengen aufzunehmen, entsprechend länger gearbeitet werden müßte.

Diese Feststellungen sind nicht etwa, wie man eventuell anzu­ nehmen geneigt ist, von eher untergeordneter Bedeutung, son­ dern ihnen kommt im technischen Sinn deshalb eine sogar er­ höhte Bedeutung beim Betrieb eines Staubsaugers zu, weil durch den langjährigen Einsatz des gleichen Staubsaugers bei unter Umständen ständiger unzutreffender subjektiver Beurteilung der Arbeitsbedingungen Nachteile entstehen, die die Kosten des Staubsaugers selbst erheblich übersteigen können. So kann sich bei durchweg nur gering verschmutzten Böden ein ständiger überhöhter Arbeits- und Zeitaufwand für die Reinigung dieser Böden ergeben, wenn nur nach dem subjekti­ ven Augenschein gearbeitet wird, unter Inkaufnahme eines gegebenenfalls stark erhöhten Verschleißes, der gar nicht notwendig wäre. Besonders nachteilig kann sich ein solches heftiges, bezüglich der Reinigungswirkung aber unnötiges Bearbeiten bei hochwertiger Teppichware ergeben - anderer­ seits führt aber eine zu oberflächliche Reinigung dazu, daß Schmutz, Feststoffteilchen, Staub u. dgl., immer tiefer in das zu reinigende Material eindringen und dieses bis zur Zerstörung unansehnlich wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Staub­ sauger mit einer optischen Staubmeßmöglichkeit in praxis­ orientierter Ausbildung zu schaffen, der gleichzeitig in der Lage ist, dem Benutzer eine wirksame Anzeige über den noch vorliegenden Staubanfall zu vermitteln sowie, gegebenen­ falls, eine entsprechend sinnvolle Leistungssteuerung zu ermöglichen, gegebenenfalls beides gleichzeitig.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß die Bedienungsperson des Staubsaugers an gut sichtbarer Stelle, vorzugsweise im Handführungsbereich für die Staubsaugerar­ matur durch eine deutliche, jedoch nicht störende Leucht­ mittelanzeige, vorzugsweise mit Hilfe von farbig unterschied­ lichen Leuchtdioden darüber zuverlässig Auskunft erhält, ob zum jeweiligen Arbeitszeitpunkt noch Staub anfällt oder ob der Düsenbereich des Staubsaugers an eine noch nicht gerei­ nigte Stelle des Materials weiterverschoben werden kann, wobei ergänzend durch die optischen Empfangsmittel und der ihnen nachgeschalteten Auswerte- oder Umschalteinrichtung gleichzeitig auch eine Leistungssteuerung des das Gebläse des Staubsaugers antreibenden Elektromotors in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann, beispielsweise indem der Ausgang der Auswerteschaltung mit dem Eingang einer für die Ansteuerung des Elektromotors verwendeten Phasenanschnitt­ steuerung verbunden wird.

Wesentlich ist in diesem Zusammenhang, daß die Erfindung Anpassungsmöglichkeiten schafft für verschiedene Böden und daraus resultierend unterschiedliche Empfindlichkeiten mit der weiteren Maßgabe, daß die Regelung bzw. Steuerung ver­ stetigt wird, also sichergestellt ist, daß trotz der ver­ gleichsweisen stochastischen Staubmeßmöglichkeiten - der Benutzer fährt ja während der Messung mit der Düse auf dem Boden hin und her, so daß sich schnell unterschiedliche Er­ gebnisse einstellen - nach Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes für eine bestimmte, jederzeit nachtrigger­ bare Zeit die Stauberkennungsanzeige vorliegt und, auch zu Regelzwecken, nämlich Hochschalten des Motors, ausgenutzt werden kann. Die Stauberkennungsanzeige und eine entspre­ chende Regelung, wenn vorgesehen, schaltet dann auf Nuller­ kennung, wenn für einen vorgegebenen Zeitraum der gemessene Staubanfall unterhalb einer vorgegebenen Schwellwertgröße gelegen hat. Hierdurch ergibt sich ein wirksames Instrumen­ tarium für eine echte Istwert-Staubanfallerkennung.

Erfolgt für den Bereich der die Bedienungsperson informierenden Anzeigemittel die Auswertung des optischen Sensors für den Stauberfassungsgrad unstetig, so kann im Bereich der von den Signalen des optischen Sensors abgeleiteten Leistungs­ steuerung auch eine stetige Steuerung vorgenommen werden in beliebiger Weise. Denkbar sind hier folgende Möglichkei­ ten. Stellt der optische Sensor einen normalen bis geringen Staubanfall fest, der sich allmählich verringert, so kann er zunächst den von seiner ihm nachgeschalteten Auswerte­ schaltung angesteuerten Elektromotor bis zur äußersten Lei­ stungsfähigkeit hochfahren lassen, wobei dann durch Messung des hierdurch erzielten Staubanfalls entschieden werden kann, ob an dieser Stelle noch weiter Staub zu saugen ist, wenn sich nämlich durch das Hochfahren eine erhöhte Stauberken­ nungsgröße ergibt oder ob nach nur kurzer weiterer Reinigung der Staubanfall einen unteren Schwellwert unterschreitet. In diesem Fall kann neben der optischen Umschaltung auch die Leistungsaussteuerung des Elektormotors wieder zurück­ genommen werden, so daß die Bedienungsperson auch akustisch eine Mitteilung über den unterschiedlich hochdrehenden Elektro­ motor für das Gebläse erhält, ob sie an der jeweils bearbeiteten Stelle länger verbleiben soll, was dann sinnvoll ist, wenn der Motor nicht abgeriegelt wird, oder ob eine Reinigung an anderer Stelle vorgenommen werden kann.

Dabei ist besonders vorteilhaft die Zuverlässigkeit des Er­ fassungssystems, welches so einstellbar bzw. justierbar ist, daß ein noch vorhandener Staub- oder Schmutzteileanfall mit Sicherheit festgestellt werden kann, daß aber andererseits, vorzugsweise mit einer vorgebbaren Verzögerung, auf eine GUT-Anzeige dann umgeschaltet wird, wenn ein vorgegebener Schwellenwert unterschritten wird. Durch die Empfindlichkeit des Systems läßt sich ein hoher Reinlichkeitsgrad des bear­ beiteten Materials auf Wunsch erzielen, wobei in einer vorteil­ haften Ausgestaltung vorliegender Erfindung auch verschiedene Ansprechschwellen vorgegeben werden können, je nach den An­ sprüchen, die bestimmte Materialien bzw. der jeweilige Be­ nutzer des Geräts stellen.

Vorteilhaft ist auch, daß jedenfalls die optischen Anzeige­ mittel zur Anzeige des zum jeweiligen Zeitpunkt erzielten Reinlichkeitsgrades im Bereich der Handführungsmittel, also beispielsweise des Handgriffs, angeordnet werden können, mit welchem die Bedienungsperson des Staubsaugers diesen führt bzw., bei einem Bodenstaubsauger, das mit der flexiblen Schlauchleitung verbundene starre Rohr führt, an dessen Ende sich dann die jeweilige Saugbürste befindet. Untersu­ chungen haben ergeben, daß schon nach kurzzeitigem Arbeiten mit einem solchen, vorzugsweise in zwei unterschiedliche Anzeigenpositionen (beispielsweise grüne Leuchtdiodenanzeige für die Angabe, daß der gewünschte Reinlichkeitsgrad erreicht ist, und rote Leuchtdiodenanzeige dafür, daß noch weitere, über einem Schwellenwert liegende Schmutz- und Feststoff­ teilchen anfallen) umschaltbaren Anzeigemittel ausgerüsteten Staubsaugergerät eine so hinreichende Gewöhnung an die Leuchtanzeigen auftritt, die im Handgriff besonders gut und jederzeit sichtbar sind, daß ganz automatisch bei Auf­ leuchten der grünen GUT-Anzeige die Düse an eine andere Stelle verschoben und dort weitergearbeitet wird, während bei Verbleiben auf der roten Anzeige einfach der Säuberungs­ vorgang fortgesetzt wird. Die Wahrnehmung der Anzeigemittel erfolgt dabei ohne gesonderte Hinwendung sozusagen von selbst, auch bei schrägem Blickwinkel. Dabei stellt die im Verlaufe des Arbeitens wechselnde Anzeige bezüglich des noch vorhandenen Verschmutzungsgrades keine Überfüt­ terung der Bedienungsperson mit zusätzlichen Informationen dar, sondern bildet im Gegenteil eine wirksame Hilfe in Richtung auf eine sowohl gründliche als auch schnelle Reini­ gung der mit dem Staubsauger zu bearbeitenden Materialien, je nach Auslegung in Verbindung mit der Leistungssteuerung abhängig zum optisch erfaßten Staubanfallsgrad. Gegebenen­ falls kann hier allein oder ergänzend auch eine akustische Information über fehlenden oder noch vorhandenen Stauban­ fall dem Benutzer vermittelt werden, etwa durch jeweils einen kurzen Piepton.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Staubsaugers möglich. So kann es vorteil­ haft sein, den Lichtsender und Lichtempfänger in Form eines sogenannten Reflexkopplers auszubilden, der in einem gemein­ samen Gehäuse angeordnet, eine im nahen Infrarotbereich emittierende Lumineszenzdiode als Sender und einen entspre­ chenden Fototransistor als Empfänger aufweist. Sender und Empfänger blicken dabei in die gleiche Richtung, so daß durch die anfallenden Stäube und Schmutzteilchen, die insofern als reflektierendes Medium dienen, lediglich reflek­ tiertes Licht zum Empfänger gelangt, der dann durch geeigne­ te Stromverstärkung für eine sichere Erfassung auch nur noch geringfügiger Verschmutzungsgrade, wenn dies durch vorzugsweise Einstellung eines Schwellenwerts gewünscht ist, sorgt.

Der Reflexkoppler ist dabei vorzugsweise ebenfalls im Bereich des Handgriffs angeordnet angrenzend an die Stelle, in welche bei einem Bodenstaubsauger beispielsweise das starre Rohr mit der endseitigen Staubsaugerdüse eingeschoben wird. Dabei schließt die wirksame, also lichtaussendende und lichtempfangende Oberfläche des Reflexkopplers vorzugsweise mit der Innenwandung des Rohres ab, so daß hier keine Fussel oder Schmutzteilchen hängenbleiben oder sich festsetzen können, andererseits ist aber durch eine einzige wischende Bewegung mit dem Finger, bevor man das starre Rohr einsteckt, eine gelegentliche Reinigung des Reflexkopplers problemlos möglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfin­ dung im Bereich des optischen Sensors besteht darin, Licht­ sender und Lichtempfänger diametral gegenüberliegend an einem geeigneten Bereich des Saugkanals anzuordnen, so daß nicht auf die Reflexionseigenschaften der erfaßten Stäube oder Feststoffpartikel abgestellt zu werden braucht, sondern, in entsprechender Anpassung der Auswerteschaltung, immer dann ein Ansprechen im Empfängerbereich vorliegt, wenn im direkten Strahlengang vom Lichtsender zum Licht­ empfänger eine Schwächung oder Unterbrechung auftritt. Eine solche Anordnung ermöglicht auch die Auswertung von nicht reflektierenden Stäuben, die bei bestimmten Anwendungs­ bereichen auftreten, beispielsweise im industriellen Bereich bei der Bearbeitung von Kohlebürsten als Graphitstaub, oder ähnlichen Materialien.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen Staubsauger mit Anzeigemitteln für den momentanen Schmutzteilchen­ anfall sowie mit Sensormitteln zur Erfassung des Schmutzteilchenanfalls, beide im Handgriffbereich des Staubsaugers angeordnet,

Fig. 2 ein mögliches Schaltungsbeispiel für die auf die Lichtempfängersignale reagierende, elektrische Um­ schalteinrichtung mit zugeordneten Anzeigemitteln und

Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines kombinier­ ten Lichtsenders/Lichtempfängers in der Form eines sogenannten Reflexkopplers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung liegt darin, den jeweiligen Schmutz- oder Staubteilchenanfall beim Arbeiten mit einem Staubsauger meßtechnisch zu erfassen und als nicht stetige Anzeige, vorzugsweise durch das Aufleuchten von entsprechend angesteuerten Leuchtdioden in unterschied­ licher farbiger Strahlung (grün-rot) dem Benutzer mitzutei­ len bzw. stetig oder nicht stetig aus dem dem Grad des Staub­ teilchenanfalls abgeleitete Signale für die Leistungssteuerung des das Gebläse des Staubsaugers antreibenden Elektromotors 4 einzusetzen.

In Fig. 1 ist der Staubsaugerkörper mit 1 bezeichnet; er umfaßt bei dieser dargestellten Ausführungsform eines Boden­ staubsaugers mit flexibler Schlauchverlängerung ein Gehäuse 2, in welchem eine Staubbeuteleinrichtung 3, das vom Motor 4 angetriebene Gebläse 5 und gegebenenfalls eine elektrische oder elektronische Drehzahlsteuerung 6 angeordnet sind.

Bei 7 ist ein Anschluß an eine externe Stromversorgungs­ quelle (Netzanschluß) dargestellt; die Saugmündung 8 des Staubsaugers ist über eine flexible Kunststoff- oder Me­ talleitung 9, üblicherweise einen Wellschlauch o. dgl., mit einem starren Rohr 10 verbunden, an dessen Ende sich eine be­ liebige Saugbürste 11 oder ein ähnliches Gerät, beispiels­ weise auch ein Klopfsauger befindet. Am Übergang der flexib­ len Schlauchleitung 9 und dem starren Rohr 10 befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Handgriff 12, der von der Bedienungsperson beim Betrieb des Staubsaugers erfaßt wird.

In diesem Handgriff kann sich beispielsweise ein geeigneter Bedienungsknopf oder Schalter 13 befinden, der zur (manuel­ len) Umschaltung in eine jeweils andere Leistungsstufe von der Bedienungsperson kurzzeitig niedergedrückt wird. Hier­ durch ist es beispielsweise möglich, durch geeignete, emp­ findliche Membranmittel eine pneumatische Druckschwankung in einer separaten Steuerschlauchleitung zu erzeugen, was eine Umschaltung der Drehzahleinrichtung für den Elektromotor bewirkt. Angezeigt werden kann die jeweilige Leistungsstufe optisch beispielsweise durch eine Lichtleiste 27 am Staub­ saugergehäuse 2.

Gemäß einem Merkmal vorliegender Erfindung befinden sich an einer geeigneten Stelle, die von den angesaugten Schmutz-, Staub- oder Feststoffteilchen beim Arbeiten mit dem Staub­ sauger passiert wird, Sensormittel, die die jeweils noch anfallende Staubmenge, wie sie im vorliegenden ausschließ­ lich noch bezeichnet wird, erfassen und zur Auswertung durch optische Anzeigemittel weiterleiten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensormittel ausgebildet als im nahen Infrarotbereich arbeitende Lichtsender und Lichtempfän­ ger und angeordnet im Handgriffbereich 12; diese Stelle ist deshalb bevorzugt, weil beim Zerlegen des Staubsaugers das starre Rohr 10 vom Handgriff üblicherweise abgenommen werden kann - die flexible Schlauchverbindung 9 aber üb­ licherweise am Staubsauger verbleibt. Natürlich ist es mög­ lich, die Sensormittel beispielsweise auch an einer mit 14 bezeichneten Stelle unmitelbar im Einmündungsbereich der Schlauchverbindung mit dem Staubsaugergehäuse anzuordnen - ein solcher Anbringungsort eignet sich besonders auch für leichtere Hand-Staubsaugertypen, die insgesamt, bei außenlie­ gendem Staubbeutel, eher besenartig und ohne flexiblen Schlauch von der Bedienungsperson an einem Handgriff über das zu reinigende Material geführt werden.

Bevorzugt sind die als Sensormittel ausgebildeten Lichtemp­ fänger und Lichtsender nach Art eines sogenannten Reflex­ kopplers ausgebildet, bei welchem (siehe Fig. 3) in einem ge­ meinsamen Gehäuse 14 eine im gewünschten Frequenzbereich Licht (naher Infrarotbereich) emittierende Lumineszenzdiode 14 a sowie ein als Empfänger dienender Fototransistor 14 b so nebeneinander angeordnet sind, daß sie in dieselbe Richtung blicken.

Auf diese Weise ergibt sich durch die im Handgriffbereich an den als Reflexkoppler ausgebildeten Sensormitteln ent­ lang strömenden Feststoff- oder Schmutz- oder Staubteilchen 15 eine reflektierende Wirkung, so daß von der Lumineszenz­ diode des Reflexkopplers ausgesandte Licht auf den Empfänger zurückreflektiert wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß Lichtsender und Lichtempfänger in einem Gehäuse enthaltende, sogenannte Reflexkoppler für sich ge­ sehen bekannt sind (Halbleiter-Informationsdienst 7. 81 "Reflexkoppler CNY 70", herausgegeben von der AEG-Telefunken).

Üblicherweise werden solche Reflexkoppler eingesetzt zur Bewegungserfassung von Bandmaterial bei Bandgeräten, aber auch zur Drehzahlüberwachung u. dgl.

Es versteht sich, daß der optische Lichtsensor zur Erfassung des Staubanfalls aber auch so ausgebildet sein kann, daß Lichtsender und Lichtempfänger sich in einer für sich ge­ sehen bekannten Weise gegenüberliegen, so daß der optische Sensor auf Strahlenunterbrechung durch Feststoffteilchen oder Stäube anspricht, wobei lediglich eine entsprechende Auslegung der nachgeschalteten, in Fig. 2 genauer erläuter­ ten Auswerteschaltung vorgenommen zu werden braucht, da in diesem Falle bei geringem oder gar keinem weiteren Stauban­ fall der Lichtempfänger voll ausgesteuert ist, während er bei einer Reflexkoppleranordnung für diesen Fall nahezu kein Licht mehr empfängt.

Als dritte alternative Möglichkeit kann bei Einsatz eines Reflexkopplers auf der gegenüberliegenden Wandungsseite des Kanals, durch welchen die angesaugten Festteilchen oder Staubpartikel fließen, auch eine reflektierende Fläche, beispielsweise ein Spiegel angeordnet werden, wodurch sich dann wieder die gleichen Bedingungen einstellen wie für die gegenüberliegende Anordnung von Lichtsender und Lichtempfän­ ger. Man wird daher die Ausbildungen wählen, die für die überwiegende Art der anfallenden Stäube am besten geeignet ist.

Dem in Fig. 1 mit 17 bezeichneten optischen Sensor ist eine elektrische Umschalteinrichtung zur Ansteuerung optischer und/oder akustischer Anzeigemittel und/oder Leistungssteue­ rungsmittel nachgeschaltet, deren Aufbau in Fig. 2 im einzel­ nen dargestellt ist.

Von vorteilhafter Ausgestaltung vorliegender Erfindung ist dabei, daß die hauptsächlich optischen Anzeigemittel, die als grüne und rote Lumineszenzdiode ausgebildet sein können, ebenfalls im Bereich des Handgriffs an geeigneter Stelle so angeordnet sein können, daß sie beim Betrieb des Staubsau­ gers und Führen durch die Bedienungsperson in ihrer wech­ selnden Positionsanzeige leicht erkannt werden können. In Fig. 1 sind diese beiden optischen Anzeigemittel mit 18 a und 18 b bezeichnet.

Es versteht sich, daß aufgrund der Verfügbarkeit auch hoch integrierter Schaltungsmittel die elektrische Auswerte- und Umschalteinrichtung auch angrenzend an den optischen Sensor im Handgriff angeordnet sein können - es ist aber auch mög­ lich, diese im Gehäuse 2 des Staubsaugers bei 16 anzuordnen und entsprechende Signal- und Steuerleitungen dann im Well­ schlauch verlaufend anzuordnen, vorzugsweise gleich bei des­ sen Herstellung durch geeignetes Umspritzen o. dgl. Bei an­ deren Staubsaugertypen, die insgesamt von einem Handgriff gehalten und geführt werden, versteht es sich, die optische Leuchtanzeige für den jeweiligen Schmutzanfall oder den er­ reichten Reinigungsgrad dort anzuordnen, wo sie ohne erfor­ derliche Blickwendung durch den Benutzer leicht erkannt wer­ den kann. In der Darstellung der Fig. 1 sind entsprechende elektrische Leitungsverbindungen im Verlauf des Wellschlauches 9 zwischen optischem Sensor und der nachgeschalteten Auswerte­ schaltung mit 9 a bezeichnet.

Die Darstellung der Fig. 2 zeigt die elektrische Auswerte- und Umschalteinrichtung, die gleichzeitig auch den optischen Sensor 17, nämlich dessen Lumineszenzdiode 14 a sowie dessen als Lichtempfänger wirkenden Fototransistor 14 b mit Strom versorgt. Das gemeinsame Gehäuse ist in Fig. 2 durch die Umrandung 14′ angedeutet - man erkennt, daß von der Lumines­ zenzdiode 14 a ausgesandtes Licht entweder auf reflektierende Schmutzteilchen, Stäube 31 u. dgl. gelangt und als reflektier­ tes Streulicht 32 vom Fototransistor 14 b erfaßt oder eine Unterbrechung des direkten Strahlengangs 33 erfolgt und die gewonnenen Signale durch entsprechende Verstärkung zur Aus­ wertung aufbereitet werden. In Reihe mit der Lumineszenzdiode 14 a ist noch ein Festwiderstand 19 sowie ein einstellbarer Widerstand 20 geschaltet, desgleichen liegt der Fototran­ sistor 14 b über einen in diesem Fall als Emitterwiderstand ausgebildeten Widerstand 21 an Versorgungsspannung. Durch eine entsprechende Umschaltung des einstellbaren Widerstan­ des 20, der in der Darstellung der Fig. 2 als Trimmer ausge­ bildet ist, in drei verschiedene Positionen I, II und III bei­ spielsweise, die auch rastbar ausgebildet sein können, kann die Empfindlichkeit des Lichtsensors schon an dieser Stelle eingestellt werden, so daß man sofort an dieser Stelle eine Möglichkeit bekommt, den Schwellenwert der Ansprechempfind­ lichkeit entsprechend auszubilden.

Dem Fototransistor 14 ist über einen Kondensator 22 - vor­ zugsweise hohe Kapazität - ein Standardoperationsverstärker 23 nachgeschaltet, wodurch sich eine hochempfindliche und schnelle Analogschaltung zur Auswertung ergibt.

Auf vom Fototransistor empfangene oder nicht empfangene Licht­ einwirkung zurückzuführende Signale gelangen über den Kon­ densator 22 auf den invertierenden Eingang 23 a des Opera­ tionsverstärkers 23; der nicht invertierende Eingang 23 b ist über einen Festspannungsteiler aus den Widerständen 24 a und 24 b auf einen vorgegebenen Schwellenwert vorgespannt. Bei Identität der Widerstände 24 a und 24 b kann man beispielsweise die elektrische Schaltschwelle auf halbes Speisepotential legen und kommt so mit einer einzigen Versorgungsspannung aus.

Der Operationsverstärker ist über die Widerstände 25 a, 25 b - letzterer einstellbar - gegengekoppelt. An den Ausgang des Operationsverstärkers 23 ist der Triggereingang 26 a eines Kippgliedes angeschlossen, welches beispielsweise ein sogenannter CMOS-Dual-Monoflop 45 38 sein kann, von dem dann lediglich nur eine Hälfte ausgenutzt wird. Die Standzeit des so gebildeten Monoflops läßt sich durch entsprechende Dimensionierung eines von außen beschaltbaren Kondensators 28 einstellen, so daß bei Triggerung des Monoflops 26, die bei der dargestellten Schaltung dann auftritt, wenn der Foto­ empfänger Licht sieht, also Staubmengen über einen vorgege­ benen Schwellenwert in der von dem Staubsauger angesaugten Luft noch vorhanden sind, eine rote Anzeigeleuchte aufleuch­ tet, bei im wesentlichen staubfreier Ansaugluft eine grüne Anzeigeleuchte vom Monoflop 26 angesteuert wird. Eine Um­ kehrung der Schaltverhältnisse ergibt sich bei direkter Strahlengangauswertung.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die rote Anzeigeleuchte eine rotleuchtende LED 29, die grün auf­ leuchtende Anzeigeleuchte ist eine grünes Licht emittierende LED 30.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Monoflop 26 bzw. die ihn ansteuernden Schaltungselemente so ausgelegt, daß sich bezüglich des Rückschaltens aus dem roten, in diesem Fall also getriggerten Zustand des Monoflops 26 in den ungetrigger­ ten Zustand, in welchem die grüne LED 30 angesteuert ist, eine Verzögerungszeit von beispielsweise zwei Sekunden er­ gibt, wodurch der ganze Anzeigevorgang eindeutiger gemacht und auch beruhigt wird (gilt für den Fall eines Reflexkopp­ lereinsatzes).

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ergänzend an den Ausgang des die Lichtverhältnisse im Empfängerbereich auswertenden Block 26, der vorzugsweise ein Monoflop ist, aber auch ein bistabiles Schaltglied sein kann, so daß ein Rücksetzen durch den jeweils anderen erfaßten Zustand, was unter Umständen sogar bevorzugt sein kann, möglich ist, ein weiterer Auswerteblock 34 nachgeschaltet, der über Signal­ leitungen 34 a, 34 b mit den beiden Ausgängen des Schaltungs­ blocks 26 verbunden ist und daher parallel die gleichen Informationen über den Staubanfallsgrad zugeführt erhält. Der Block 34 dient der wahlweisen Leistungsansteuerung, Um­ schaltung und Führung des nachgeschalteten Elektromotors 4 für das Gebläse 5, wobei beliebige Kennliniengeneratoren oder auch digitale Schaltungselemente (Mikroprozessor) vor­ gesehen sein können, um die Leistung des Elektromotors 4 je nach Wunsch im Sinne der weiter vorn gemachten Erläute­ rungen ergänzend zu dem gemessenen Staubanfall zu steuern. Dienen die über die Verbindungsleitungen 34 a, 34 b zugeführ­ ten Signale einer unstetigen Umschaltung im Leistungsbereich, so kann durch eine wahlweise vorgesehene Signalverbindungs­ leitung 35, die dem Staubanfall entsprechende Signale im Schaltungsverlauf weiter vorn, also vor dem Schaltungsblock 26 mit digitalem Schaltverhalten abgreift, auch eine stetige Leistungsaussteuerung in Abhängigkeit zu dem gemessenen Staubanfall vorgenommen werden.

Gerade die Kombination der Anzeigemöglichkeiten für den Staubanfall in Verbindung mit einer entsprechend angepaßten Leistungssteuerung ergibt einen bezüglich der Reinigungs­ verhältnisse und des zu treffenden Reinigungsaufwandes in überzeugender Weise mitdenkenden Staubsaugers, wobei ergän­ zend zu der Leistungssteuerung über den Block 24, der natür­ lich auch, wie weiter vorn schon erwähnt, über eine Phasen­ anschnittsteuerung auf den Elektromotor 4 einwirken kann, gleichzeitig auch Arbeitsanweisungen über die optischen An­ zeigemittel der Bedienungsperson vermittelt werden.

Durch die dargestellte elektrische Auswerte- und Umschalt­ einrichtung ist über den Monoflop 26 mit seiner längeren Verzögerungszeit die rote Anzeige in ihrer Bedeutung, daß der gewünschte Reinlichkeitsgrad noch nicht erreicht ist, jederzeit nachtriggerbar - bei Ausbleiben von Stäuben oder Schmutzteilchen in ausreichender Schwellenmenge zur Erzie­ lung einer Umschaltung des Operationsverstärkers 23 ergibt sich dann ein Rückkippen des Monoflop 26 und die GUT-Anzeige über die grüne LED 30.

Ein Zusetzen des Lichtsensorbereichs etwa im Handgriff 12 durch die angesaugten Schmutzpartikel oder Stäube ist nicht zu befürchten, da in vorteilhafter Ausgestaltung die Ober­ fläche(n) des optischen Sensors mit der Innenwandung des Handgriffs abschließen und auch entsprechende transpa­ rente Abdeckungen noch vorgesehen sein können. Da das Rohr 10 vom Handgriff auch jederzeit leicht abnehmbar ist, kann man die in den Durchströmungskanal blickenden Oberflächen des optischen Sensors auch leicht durch Überstreichen mit einem Finger oder mit einem geeigneten Reinigungsmittel ge­ legentlich säubern.

Die Empfindlichkeitseinstellung, beispielsweise in Schwellen­ werten, kann durch die Vorgabe des Diodenstroms über den Einstellwiderstand 20 erfolgen oder auch durch eine ent­ sprechende Verstärkungseinstellung im Gegenkopplungsbereich des Widerstandes 25 b.

Claims (13)

1. Staubsauger für Industrie und Haushalt, mit einem Gehäuse und einem ein den Arbeitsunterdruck erzeugendes Gebläse antreiben­ den Elektromotor, gegebenenfalls mit Handführungsmitteln für die Bewegung einer Saugdüse über das zu reinigende Material, wobei im Bereich eines beim Arbeiten des Staubsaugers von den aufge­ nommenen Feststoffteilchen, Stäuben, Fäden u. dgl. durchström­ ten Saugkanals ein aus einem Lichtsender (14 a) und einem Licht­ empfänger (14 b) bestehender optischer Sensor angeordnet und dem Lichtempfänger (14 b) zur Leistungsumschaltung des Elektromotors (4) eine Umschalt- und Auswerteeinrichtung (23, 26) nachgeschaltet ist, die zu Steuerungszwecken die sich je nach der Menge der an­ gesaugten Teilchen und Stäube ergebende Änderung in der Licht­ übertragungscharakteristik vom Lichtsender zum Lichtempfänger erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (14 a) eine Leuchtdiode ist, deren durch sie fließender Strom durch einen Vorschaltwiderstand (20) zur Empfindlichkeitseinstellung verän­ derbar ist und daß dem Lichtempfänger (Fototransistor 14 b) eine nachtriggerbare monostabile Kippschaltung (26) als Verzögerungsschaltung nachgeschaltet ist, der Schwellwertmittel für das Sauberkennungssignal vom Lichtempfänger zugeordnet sind.

2. Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Ausgang der monostabilen Kippschaltung (26) zur Staubanzeige zusätzlich optische (rote oder grüne Leuchtdioden) und/oder akustische Anzeigemittel (29, 30) angesteuert sind.

3. Staubsauger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die monostabile Kippschaltung (26) Teil einer dem Fototransistor (14 b) als Lichtempfänger nachgeschal­ teten Umschalt- und Auswerteeinrichtung (23, 26) ist, die so ausgebildet ist, daß vom optischen Sensor (17) detektierte Schmutz- und Staubteilchen sofort eine Um­ schaltung bzw. Rückschaltung der Anzeigemittel in die Warnposition (rote Leuchtdiode 29) bewirken, der Über­ gang auf die eine hinreichende Säuberung angebende Gut- Anzeige (grüne Leuchtdiode 30) für eine vorgegebene Zeit­ dauer (2 sec) verzögert erfolgt.

4. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Lichtsender (14 a) Licht im nahen Infrarotbereich emittierende Leuchtdiode und der zuge­ ordnete Fototransistor (14 b) als Lichtempfänger unter Bildung eines Reflexkopplers in einem gemeinsamen Ge­ häuse (14) so angeordnet sind, daß sie zur Auswertung das von den Schmutzteilchen oder Stäuben reflektierte Licht in die gleiche Richtung blicken.

5. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der optische Sensor (17) in dem zwischen einem flexiblen Schlauch (9) und dem starren Rohr (10) mit endseitiger Saugbürste angeordneten Handgriff (12) des Staubsaugers angeordnet ist.

6. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den optischen Sensor (17) bilden­ den Lichtsender und Lichtempfänger angrenzend zum Durch­ strömungskanal für die angesaugten Schmutzteilchen und Stäube einander gegenüberliegend angeordnet sind derart, daß der optische Sensor (17) auf eine durch die Stäube bewirkte Unterbrechung des direkten Strahlenganges zwi­ schen Sender und Empfänger anspricht.

7. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sender- und Empfängerseite des opti­ schen Sensors (17) bündig mit der Innenwandung des Durch­ strömungskanals abschließen.

8. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Fototransistor (14 b) als Lichtempfän­ ger ein Verstärker (Operationsverstärker 23) nachge­ schaltet ist, dessen Ausgang mit der monostabilen Kipp­ schaltung (26) verbunden ist, und daß die beiden Ausgänge der monostabilen Kippschaltung mit der roten oder grünen Leuchtdiode (29, 30) als optische Anzeigemittel verbun­ den sind.

9. Staubsauger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (Verweilzeit im metastabilen Zu­ stand) der monostabilen Kippschaltung (26) so bemessen ist, daß bei erneutem Staubanfall eine Nachtriggerung ohne vorherige Rückschaltung möglich ist.

10. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die der monostabilen Kippschaltung (26) zugeordneten Schwellwertmittel durch Vorspannungs­ widerstände (24 a, 24 b) des dem Fototransistor (14 b) nachgeschalteten Operationsverstärkers (23) gebildet sind.

11. Staubsauger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schwellwertbildenden Mittel mit dem einen Eingang (23 b) des Operationsverstärkers und die vom Fototransi­ stor (14 b) stammenden Staub- oder Schmutzteilchen- Signale über einen Kondensator (22) auf den anderen Ein­ gang (23 a) des Operationsverstärkers (23) gelangen.

12. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß parallel zu den optischen Anzeigemit­ teln (rote und grüne Leuchtdiode 29, 30) unter Auswer­ tung des an dieser Stelle vorliegenden unstetigen Signals bzw. unter Auswertung von stetigen, dem jeweiligen Staub­ anfall proportionalen Signalen ein Schaltungsblock (34) zur Leistungsumschaltung des das Gebläse (5) antreiben­ den Elektromotors (4) vorgesehen ist.

13. Staubsauger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltungsblock (34) zur Leistungsumschaltung des Elektromotors (4) Kennliniengeneratoren zu dessen Ansteuerung mit beliebigen zeit- und staubanfallpropor­ tionalen Leistungsansteuerungswerten zugeordnet sind.