ES2869453T3 - Afeitadora eléctrica - Google Patents
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Abstract
Una afeitadora eléctrica (1) que comprende: - una unidad (3) de corte; - un motor (4) eléctrico dispuesto para accionar la unidad (3) de corte; - un detector (14) de carga dispuesto para medir al menos un parámetro eléctrico indicativo de un consumo de energía del motor (4) para obtener un valor medido; - un controlador (16) dispuesto para controlar una tensión promedia a través del motor (4) en función del valor medido, el controlador (16) que está dispuesto para conmutar la tensión promedia entre un primer nivel de tensión promedia y un segundo nivel de tensión promedia, el segundo nivel de tensión promedia que es mayor que el primer nivel de tensión promedia, caracterizado por que el controlador (16) está dispuesto para: - cambiar la tensión promedia del primer nivel de tensión promedia al segundo nivel de tensión promedia si el valor medido supera un primer valor umbral (TH TH), y - cambiar la tensión promedia del segundo nivel de tensión promedia de nuevo al primer nivel de tensión promedia si el valor medido se ha mantenido por debajo de un segundo valor umbral (TH_TL) durante un período (31) de tiempo predefinido después de un momento en el que el valor medido ha caído por debajo de dicho segundo valor umbral (TH_TL), en donde dicho segundo valor umbral (TH_TL) es mayor que dicho primer valor umbral (TH_TH).
Description
DESCRIPCIÓN
Afeitadora eléctrica
Campo de la invención
La invención se refiere a aparatos domésticos y más en concreto a una afeitadora eléctrica.
Antecedentes de la invención
En la actualidad, se encuentran disponibles muchas afeitadoras diferentes. Hay afeitadoras disponibles para afeitarse la barba o el vello de otras partes del cuerpo. Algunas afeitadoras están diseñadas para el cuerpo masculino y otras para el cuerpo femenino y algunas para ambos. Además de las afeitadoras para humanos, en el mercado hay afeitadoras para animales que son especialmente adecuadas para afeitar animales como perros. La presente solicitud se refiere tanto a aparatos para humanos como para no humanos.
Para afeitar el vello humano, existe una velocidad óptima de los cortadores. Para los sistemas de afeitado giratorios, esta velocidad está en el rango de 1800 a 2200 rpm. Se han descrito afeitadoras que detectan la presencia de piel a través de un conmutador de presión o un sensor de proximidad que enciende la afeitadora cuando detecta contacto con la piel para prolongar la vida útil de la batería. Este encendido debe tener lugar antes de que los cabezales de afeitado entren en contacto con la piel, porque mover la afeitadora sobre la piel cuando está apagada es incómodo debido a los tirones y enganchones. Sin embargo, el uso de un sensor de proximidad para lograr el encendido de la afeitadora justo antes del contacto con la piel requiere componentes adicionales.
El documento US 2012/0024552 A1 divulga una herramienta eléctrica, en concreto una cortadora de césped, que incluye un motor, una unidad de detección de carga del motor y una unidad de fuente de alimentación del motor. La unidad de fuente de alimentación del motor cambia una cantidad de tensión de accionamiento en función de la carga del motor detectada por la unidad de detección de carga del motor. En concreto, la tensión de accionamiento se cambia de un valor menor a un valor mayor cuando la carga del motor detectada es mayor que un primer umbral, y la tensión de accionamiento se cambia del valor mayor de nuevo al valor menor cuando la carga del motor detectada es menor que un segundo umbral menor que el primer umbral. Por tanto, la unidad de fuente de alimentación reduce la cantidad de potencia eléctrica de accionamiento cuando determina que el motor funciona al ralentí.
El documento US 5,367,599 divulga una afeitadora eléctrica provista de un motor que acciona una cortadora, y provista además de un circuito sensor de corriente del motor y un circuito de cálculo que procesa una salida del circuito sensor de corriente del motor. En base a la corriente del motor medida, el circuito de cálculo calcula el grosor de los pelos de la barba del usuario y establece la velocidad de giro del motor a un valor menor en el caso de pelos de barba relativamente finos y a un valor mayor en el caso de pelos de barba relativamente gruesos.
El documento US 5,671,535 divulga un aparato de afeitar que comprende al menos una unidad de corte que tiene un miembro de corte externo y un miembro de corte interno que pueden girar por medio de un motor eléctrico. El aparato comprende una unidad de control para controlar la velocidad del motor en función del tiempo transcurrido durante una operación de afeitado, una frecuencia de corte de la unidad de corte y/o una fuerza de contacto con la piel. La frecuencia de corte se mide mediante un micrófono que detecta el sonido de corte de la unidad de corte. La fuerza de contacto con la piel se mide mediante una pluralidad de sensores de galgas extensométricas.
Resumen de la invención
Es un objeto de la invención proporcionar una afeitadora que reduzca el consumo de energía en ausencia de piel, sin el uso de un sensor de distancia. Para este propósito, de acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona una afeitadora eléctrica que comprende una unidad de corte, un motor eléctrico dispuesto para accionar la unidad de corte y un detector de carga dispuesto para medir al menos un parámetro eléctrico indicativo de un consumo de energía del motor para obtener un valor medido. La afeitadora eléctrica también comprende un controlador dispuesto para controlar una tensión promedia en el motor en función del valor medido. El controlador está dispuesto para conmutar la tensión promedia entre un primer nivel de tensión promedia y un segundo nivel de tensión promedia, el segundo nivel de tensión promedia que es mayor que el primer nivel de tensión promedia, el controlador que está dispuesto para:
- conmutar la tensión promedia del primer nivel de tensión promedia al segundo nivel de tensión promedia si el valor medido supera un primer valor umbral, y
- conmutar la tensión promedia del segundo nivel de tensión promedia de nuevo al primer nivel de tensión promedia si el valor medido se ha mantenido por debajo de un segundo valor umbral durante un período de tiempo predefinido después de un momento en el que el valor medido ha caído por debajo del segundo valor umbral, en donde el segundo valor umbral es mayor que el primer valor umbral.
Al medir el consumo de energía del motor, el detector de carga es capaz de detectar el contacto con la piel, asumiendo que en el caso de contacto con la piel, la potencia utilizada por el motor es relativamente alta. Entonces, sencillamente midiendo un parámetro eléctrico, como la corriente a través del motor, se detecta el contacto con la piel sin la necesidad de un sensor de distancia adicional.
La afeitadora eléctrica puede comprender un conmutador controlable dispuesto para interrumpir una tensión suministrada a través del motor, en donde el controlador está dispuesto para encender y apagar el conmutador controlable por medio de una señal de control modulada por ancho de pulso, cuyo ciclo de trabajo determina la tensión promedia en el motor. Al variar el ciclo de trabajo, la tensión promedia aplicada a través del motor se puede variar usando un controlador digital sencillo pero consistente.
En un modo de realización, la afeitadora eléctrica comprende además un convertidor analógico a digital dispuesto para recibir el valor medido del detector de carga y convertir el valor medido en una señal de salida digital para que sea procesada por el controlador.
En un modo de realización, el período de tiempo predefinido se encuentra en un rango entre 1 y 3 segundos, pero son posibles otros períodos, más largos o más cortos. Este período puede elegirse para que sea lo suficientemente largo para evitar "falsos positivos", de modo que las desviaciones de corriente que se produzcan durante el contacto con la piel no provoquen un cambio de la tensión promedia aplicada.
En un modo de realización, el controlador está dispuesto para esperar a un primer activador de calibración y, después de recibir el primer activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el segundo nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación,
- muestrear el valor medido durante un primer período de muestreo predefinido para obtener un primer número de muestras, y luego
- promediar el primer número de muestras para obtener el segundo valor umbral.
Al determinar el segundo valor umbral durante un procedimiento de calibración, es posible optimizar el segundo valor umbral y ser menos dependiente de las fluctuaciones resultantes, por ejemplo, debido a una tensión o temperatura de batería menores.
El segundo valor umbral se puede obtener promediando el primer número de muestras para obtener un primer valor promedio y agregando un primer valor de compensación predeterminado al primer valor promedio. Agregar un valor de compensación al primer valor promedio dará como resultado la conmutación de la tensión promedia a través del motor solo cuando la corriente de carga se ha mantenido por debajo de un nivel que es suficientemente mayor que un valor nominal. De esta forma, se evitan conmutaciones no deseadas demasiado frecuentes debido a fluctuaciones en la corriente de carga.
En un modo de realización, el controlador está dispuesto para esperar a un segundo activador de calibración y, después de recibir el segundo activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el primer nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación,
- muestrear el valor medido durante un segundo período de muestreo predefinido para obtener un segundo número de muestras, y luego
- promediar el segundo número de muestras para obtener el primer valor umbral.
El primer valor umbral se puede obtener promediando el segundo número de muestras para obtener un segundo valor promedio y agregando un segundo valor de compensación predeterminado al segundo valor promedio.
El primer y/o segundo activador de calibración puede ser una señal de encendido del controlador. De esta forma, la calibración se realiza cada vez que se enciende la afeitadora. Como alternativa, la afeitadora puede comprender un conmutador de calibración acoplado al controlador, el primer y/o segundo activador de calibración que es generado por el conmutador de calibración tras la activación del conmutador de calibración por un usuario.
En un modo de realización específico, el controlador está dispuesto para esperar a un activador de calibración y, después de recibir el activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el segundo nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación,
- muestrear el valor medido durante un primer período de muestreo predefinido para obtener un primer número de muestras, y luego
- promediar el primer número de muestras para obtener un primer valor promedio y agregar un primer valor de compensación predeterminado al primer valor promedio para obtener el segundo valor umbral, y posteriormente
- establecer la tensión promedia en el primer nivel de tensión promedia después del primer período de muestreo predefinido, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor, y luego
- muestrear el valor medido durante un segundo período de muestreo predefinido para obtener un segundo número de muestras, y luego
- promediar el segundo número de muestras para obtener un segundo valor promedio y agregar un segundo valor de compensación predeterminado al segundo valor promedio para obtener el primer valor umbral.
Al determinar primero el segundo valor umbral y, posteriormente, el primer valor umbral, el nivel de tensión promedia primero debe establecerse en el nivel de tensión promedia mayor (es decir, el segundo nivel de tensión promedia) y, posteriormente, en el nivel de tensión promedia menor (es decir, el primer nivel de tensión promedia). Con arreglo a este orden, se minimizará el tiempo total de calibración. Sin embargo, hay que señalar que también es posible determinar primero el primer valor umbral y posteriormente el segundo valor umbral.
La afeitadora eléctrica puede comprender una batería recargable para suministrar la potencia al motor. Como alternativa, la afeitadora puede conectarse a la red eléctrica para alimentar el motor. También son posibles combinaciones.
La afeitadora eléctrica puede ser una maquinilla de afeitar eléctrica o puede ser una rasuradora.
En las reivindicaciones adjuntas se dan otros modos de realización preferidos del dispositivo y método de acuerdo con la invención.
Breve descripción de los dibujos
Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes y se aclararán más con referencia a los modos de realización descritos a modo de ejemplo en la siguiente descripción y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: La figura 1 es una vista en perspectiva de una afeitadora de acuerdo con un modo de realización de la invención; La figura 2 muestra esquemáticamente los componentes eléctricos de la afeitadora de la figura 1;
La figura 3 muestra un gráfico de la corriente medida por el detector de carga durante una prueba de la afeitadora 1 de acuerdo con un modo de realización;
La figura 4 muestra un gráfico de un ejemplo del nivel de tensión promedia en el motor en función del tiempo;
La figura 5 muestra un ejemplo del detector de carga junto con el motor 4 y el convertidor AD;
La figura 6 muestra esquemáticamente parte de un modo de realización adicional en el que un motor sin escobillas (ECM) conmutado electrónicamente está dispuesto en la afeitadora;
La figura 7 muestra esquemáticamente los componentes eléctricos de la afeitadora de acuerdo con otro modo de realización;
La figura 8A muestra un gráfico de una corriente medida a través del motor de la afeitadora de acuerdo con un modo de realización;
La figura 8B muestra un gráfico del nivel de tensión promedia controlada para producir la corriente medida de la figura 8A;
La figura 9 muestra un ejemplo de un pulso creado por un microprocesador digital que puede usarse para conmutar el conmutador controlable; y
La figura 10 muestra un gráfico de una tensión de motor modulada por ancho de pulso que es el resultado de la conmutación del conmutador controlable cuando el conmutador está siendo controlado por la señal mostrada en la figura 9.
Las figuras son puramente esquemáticas y no están dibujadas a escala. En las figuras, los elementos que corresponden a elementos ya descritos pueden tener los mismos números de referencia.
Descripción detallada de modos de realización
La figura 1 es una vista en perspectiva de una afeitadora 1 de acuerdo con un modo de realización de la invención. La afeitadora 1 comprende una carcasa 2 y una unidad 3 de corte. Dentro de la carcasa se encuentra un motor 4 eléctrico que está dispuesto para accionar la unidad 3 de corte. Los circuitos 5 de control y una batería 6 también se encuentran en la carcasa 2. Los circuitos 5 de control están dispuestos para controlar el motor 4 controlando una tensión promedia aplicada a través del motor 4.
La figura 2 muestra esquemáticamente los componentes eléctricos de la afeitadora de la figura 1. Como puede apreciarse en la figura 2, la batería 6 está conectada al motor 4 mediante un conmutador 12 de ENCENDIDO/APAGADO y un conmutador 13 controlable. Un detector 14 de carga está dispuesto entre el motor 4 y tierra. Además, la afeitadora 1 comprende un convertidor 15 AD y un controlador 16. El conmutador 13 controlable, el detector 14 de carga, el convertidor 15 AD y el controlador 16 constituyen los circuitos 5 de control mostrados en la figura 1. La batería 6 puede proporcionar una tensión entre 3,7 y 4,4 voltios, pero también son posibles otros valores como 1,2 o 1,5 voltios.
El detector 14 de carga está dispuesto para medir un consumo de energía del motor 4 midiendo una corriente de carga. La corriente a través del motor 4 se puede utilizar como parámetro de entrada detectado para el convertidor 15 AD. Un método más exacto sería calcular el consumo de energía del motor midiendo tanto la corriente a través del motor 4 como la tensión a través del motor 4, sin embargo, debido a la característica plana del motor 4, la corriente a través del motor 4 es un valor suficientemente bueno.
El convertidor 15 AD está dispuesto para recibir un valor real de la corriente del motor desde el detector 14 de carga y convertir los valores analógicos recibidos en valores digitales. El controlador 16 recibe los valores digitales y los procesará. El controlador 16 está dispuesto para controlar la tensión promedia a través del motor 4 encendiendo y apagando el conmutador 13 controlable variando el ciclo de trabajo, o variando las tensiones de pico. El conmutador 13 controlable puede ser un transistor o cualquier otro tipo de conmutador que pueda conmutarse con una señal de control eléctrica. El controlador 16 está dispuesto para conmutar la tensión promedia aplicada a través del motor 4 entre un primer nivel de tensión promedia y un segundo nivel de tensión promedia, el segundo nivel de tensión promedia que es mayor que el primer nivel de tensión promedia. El controlador 16 está dispuesto para conmutar la tensión promedia del primer nivel de tensión promedia al segundo nivel de tensión promedia si la corriente de carga excede un primer valor umbral TH_TH, y para conmutar la tensión promedia del segundo nivel de tensión promedia al primer nivel de tensión promedia si la corriente de carga cae por debajo de un segundo valor umbral TH_TL y permanece por debajo del segundo valor umbral TH TL durante un período de tiempo predefinido.
En un modo de realización, cuando el usuario enciende la afeitadora 1, la afeitadora 1 comienza a funcionar al nivel de tensión promedia más bajo, es decir, el primer nivel de tensión promedia. Se puede elegir el primer nivel de tensión promedia de modo que aún sea cómodo para colocar la afeitadora sobre la piel. En un modo de realización, la figura 3 muestra un gráfico de la corriente medida por el detector 14 de carga durante una prueba de la afeitadora 1 de acuerdo con un modo de realización. La figura 4 muestra un gráfico del nivel de tensión promedia en el motor 4 en función del tiempo. Como puede apreciarse en la figura 3, la corriente excede el umbral TH TH en un tiempo t6. En ese momento, la tensión promedia se conmuta del nivel de tensión promedia bajo al nivel de tensión promedia alto, véase la figura 4. Durante el afeitado, la corriente de carga fluctuará debido a las fluctuaciones en la carga experimentadas por la unidad 3 de corte y el motor 4. En un momento t7, la corriente de carga cae por debajo del umbral TH_TL. La corriente de carga permanece por debajo de este umbral TH_TL como se puede apreciar en la figura 3. En un momento t8, después de un período de tiempo predefinido de t8-t7, el controlador 16 conmutará el motor al nivel de tensión promedia bajo nuevamente, véase la figura 4. Se cree que la caída de la corriente de carga en t7 se debe a la retirada de la afeitadora 1 de la piel (por ejemplo, la barba) del usuario. Sin embargo, solo después de que la corriente de carga haya estado por debajo del umbral TH_TL durante un tiempo suficiente, se puede concluir que la afeitadora se ha retirado de la piel. En un modo de realización, el período de tiempo predefinido se encuentra en un rango entre 1 y 3 segundos, pero son posibles otros períodos, más largos o más cortos. El fabricante puede definir los valores para el período de tiempo predefinido durante las pruebas de laboratorio. Se pueden almacenar múltiples valores para el período de tiempo predefinido en una memoria en la afeitadora 1 , que deben ser seleccionados por el usuario por medio de una interfaz de usuario o un medio de ajuste que funciona manualmente.
Mediante el uso de un método de detección para determinar el consumo de energía real del motor, la afeitadora 1 puede detectar sin ningún sensor adicional que los cabezales de afeitado de la unidad de corte están en contacto con la piel y están afeitando. Cuando el controlador 16 detecta el contacto con la piel, la afeitadora 1 se conmuta al nivel de tensión promedia mayor para afeitar. El nivel de tensión promedia mayor puede ser un nivel de tensión promedia máximo posible para la afeitadora 1 o, como alternativa, el nivel de tensión promedia mayor puede ser menor que el nivel de tensión promedia máximo, dependiendo de la afeitadora y/o el usuario. Mediante el uso de un método de detección para determinar el consumo de energía real del motor durante este nivel de tensión promedia mayor, se puede detectar cuando el usuario se ha retirado la afeitadora 1 de la piel y la afeitadora 1 puede descender nuevamente al nivel de tensión promedia de mayor eficiencia energética. Cuando el usuario apaga la afeitadora 1, la afeitadora 1 se detendrá.
En un modo de realización, el controlador 16 es un microprocesador dispuesto para regular (es decir, controlar) la velocidad del motor 4 usando modulación de ancho de pulso (PWM). Sin embargo, dentro de las limitaciones de usar un procesador de coste relativamente bajo, la regulación de la tensión del motor es relativamente lenta; un valor práctico de la PWM es, por ejemplo, 8kHz.
La figura 5 muestra un ejemplo del detector 14 de carga junto con el motor 4 y el convertidor 15 AD. El detector 14 de carga comprende una primera resistencia 51 acoplada entre el motor 4 y tierra, una segunda resistencia 52 acoplada al motor 4 y una entrada del convertidor 15 AD. Entre la entrada del convertidor 15 AD y tierra, se acopla un condensador 53. El convertidor 15 AD recibirá una tensión que se relaciona directamente con la tensión sobre la resistencia 51 y por tanto con la tensión sobre el motor 4, asumiendo que la segunda resistencia 52 es suficientemente grande. La segunda resistencia 52 forma un filtro de paso bajo junto con el condensador 53. La adición de este filtro ayudará a establecer una medición de corriente estable y evitará un "zumbido" acústico del aparato. Los valores prácticos para la primera resistencia 51, la segunda resistencia 52 y el condensador 53 son R1=0,5ohmios, R2=1000ohmios, C1=10microfaradios con una tensión promedia del motor Va en un rango de 3,7 a 4,2 voltios. El convertidor 15 AD está dispuesto para muestrear los valores de tensión recibidos y convertirlos en valores digitales
para ser procesados por el controlador 16. El convertidor 15 AD puede ser un dispositivo separado pero como alternativa puede estar integrado en un solo procesador junto con el controlador 16.
El modo de realización descrito con referencia a la figura 2 puede aplicarse a un motor de CC con escobillas que se controla con PWM y con el conmutador 13 único. La figura 6 muestra esquemáticamente parte de un modo de realización adicional en el que un motor 61 sin escobillas (ECM) conmutado electrónicamente está dispuesto en la afeitadora 1, cuya velocidad es controlada por otro controlador 62. El motor 61 ECM comprende N bobinas 611, 612, 613 y N conmutadores 615, 616, 617, con N que es 3 o más. Hay que señalar que la figura 6 muestra un esquema simplificado y que el motor 61 ECM puede tener una configuración en estrella o triángulo. El controlador 62 adicional está dispuesto para controlar el motor 61 ECM mediante la conmutación secuencial de las bobinas 611, 612, 613 individuales. Se pueden usar pases por cero de las bobinas 611, 612, 613 para determinar la velocidad del motor 61 y controlar la conmutación, pero esta no es la solución más práctica. Un método más consistente y de bajo coste para determinar el consumo de energía del motor 61 ECM es medir la corriente que ingresa al motor 61 antes o después de la acción de dividir señales e introducirlas en las bobinas individuales. El punto 64 de medición y el punto 65 de medición indican posibles puntos en los que puede disponerse el detector 14 de carga. Debido a la naturaleza de conmutación del motor 61 ECM, también en este modo de realización, el filtro de paso bajo descrito en la figura 5 ayudará a mejorar el funcionamiento de la afeitadora 1.
La detección de la condición de activación para pasar del modo de potencia baja a alta puede de manera más sencilla basarse en la potencia consumida absoluta o el nivel de corriente de carga. Sin embargo, esto puede ser sensible a variaciones por producto individual y variaciones a lo largo del tiempo. Cuando se implementa de esta sencilla manera, puede que no sea un método muy consistente. Para solucionar estas variaciones, la afeitadora de acuerdo con un modo de realización está dispuesta para determinar los valores umbrales TH TH y TH TL relevantes mencionados anteriormente, en un procedimiento de calibración.
La figura 7 muestra esquemáticamente los componentes eléctricos de la afeitadora 1 de acuerdo con otro modo de realización. La afeitadora 1 comprende un conmutador 72 de calibración acoplado al controlador 16. El conmutador 72 de calibración puede ser un botón en la carcasa 2 de la afeitadora 1 que un usuario debe presionar para activar el procedimiento de calibración. Como indica la línea 73 discontinua, el conmutador 72 de calibración puede pasar por alto el conmutador 12 de ENCENDIDO/APAGADO. En ese caso, el usuario puede activar el procedimiento de calibración también cuando la afeitadora 1 no está activada.
En un modo de realización, el controlador 16 está dispuesto para esperar a un primer activador de calibración y, después de recibir el primer activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia al segundo nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor, y luego
- muestrear el valor medido durante un primer período de muestreo predefinido para obtener un primer número de muestras, y luego
- promediar el primer número de muestras para obtener el segundo valor umbral.
Al determinar el segundo valor umbral durante un procedimiento de calibración, es posible optimizar el segundo valor umbral y ser menos dependiente de las fluctuaciones causadas, por ejemplo, por una tensión o temperatura de la batería más bajas. El segundo valor umbral se puede obtener promediando el primer número de muestras para obtener un primer valor promedio y agregando un primer valor de compensación predeterminado al primer valor promedio. Agregar un valor de compensación al primer valor promedio dará como resultado la conmutación de la tensión a través del motor solo cuando la corriente de carga se ha mantenido por debajo de un nivel que es suficientemente mayor que el valor nominal. De esta forma, se evitan conmutaciones no deseadas demasiado frecuentes debido a fluctuaciones en la corriente de carga.
En un modo de realización, el controlador está dispuesto para esperar a un segundo activador de calibración y, después de recibir el segundo activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el primer nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor, y luego
- muestrear el valor medido durante un segundo período de muestreo predefinido para obtener un segundo número de muestras, y luego
- promediar el segundo número de muestras para obtener el primer valor umbral.
El primer valor umbral se puede obtener promediando el segundo número de muestras para obtener un segundo valor promedio y agregando un segundo valor de compensación predeterminado al segundo valor promedio.
La figura 8A muestra un gráfico de una corriente medida a través del motor 4 de la afeitadora 1 de acuerdo con un modo de realización. La afeitadora 1 en este ejemplo se controló de la manera indicada por la figura 8B, que muestra un gráfico del nivel de tensión promedia controlado. Después de encender la afeitadora 1, en el momento t0, el nivel de tensión promedia se establece en el ajuste de tensión más alto. Como puede apreciarse en la figura 8A, cuando se
aplica una tensión al motor 4, la corriente inicial no refleja los valores nominales de funcionamiento, pero tiene un comportamiento de arranque distinto. Este efecto de arranque debe tenerse en cuenta al calibrar los valores umbrales para el algoritmo de conmutación. Por tanto, el controlador 16 esperará a que desaparezca el efecto de arranque del motor, hasta t1 (normalmente 200ms), antes de que se obtenga un primer número de muestras. Dicho de otro modo, el controlador espera a que se estabilice la corriente del motor. Durante un primer período de muestreo si_H, la corriente de carga se mide repetidamente para obtener el primer número de muestras. Para el ajuste alto (si_H puede ser normalmente 300ms) p. Se pueden tomar 5 muestras dentro del período si_H. En un momento t3, el valor umbral para cambiar a un nivel bajo (TH_TL) se determina tomando la corriente promedia medida y sumando un valor de compensación O_TL. Si el convertidor 15 AD y un microcontrolador digital de 8 bits se utilizan para el controlador 16, para producir el nivel de tensión promedia deseado, la corriente promedia medida puede tener un valor de 160, y después de agregar un valor de compensación de 3 se obtiene un umbral TH_TL igual a 163. En un momento t3, el motor 4 se establece en el ajuste bajo (por ejemplo, 160 en un rango de 8 bits). En este momento, durante un intervalo igual a t4-t3 (normalmente 200ms), se permite que la corriente del motor se establezca en un valor de funcionamiento nominal para este nuevo ajuste. A continuación, de t4 a t5, durante un segundo período de muestreo si_L, se mide un segundo número de muestras. El período de tiempo si_L puede ser normalmente de 300ms y sobre ese intervalo de muestreo, por ejemplo, se pueden adquirir 5 muestras. En el momento t5 o después, el valor umbral para cambiar a alto (TH_TH) se determina tomando la corriente promedia medida y sumando un valor de compensación O_TH. Con la presencia del convertidor 15 AD y los ajustes mencionados anteriormente, un valor medido puede ser 140, al que se suma un valor de compensación de 10 que da como resultado un TH_TH de 150. Dependiendo de la sensibilidad solicitada, los valores para los valores de compensación O_TL y O_TH pueden variar entre 1,5 y 4% de los valores nominales de funcionamiento.
Para minimizar el tiempo que se necesita para la calibración, se puede determinar primero el valor TH_TL umbral alto, seguido de la determinación del valor TH_TH umbral bajo. Al aplicar la tensión promedia más alta directamente en el arranque, el efecto de arranque desaparece más rápido. Sin embargo, como alternativa, el umbral TH_TH bajo puede determinarse primero.
Para saber cuándo la corriente del motor se ha estabilizado en los valores nominales de funcionamiento, se podrían utilizar diferentes técnicas. Se podría hacer un gráfico de la corriente del motor en función del tiempo (como la figura 8A) y, a partir de ese gráfico, el fabricante puede determinar el período de tiempo (por ejemplo, t1-t0) después del cual la corriente del motor se ha estabilizado a un nivel específico. Como alternativa, se pueden tomar muestras de la corriente de carga y se pueden calcular las desviaciones. Si la desviación de, por ejemplo, las últimas 5 muestras están dentro de ciertos límites, como menos del 12% de un valor de corriente nominal, se podría concluir que la corriente del motor se ha estabilizado al nivel solicitado.
Como se mencionó anteriormente, el controlador 16 puede estar dispuesto para controlar la tensión promedia a través del motor 4 mediante la aplicación de una tensión modulada por ancho de pulso a través del motor 4. La figura 9 muestra un ejemplo de un pulso creado por un microprocesador digital que puede usarse para conmutar el conmutador 13 controlable. La figura 9 muestra una señal 91 de control del microprocesador 16. La figura 10 muestra un gráfico de una tensión 95 de motor modulada por ancho de pulso que es el resultado de la conmutación del conmutador 13 controlable cuando está siendo controlado por la señal 91 que se muestra en la figura 9. Como puede apreciarse, la tensión varía entre cero y un valor máximo Vm, que puede corresponder a la tensión de la batería.
En las figuras 9 y 10, un ciclo de trabajo se indica mediante el número de referencia 92, mientras que el número de referencia 93 indica un tiempo de ciclo. El término ciclo de trabajo describe la proporción de tiempo "encendido" con respecto al intervalo o período de tiempo regular. El ciclo de trabajo puede expresarse en porcentaje, siendo 100% completamente ENCENDIDO. Aplicando la señal 91 al conmutador 13 controlable, la tensión aplicada al motor 4 se enciende y apaga intermitentemente. Esto se puede hacer relativamente rápido (por ejemplo, a 10kHz), controlando el tiempo de encendido de un período. Por tanto, en este caso, la relación entre el ciclo de trabajo y el tiempo del ciclo es el parámetro controlado. Una tensión promedia Va alimentada al motor 4 se puede controlar encendiendo y apagando el conmutador 13 entre la batería 6. Si, por ejemplo, el ciclo de trabajo es del 50%, la tensión promedia será igual a 0,5xVm. Cuanto más tiempo esté encendido el conmutador 13 en comparación con los períodos de apagado, mayor será la tensión promedia aplicada a través del motor 4. Hay que señalar que en estos cálculos la tensión promedia se mide a lo largo de un ciclo.
En un modo de realización, la señal 91 de control se controla con un modulador de ancho de pulso de valor de 8 bits (no mostrado), dando de este modo una resolución de 255 etapas en la relación de ciclo de trabajo a tiempo de ciclo. Las figuras 9 y 10 muestran un ejemplo de un ciclo 92 de trabajo igual a 160 y de un tiempo de ciclo igual a 255.
En lugar de usar un microprocesador/controlador como se comentó anteriormente, se podrían usar otro tipo de circuitos para controlar la tensión del motor 2 , como bancos de conmutación de resistencias o electrónica analógica, pero dichas soluciones serán menos consistentes y más costosas.
Las alternativas pueden comprender una fuente de alimentación dispuesta para cambiar entre un nivel de tensión promedia de CC alto y bajo en función del valor medido. En ese caso, el "nivel de tensión promedia" mencionado anteriormente es idéntico al nivel de tensión promedia de CC.
Hay que señalar que en este documento la palabra "que comprende" no excluye la presencia de elementos o etapas distintos a los enumerados y la palabra "uno/una" o "unos/unas" que precede a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de dichos elementos, y que los signos de referencia no limitan el alcance de las reivindicaciones. Además, la invención no se limita a los modos de realización, y la invención radica en todas y cada una de las características novedosas o combinación de características descritas anteriormente o enumeradas en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí.
Claims (15)
1. Una afeitadora eléctrica (1) que comprende:
- una unidad (3) de corte;
- un motor (4) eléctrico dispuesto para accionar la unidad (3) de corte;
- un detector (14) de carga dispuesto para medir al menos un parámetro eléctrico indicativo de un consumo de energía del motor (4) para obtener un valor medido;
- un controlador (16) dispuesto para controlar una tensión promedia a través del motor (4) en función del valor medido, el controlador (16) que está dispuesto para conmutar la tensión promedia entre un primer nivel de tensión promedia y un segundo nivel de tensión promedia, el segundo nivel de tensión promedia que es mayor que el primer nivel de tensión promedia, caracterizado por que
el controlador (16) está dispuesto para:
- cambiar la tensión promedia del primer nivel de tensión promedia al segundo nivel de tensión promedia si el valor medido supera un primer valor umbral (TH TH), y
- cambiar la tensión promedia del segundo nivel de tensión promedia de nuevo al primer nivel de tensión promedia si el valor medido se ha mantenido por debajo de un segundo valor umbral (TH_TL) durante un período (31) de tiempo predefinido después de un momento en el que el valor medido ha caído por debajo de dicho segundo valor umbral (TH_TL), en donde dicho segundo valor umbral (TH_TL) es mayor que dicho primer valor umbral (TH_TH).
2. La afeitadora eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la afeitadora comprende un conmutador (13) controlable dispuesto para interrumpir una tensión suministrada a través del motor (4), y en donde el controlador (16) está dispuesto para conmutar el conmutador (13) controlable encendido y apagado por medio de una señal de control modulada por ancho de pulso, un ciclo de trabajo del cual determina la tensión promedia a través del motor.
3. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la afeitadora comprende además un convertidor (15) analógico a digital dispuesto para recibir el valor medido del detector (14) de carga y convertir el valor medido en una señal de salida digital para ser procesada por el controlador (16).
4. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el período (31) de tiempo predefinido se encuentra en un rango entre 1 y 3 segundos.
5. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el controlador (16) está dispuesto para esperar a un primer activador de calibración y, después de recibir el primer activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el segundo nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación,
- muestrear el valor medido durante un primer período de muestreo predefinido para obtener un primer número de muestras, y luego
- promediar el primer número de muestras para obtener el segundo valor umbral (TH-TL).
6. La afeitadora eléctrica de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el segundo valor umbral (TH-TL) se obtiene promediando el primer número de muestras para obtener un primer valor promedio y sumando un primer valor de compensación predeterminado al primer valor promedio.
7. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el controlador (16) está dispuesto para esperar a un segundo activador de calibración y, después de recibir el segundo activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el primer nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación,
- muestrear el valor medido durante un segundo período de muestreo predefinido para obtener un segundo número de muestras, y luego
- promediar el segundo número de muestras para obtener el primer valor umbral (TH-TH).
8. La afeitadora eléctrica de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el primer valor umbral (TH-TH) se obtiene promediando el segundo número de muestras para obtener un segundo valor promedio y sumando un segundo valor de compensación predeterminado al segundo valor promedio.
9. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde el primer y/o segundo activador de calibración es una señal de encendido del controlador.
10. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde la afeitadora comprende un conmutador (72) de calibración acoplado al controlador y dispuesto para generar el primer y/o segundo activador de calibración tras la activación del conmutador de calibración por un usuario.
11. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el controlador (16) está dispuesto para esperar a un activador de calibración y, después de recibir el activador de calibración, para:
- establecer la tensión promedia en el segundo nivel de tensión promedia, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación,
- muestrear el valor medido durante un primer período de muestreo predefinido para obtener un primer número de muestras, y luego
- promediar el primer número de muestras para obtener un primer valor promedio y agregar un primer valor de compensación predeterminado al primer valor promedio para obtener el segundo valor umbral (TH-TL), y posteriormente
- establecer la tensión promedia en el primer nivel de tensión promedia después del primer período de muestreo predefinido, y luego
- esperar a que se estabilice la corriente del motor y, a continuación, muestrear el valor medido durante un segundo período de muestreo predefinido para obtener un segundo número de muestras, y luego
- promediar el segundo número de muestras para obtener un segundo valor promedio y agregar un segundo valor de compensación predeterminado al segundo valor promedio para obtener el primer valor umbral (TH-TH).
12. La afeitadora eléctrica de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el activador de calibración es una señal de encendido del controlador.
13. La afeitadora eléctrica de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la afeitadora comprende un conmutador (72) de calibración acoplado al controlador y dispuesto para generar el activador de calibración tras la activación del conmutador de calibración por parte de un usuario.
14. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la afeitadora eléctrica comprende una batería recargable para suministrar potencia al motor.
15. La afeitadora eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la afeitadora eléctrica es una maquinilla de afeitar o una rasuradora.
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