專利名稱：電真空吸塵器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括具有在交流電源下操作的整流子式電動機(commutator motor)的電鼓風機的電吸塵器。
背景技術：
傳統的電真空吸塵器通常通過檢測流入電鼓風機的負載電流并將負載電流與預設參考值進行比較來控制其輸入功率。結果，電真空吸塵器保持期望的吸力，而不管根據其集塵部分中收集的灰塵的積聚而造成的氣流阻力增加。然而，因為電流檢測電路中使用的部件的變化所導致的檢測到的負載電流的誤差，即使都使用相同的控制電路，多個電真空吸塵器的輸入功率也各不相同。因此，這種電真空吸塵器的單個產品的輸入功率的這種變化需要在從工廠出貨前進行補償。
存在例如在日本公開專利申請第9·122052中所描述的已知的補償這種輸入功率變化的方法。如上述公開中描述的傳統真空吸塵器操作如下。電流檢測電路22放大、整流并且平滑由電流檢測部件21檢測到的電流。微處理器13控制至電鼓風機的輸入功率，使得電流檢測電路22的輸出與目標電流值一致。當電流檢測電路22的輸出與目標電流值一致時，傳輸操作部件30比較電鼓風機的輸入功率與目標輸入功率，生成并且輸出調整信號。電真空吸塵器的主體1根據調整信號來校正目標電流值。微機13然后控制電鼓風機的輸入功率，使得電流檢測電路22的輸出與校正后的目標電流值一致。這些操作將被重復，直到電鼓風機的輸入功率與目標輸入值一致。該方法因為無需通過調整電路板上的可變電阻來手動補償輸入功率的變化而具有優勢。
通常，電真空吸塵器使用整流子式電動機作為在交流電源下操作的鼓風機電動機。流入整流子的電流包括相當量由電動機的整流子和電刷之間的滑動產生的波紋分量(ripple component)。因此，考慮到補償設備內由構成負載電流檢測電路或其它的部件的變化導致的誤差，應當考慮該波紋分量。
在上面的公開中描述的電真空吸塵器中，因為電流檢測電路22的輸出被提供為被平滑，并且微機13基于此輸出來控制誤差校正，所以檢測波紋分量的精確度不足。因此，無法精確實現基于其負載電流來控制電鼓風機的輸入功率。

發明內容
因此，本發明的目的是，提供一種電真空吸塵器，改進了根據整流子式電動機的負載電流來控制電鼓風機的輸入功率的精度。
為實現上述目的，本發明提供了一種電真空吸塵器，其包括電鼓風機，具有整流子式電動機和被整流子式電動機旋轉的風扇，該整流子式電動機通過由一個控制信號控制的開關元件連接到交流電源；過零檢測部分，用于檢測施加到整流子式電動機的交流電壓的過零點；電流檢測部分，用于檢測在整流子式電動機中流動的負載電流；控制部分，用于基于電流檢測部分所檢測的負載電流的值和預設的電流參考值，來控制相對于所述過零檢測部分所檢測的過零點輸出所述控制信號的定時；電流檢測電路，用于使用上述電流檢測部分所檢測的負載電流來生成具有周期波形的信號，并向上述控制部分輸出該周期信號，由所述電流檢測電路生成的所述周期信號與交流電壓有關，其中，所述控制部分包括操作模式設置部件，用于將真空吸塵器的操作模式設置為準備模式和清潔模式之一，在所述準備模式中，控制信號的輸出定時是固定的，在所述清潔模式中，控制信號的輸出定時被設置為可變；負載電流瞬間值獲取部件，用于通過以指定的采樣間隔對上述電流檢測電路的輸出進行采樣來獲取負載電流瞬間值，基于所述過零檢測部分所檢測的過零點開始所述采樣；存儲部件，用于存儲在上述準備模式下基于負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值而確定的校正值；定時確定部件，用于基于上述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值、電流參考值和校正值，來確定在清潔模式下向所述開關元件輸出控制信號的定時。


圖1是根據本發明實施例的電真空吸塵器的結構的透視圖。
圖2是一個電路圖，示出了根據本發明第一個實施例的電真空吸塵器的控制器的電路結構。
圖3示出了根據本發明第一個實施例的各部分中的電壓、電流和信號的波形。
圖4是根據本發明第一個實施例的控制部分的功能框圖。
圖5示出了在根據本發明的第一個實施例中使用的負載電流的指導延遲時間、下限和上限的表格。
圖6示出了當操作根據本發明第一個實施例的電真空吸塵器時，電鼓風機的吸氣量和負載電流補償值之間的關系，其中，負載電流的指導延遲時間、下限和上限被作為參數。
圖7是一個流程圖，示出了根據本發明第一個實施例，由控制部分操作的處理的主要流程。
圖8是一個流程圖，示出了根據本發明第一個實施例，由控制部分在準備模式下操作的計算負載電流誤差的處理。
圖9是一個流程圖，示出了根據本發明第一個實施例，由控制部分在準備模式下操作的有關過零的處理。
圖10是一個流程圖，示出了根據本發明第一個實施例，由控制部分在清潔模式下操作的負載電流計算誤差校正的處理。
圖11是一個流程圖，示出了根據本發明第一個實施例，由控制部分在清潔模式下操作的有關過零的處理。
圖12是一個流程圖，示出了根據本發明第一個實施例，由控制部分操作的輸出控制信號的處理。
圖13是根據本發明第二個實施例的功能框圖。
圖14是一個流程圖，示出了根據本發明第三個實施例，由控制部分在準備模式下操作的有關過零的處理。
具體實施例方式
(第一個實施例)以下，將結合附圖對根據本發明的一些實施例進行描述。
參考圖1將對電真空吸塵器的結構進行解釋。電真空吸塵器包括電真空吸塵器的主體1(在下文中，僅稱為“主體”)、一端與主體1提供的吸入口2可拆卸連接的軟管3、一端與軟管3的另一端可拆卸連接的延長管4、以及一端與延長管4的另一端可拆卸連接的吸嘴本體5。
主體1包括上端開放的下殼6、靠近下殼6的后頂部的上殼7。在主體1的外圍邊緣提供了由下殼6和上殼7支撐的緩沖器8。在主體1中，提供了用于封閉下殼6的前上端的開口的蓋子9，用來自由開關所述開口。在蓋子9上，提供了通知操作人員電真空吸塵器的集塵袋被灰塵裝滿的狀態的通知部分10。該通知部分10由諸如LED的發光裝置、發聲裝置等構成。在主體1中提供了與電鼓風機11進行流動傳送(fluid communication)的集塵袋12。集塵袋12組成集塵部件，通過主體入口2與軟管3進行流動傳送。配置成通過讓電鼓風機11的吸入空氣通過集塵袋12，吸入的空氣中的灰塵被從空氣中分離出來并收集在集塵袋12內。在主體1的下前方提供了可以自由旋轉的輪子13(未示出)，并且在后面提供了一對后輪13(僅示出了兩個中的一個)。
軟管3由圓柱形的可伸縮柔性材料制成，并提供有手動操作部分17。手動操作部分17具有手柄15和設置電鼓風機11的進風口狀態的操作按鈕16。延長管4由大直徑管4a和插入大直徑管4a的小直徑管4b組成。延長管4的總長度可以通過將小直徑管4b在大直徑管4a中滑入和滑出來進行連續調整。吸嘴本體5提供有吸入將要清潔的物體表面的灰塵，并且可分離地與延長管4的管前緣匹配的吸入開口(未示出)。在主體1內并入了包括控制部分18的電路板19。
現在，將參見圖2來描述包括控制部分18的電真空吸塵器的控制器20。標號21指示商用交流電源，對其串聯例如由控制信號控制的雙向三端晶閘管22(在下文中，僅被稱為“三端晶閘管”)的開關元件、電流保險絲23以及整流子式電動機24(在下文中，僅被稱為“電動機”)。
電鼓風機11具有電動機24和被電動機24旋轉的風扇25。電動機24為通用型，通常包括例如電刷(未示出)和具有與電刷摩擦的整流子的電樞24a、以及場線圈24b和24c。風扇25為離心型，其被固定到電動機24的轉軸上。含有灰塵的空氣從吸嘴本體5經過延長管4和軟管3被吸入主體1。
標號26指示電流檢測部分，其通常包括變流器或霍爾元件并檢測電動機24中流動的負載電流。電流檢測部分26所檢測的負載電流在作為電流檢測電路的整流部分27中被整流，被轉換為電壓并輸入到控制部分18內的I/O端口(隨后描述)。整流部分27可以由例如由四個橋接的二極管組成的全波整流電路或者具有一個二極管的半波整流電路構成。因為輸入到I/O端口的電壓沒有被平滑電容器等平滑，它看起來是從交流電壓獲得的周期波形。標號28指示過零檢測部分，其檢測施加到電動機24的交流電源電壓中的過零點。
與控制部分18中的I/O端口連接的是A/D參考電壓源29、手動操作部分17和通知部分10。I/O端口從A/D參考電壓源29接收A/D參考電壓，從手動操作部分接收指令信號。指令信號被輸出到通知部分10。標號30指示在電路板19中提供的操作模式開關，用于將控制部分18中的操作模式從準備模式切換到吸塵器操作模式，或者反之亦然，隨后將描述。
控制部分18獲取負載電流、過零定時、A/D參考電壓、操作模式設置信號和指令信號。它傳送控制信號作為對三端晶閘管22的柵極的觸發信號。
控制部分18包括微處理器31、存儲器32、具有上述A/D轉換功能的I/O端口33。存儲區32b是非易失性存儲區，其中預先存儲了微處理器31執行的控制程序和諸如必要常量的數據。存儲區32a被用作數據存儲區，其中臨時存儲非易失性存儲區32b中的數據和微處理器31所使用的計算數據。
圖3(a)描述了商用交流電源21中可用的電壓的波形。當控制信號在圖3(c)所示的定時從控制部分18饋送到三端晶閘管22的柵極時，三端晶閘管22從此時變為導通，直到電源電壓倒轉其相位為止。因此，如圖3(d)所述的電壓被加到電鼓風機11的端子之間。
當電源電壓反向時，如圖3(b)所示的過零信號從過零檢測部分28饋送到控制部分18中的I/O端口33。假設交流電壓的周期為Tv(秒)，從該交流電壓中的過零點到控制信號的起始點的間隔為t(秒)，則下列公式給出三端晶閘管22的導通角Φ(％)Φ＝{(Tv/2)-t}/(Tv/2)×100在下文中，從交流電壓中的過零點到控制信號的起始點的間隔t(秒)將被稱為“延遲時間”。
在整流部分27中使用全波整流電路的情況下，輸入到I/O端口33的負載電流的波形看起來例如如圖3(e1)所示。如果整流部分27中使用半波整流電路，則輸入到I/O端口33的負載電流的波形看起來例如如圖3(e2)所示。如在圖中可以看到的，因為電流沒有被電解電容器或者其它元件平滑，所以輸入到I/O端口33的負載電流的波形反映出在電動機24中生成的波紋分量。
現在將參見圖4來描述控制部分18中各部件的功能。控制部分18內的微處理器主要包括操作模式設置部分41、負載電流瞬間值獲取部分42、負載電流最大值確定部分43、負載電流計算部分44、定時確定部分45和負載電流最大值誤差計算部分46。控制部分18中的操作模式設置部分41識別伴隨操作模式開關30的切換動作生成的電壓信號，將操作模式設置為準備模式或清潔模式。清潔模式是通常被操作人員使用的控制部分18的操作模式，其中，電鼓風機11的輸入功率基于電流檢測部分26所檢測的電流值而變化。準備模式是非操作人員有關模式，其被提供用來補償當吸塵器的輸入功率被固定到預定水平時，根據每個真空吸塵器的電路部件所導致的誤差。下面將描述各個操作模式。
首先將描述準備模式。在真空吸塵器出貨前操作該模式。首先，對于事先知道其電氣特性的參考負載，例如，準備標準電鼓風機、電阻負載或電子負載，并連接到真空吸塵器控制器20。電鼓風機使用預定功率輸入進行操作，通過生成具有相對于定時確定部分45所確定的過零點的指定延遲時間的控制信號，來設置該預定功率輸入。即，電鼓風機通過在固定輸出定時輸出的控制信號進行操作。在此狀態下，負載電流瞬間值獲取部分42從電流檢測部分26獲取負載電流瞬間值In，參考過零檢測部分28所檢測的交流電源電壓中的過零點，在時間上以預設采樣間隔來采樣負載電流。這些負載電流瞬間值In隨后被輸入到負載電流最大值確定部分43。該負載電流最大值確定部分43個別地比較以指定次數采樣獲取的負載電流瞬間值(I1，I2，……，In)，并且從中確定負載電流最大值Iz。
隨后，負載電流最大值確定部分43輸出該確定的負載電流最大值Iz到負載電流最大值誤差計算部分46。負載電流最大值誤差計算部分46將該確定的負載電流最大值Iz與預先指定的負載電流最大參考值Ip(假設沒有變化時的理想值)進行比較，并且確定得到的兩個值之間的差值作為負載電流校正值Id作為校正誤差。該負載電流校正值Id被存儲在非易失性存儲器8b中。可以基于負載電流最大值Iz和負載電流最大參考值Ip之間的差值，使用數據表或者公式來獲得負載電流校正值Id。負載電流最大值Iz的計算周期是例如圖3(e1)所示的交流電源電壓的半個周期，以及圖3(e2)所示的完整周期。有時在電路板19被并入主體1之前進行此準備模式下的操作。
接下來將描述清潔模式。在操作人員實際使用電真空吸塵器來執行清潔工作時啟動該模式。在該模式下，當操作人員操作手動操作部分17上的適當操作按鈕16并因此開始操作電鼓風機時，負載電流瞬間值獲取部分42在指定采樣間隔從電流檢測部分26獲取負載電流瞬間值In，并且將負載電流瞬間值In輸出到負載電流計算部分44。
負載電流計算部分44隨后以下面兩種方式之一進行操作第一操作類型和第二操作類型。在第一操作類型下，負載電流計算部分44根據負載電流瞬間值In和在準備模式下存儲的負載電流校正值Id來計算負載電流瞬間校正值，進一步通過將計算的負載電流瞬間校正值相加指定的采樣次數來計算負載電流計算校正值Is，并將該負載電流計算校正值Is輸出到定時確定部分45。可以通過例如向/從負載電流瞬間值In加上/減去負載電流校正值Id來計算該負載電流瞬間校正值。
在第二操作類型下，負載電流計算部分44通過將負載電流瞬間值In相加指定的采樣次數來計算負載電流計算值IsO，進一步根據負載電流計算值IsO和負載電流校正值Id來計算負載電流計算校正值Is，并將該負載電流計算校正值Is輸出到定時確定部分45。可以通過例如向/從負載電流計算值IsO加上/減去負載電流校正值Id來計算負載電流計算校正值Is。
定時確定部分45比較負載電流計算校正值Is與預先指定的參考電流值也就是負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2，根據計算的結果來定義指導延遲時間ts，并根據指導延遲時間ts而生成控制信號。以此方式來校正電流檢測部分26所檢測的電流值，并根據該校正后的電流值來修改延遲時間。因此，控制了電鼓風機11的輸入功率。
還可以進行下面的操作。首先，在準備模式下，負載電流值最大值確定部分43將負載電流最大值Iz存儲在非易失性存儲器32b中，并且負載電流最大值誤差計算部分46將負載電流最大值Iz與在清潔模式下預先指定的負載電流最大參考值Ip進行比較，由差值獲得負載電流誤差Ie。隨后，該負載電流誤差Ie被輸出到負載電流計算部分44。在此情況下，負載電流最大值Iz本身構成了本發明中所稱的“校正值”。
現在將描述存儲在控制部分18內的存儲器8中的數據表47。圖5示出了數據表47的一個例子，示出了指導延遲時間ts、負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2間的關系。
首先，將解釋該表中的每個數值。在該數據表47中，提供了(n+1)個值U0，U1，U2，……，Un，每個被指定為指導延遲時間ts并且是控制信號的輸出定時，其中Un＜，……，U2＜U1＜U0；n個設定值X1，X2，X3，……，Xn，每個被指定為電流下限Ig1并且是對應于上述指導延遲時間ts的比較值，其中Xn＞，……，X2＞X1；以及n個設定值Y1，Y2，Y3，……，Yn，每個被指定為電流上限Ig2并且同樣是電流比較值，其中Yn＞，……，Y2＞Y1。圖6示出了負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2的各值間有關幅度比較的關系，即X1＜X2＜Y1＜X3＜Y2＜X4＜Y3＜X5＜Y4＜……，Xn＜Yn-1＜Yn。
圖2中的控制器20通過從控制部分18輸出控制信號作為三端晶閘管22的觸發信號來控制電鼓風機11。在集塵袋12是空的狀態下，控制部分18將指導延遲時間ts設置為U0，使得電鼓風機11的吸入空氣量可大于Q0。在此狀態下，負載電流計算校正值Is變成例如圖6中點A的值。
隨著電真空吸塵器開啟后操作的進行，通過所收集灰塵的累積，通過集塵袋12的氣流阻力增加，并且從吸嘴本體5吸入的氣流量減少。負載電流計算校正值Is隨之逐漸從點A減少到負載電流下限Ig1的設定值X1。
當負載電流計算校正值Is超過負載電流下限Ig1的設定值X1時，定時確定部分45將指導延遲時間ts從U0變為更短的U1。結果，三端晶閘管22的導通角變寬，并且電鼓風機11的空氣吸入能力因此提高。此時，負載電流計算校正值Is達到Y1，并且電鼓風機11的輸入功率增加。
隨著灰塵收集的進行，通過集塵袋12的氣流阻力繼續增加，并且從吸嘴本體5吸入的氣流量減少。因此，負載電流計算校正值Is逐漸減少到負載電流下限Ig1的設定值X2。
當負載電流計算校正值Is減少超過負載電流下限Ig1的設定值X2時，定時確定部分45將指導延遲時間ts從U1變為更短的U2。結果，三端晶閘管22的導通角變得更寬，并且電鼓風機11的空氣吸入能力因此提高。然后，負載電流計算校正值Is達到Y2，并且電鼓風機11的輸入功率變得更大。
在此方式下，隨著灰塵收集的進行以及負載電流計算校正值Is下降超過負載電流下限Ig1的設定值X1，X2，X3，X4，……，定時確定部分45將指導延遲時間ts分別移動到U0，U1，U2，U3，U4……。在負載電流計算校正值Is最終超過負載電流下限Ig1的設定值Xn并且指導延遲時間ts變為Un之后，即使負載電流計算校正值Is持續減小，定時確定部分45也不改變指導延遲時間ts。
如果指導延遲時間ts保持在Un超過指定周期，則控制器18判斷集塵袋12接近裝滿灰塵的狀態，并且向通知部分10發出信號。通知部分10然后催促真空吸塵器的操作人員更換集塵袋12。
現在將描述各控制程序的處理。控制部分18根據事先存儲在存儲器32中的程序來執行如圖7所示的主程序中的操作。在加電或復位控制部分18之后，控制部分18首先在步驟S1中進行真空吸塵器中的各種初始設置。在步驟S2，控制部分18檢查通過操作模式開關30的切換而被調用的電壓。如果此時的電壓被識別為V1，則操作模式設置部分41在步驟S3將操作模式設置為“清潔模式”。在步驟S4中，控制部分18檢查先前是否已經進行過至少一次準備模式。如果從未經歷過準備模式，則保留所述步驟而不采取進一步的行動。識別出經歷過準備模式時，控制部分18生成具有事先確定用于啟動所述操作的輸出定時的初始設置的控制信號。控制步驟在步驟S5進入清潔模式的主循環，并且電鼓風機11開始清潔操作。該循環被重復直到電源被關閉。
如果控制部分18在步驟S2中判斷作為切換操作模式開關30的結果的電壓不是V1，則操作模式設置部分41在步驟S6將控制部分18的操作模式設置為準備模式。在步驟S7，定時確定部分45將輸出定時設置為例如0(秒)的預定值，使得電鼓風機11的輸入功率變為最大，控制部分18將具有這種時延的控制信號提供該三端晶閘管22的柵極。在步驟S8，執行準備模式的主處理并且重復直到電源被關閉。
在準備模式的主循環程序中，控制部分18使用定時器(未示出)，循環執行如圖8所示的負載電流誤差計算。下面描述了該負載電流誤差計算程序。
在步驟S10中，控制部分18使用定時器(未示出)來檢查電流開始流動，即電鼓風機11開始操作后是否已經過去了指定的時間。在已經確認該時間過去后，進入步驟S11。在步驟S11中，負載電流瞬間值獲取部分42在指定周期從具有A/D轉換器的I/O端口33循環獲取負載電流瞬間值In。隨后，在步驟S12中，遞增負載電流瞬間值In的采集數量。如后面描述的，在過零檢測部分28所檢測的交流電源電壓的過零點，該值采集數量將被清除。用于獲取負載電流瞬間值In的采集周期被預先設置。在本實施例中，對于50Hz的交流電源，該采集周期被設置為0.2毫秒。因此，在交流電源電壓的半個周期內，負載電流瞬間值In的采集將被進行50次。該周期成為計算將存儲在非易失性存儲器32b中的校正值的周期。
隨后，在步驟S13中，負載電流最大值確定部分43判斷每個獲取的負載電流瞬間值In是否是每次采集負載電流瞬間值In的最大值，采集定時被設置為與過零點相關。如果發現獲取的負載電流瞬間值In是最大值，則在步驟S14中，此負載電流瞬間值被存儲到存儲器中作為負載電流最大值Iz。然后，在步驟S10到S14中，以指定周期重復相同的程序，并且在交流電源電壓的半個周期內，從負載電流瞬間值In的50個樣本來確定負載電流最大值Iz。然后，從此處理返回準備模式的主循環。在上面描述的程序中，被采樣預定次數的負載電流瞬間值In中的最大值被確定為負載電流最大值Iz。然而，也可以通過例如計算負載電流瞬間值In的多個平均值并且從那些平均值中選擇最大值作為負載電流最大值后，確定該負載電流最大值Iz。
在準備模式的此處理中，控制部分18在每次檢測到交流電源電壓的過零點時，執行如圖9所示的“準備模式過零處理”。
在此處理中，當過零檢測部分28檢測到過零點時，在步驟S21中清除如圖8所示在負載電流誤差計算程序中計數的負載電流瞬間值In的采集數量。隨后，在步驟22中，控制部分18遞增過零處理的數量。在步驟S23，獲取的負載電流最大值Iz與預先存儲在存儲器32中的負載電流最大參考值Ip進行比較并計算誤差Id0。在此情況下，誤差Id0作為例子被認為是Iz和Ip之間的差值。然后，在步驟S24中，控制部分18檢查是否已經操作預定次數的過零處理。如果尚未達到指定的操作次數，則返回到準備模式主程序，并且重復步驟S21到S23直到達到所述次數。當完成預定次數的處理后，控制部分18在步驟S25中，基于之前重復的處理中所計算的多個誤差Id0，例如通過對它們進行平均，來計算負載電流校正值Id作為校正值，并且將其存儲在非易失性存儲器32b中。在步驟S26中，定時確定部分45停止向三端晶閘管22輸出控制信號。最后，在步驟S27中，控制部分18將準備模式處理已被執行的事實作為信息記錄在非易失性存儲器32b中。
現在，將描述控制部分18的操作模式被設置為清潔模式的情況。在此清潔模式下，控制部分18使用定時器(未示出)等周期性地執行如圖10所示的計算負載電流計算校正值Is的處理。
首先，在步驟S31中，負載電流瞬間值獲取部分51從配備有A/D轉換器的I/O端口33獲取負載電流瞬間值In。在下一個步驟S32中，控制部分18遞增負載電流瞬間值In的采集數量。在本實施例中，獲取負載電流瞬間值In的周期被設置為如在準備模式下設置的0.2毫秒。
隨后，在步驟S33中，負載電流計算部分53通過例如從負載電流瞬間值In減去在準備模式下存儲的負載電流校正值Id來計算負載電流瞬間校正值。然后，在步驟S34中，例如通過在交流電源電壓的一個周期內將負載電流瞬間校正值相加100次來獲得負載電流計算校正值Is。可以由過零檢測部分28所檢測的過零信號來知道交流電源電源的周期。此后，步驟返回清潔模式主循環，并且在預定周期內重復步驟S31到步驟S34的處理。
在清潔模式主循環中，控制部分18在交流電源的每個過零定時點執行如圖11所示的過零定時處理。
首先，在步驟S40中，控制部分18清除計數從過零點到控制信號的輸出定時的延遲時間的延遲計時器。隨后，在步驟S41中，控制部分18同樣清除在計算負載電流計算校正值Is的處理中已計數的負載電流瞬間值In的采集次數。在步驟S42中，定時確定部分45獲取在所述時間對應于指導延遲時間ts的負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2。在步驟S43中，負載電流計算校正值Is與存儲在存儲器中的獲取的負載電流下限Ig1進行比較。如果Is-Ig1＞0，則負載電流計算校正值Is在步驟S45中進一步與負載電流上限Ig2進行比較。如果Is-Ig2＜0，則控制部分18認為此時電鼓風機運行在根據指導延遲時間ts設置的操作輸入功率的范圍內的狀態。
同時，在步驟S43中，如果Is-Ig1≤0，則控制部分18認為電鼓風機11的當前輸入功率水平低于之前設置的范圍值；在步驟S44中，控制部分通過根據圖5表中的數值，將指導延遲時間ts縮短一步，例如從U0到U1，來增加電鼓風機11的輸入功率。
如果在步驟S45中Is-Ig2≥0，則控制部分18認為電鼓風機11的當前輸入功率大于之前設置的范圍值；在步驟46中，控制部分18通過將指導延遲時間ts延長一步，例如從U3到U2，來減小電鼓風機11的輸入功率。此后，步驟返回清潔模式主循環，并且在過零檢測部分28每次檢測到過零點時重復步驟S40到S46。
定時確定部分45開始使用延遲計時器(未示出)來測量相對于過零點的延遲時間，并且周期性地執行如圖12所示的處理，以便輸出控制信號。
即，在步驟S50中，控制部分18確認相對于過零點的延遲時間是否與指導延遲時間ts一致，并且如果是這樣，它就在步驟S51中進行控制，使得反映此延遲時間的控制信號從I/O端口33被發送到三端晶閘管22。
在此方式下，通過負載電流計算校正值Is和負載電流下限Ig1以及負載電流上限Ig2的比較結果來確定指導延遲時間ts。負載電流下限Ig1以及負載電流上限Ig2是預先確定的電流參考值，并且負載電流計算校正值Is是從負載電流瞬間值In和負載電流校正值Id(作為校正值)計算得出的。因此，在清潔模式下，根據負載電流瞬間值、電流參考值和校正值來確定指導延遲時間ts。即，控制部分18將計算的負載電流計算校正值和預先設置的負載電流下限Ig1以及負載電流上限Ig2進行比較，并且通過基于比較結果來調整指導延遲時間ts來進行控制，使得電鼓風機11的輸入功率保持在預設范圍內。以此方式，檢測到的電流根據電鼓風機11的吸入空氣量而變化，并且負載電流計算校正值Is因此改變。因此，電鼓風機11的輸入功率被控制，以便落入之前通過根據集塵袋12內收集的灰塵量來調整指導延遲時間ts而定義的合適范圍內。結果，電真空吸塵器的吸入功率可以被保持更久。
如上所述，因為根據本實施例的電真空吸塵器被配置成通過檢測與交流電源相關的負載電流的周期波形來校正由于電流檢測部分26中使用的電子元件的變化導致的電流檢測誤差，整流子式電動機所導致的波紋分量也可以在電流檢測時被捕捉，并且因此，可以精確校正上述電流檢測誤差。結果，每個電鼓風機的輸入功率變化被抑制，提高了控制電真空吸塵器輸入功率的精確性，并且因此，收集灰塵的性能變得穩定。此外，由于基于與交流電源相關的周期負載電流來執行誤差校正的過零檢測電路(本實施例使用的)是生成到三端晶閘管22的控制信號(也就是所謂的“對此類裝置的相位控制”)的基本需要，所以該電路的結構不是新增加的。因此，無需將其復雜化也不用增加部件成本就可以實現該電路。此外，由于通過取檢測到的負載電流瞬間值中的負載電流最大值來進行誤差校正，主要反映了電流檢測部分26中的電元件的變化，所以可以更加有效地改進誤差校正的精確性。
(第二個實施例)現在將結合圖13來描述根據本發明的第二個實施例。在根據上述第一個實施例的電真空吸塵器中，存儲在存儲器中的校正值取自在準備模式中獲取的負載電流瞬間值中的最大值的負載電流最大值。在第二個實施例中，存儲在存儲器中的校正值取自準備模式中若干負載電流瞬間值之和。
現在將首先參考圖13來解釋本實施例的控制器20的結構。與圖4所示結構通用的部分具有同樣的標號，并且此處將忽略對它們的描述。根據第二個實施例的電真空吸塵器因為額外提供了負載電流瞬間值相加部分48和負載電流和誤差計算部分49而與圖4所示的不同。在本實施例的準備模式中，負載電流瞬間值獲取部分42以預定獲取間隔從電流檢測部分26獲取負載電流瞬間值In，并且隨后將負載電流瞬間值In輸出到負載電流瞬間值相加部分48。負載電流瞬間值相加部分48將從過零點開始被采樣預定次數的負載電流瞬間值(I1，I2，……，In)相加，并且將得到的負載電流總值Iw發送到負載電流和誤差計算部分49。負載電流和誤差計算部分49隨后將計算的負載電流總值Iw和預設的負載電流和參考值Iy進行比較，并且從比較結果中獲得負載電流和校正值Ix，將其存儲到非易失性存儲器32b中。可以由負載電流總值Iw和負載電流和參考值Iy之間的差本身或者從單獨的數據表或者公式獲得的數值，來確定負載電流和校正值Ix。
在清潔模式下，負載電流計算部分44通過將負載電流瞬間值In相加預定次數來計算負載電流計算值IsO，然后從該負載電流計算值IsO和負載電流和校正值Ix獲得負載電流計算校正值Is，并且將得到的負載電流計算校正值Is發送到定時確定部分45。可以通過例如向/從負載電流計算值IsO加上或者減去負載電流校正值Id來獲得負載電流計算校正值Is。定時確定部分45將負載電流計算校正值Is與預設的負載電流下限Ig1以及負載電流上限Ig2進行比較，并且從比較的結果獲得指導延遲時間ts，并且基于該指導延遲時間ts來生成控制信號。
這樣，在本發明中還可以將在準備模式中采樣指定次數的負載電流瞬間值In相加，并且隨后從相加和獲得將存儲在非易失性存儲器32b中的校正值。在此情況下，由于通過對負載電流瞬間值In進行集成來計算校正值，可以抑制噪聲(如果存在)的影響。因此增強了誤差校正的可靠性。
(第三個實施例)接下來將結合圖14來描述根據本發明的第三個實施例。在該實施例中的控制器20的結構與圖4所示的第一個實施例的相同。可是，控制器20內執行的處理與前者不同，即，在下面將要描述的第三個實施例中，之前存儲在存儲器中的電流參考值本身被校正，而在第一個實施例中，被校正的是在清潔模式下采樣的檢測電流。
在本實施例中，執行與如圖8所示的第一個實施例相同的操作。可是，在本實施例的準備模式下，在每次檢測到交流電源電壓中的過零點事件時，執行如圖14所示的操作。
在步驟S61中，控制部分18首先清除如圖8所示在每次計算負載電流誤差的程序中遞增的負載電流瞬間值In的采集次數。然后，在步驟S62中，遞增過零處理的數量。在步驟S63中，通過將負載電流最大值Iz與存儲在存儲器32中的負載電流最大參考值Ip進行比較來計算差值Ido。然后，在步驟S64中，控制部分18檢查計數的過零處理的數量是否已經達到預設數。如果沒有達到該數，則返回準備模式的主循環并且繼續執行步驟S61到步驟S63的處理，直到達到指定數。如果在步驟64中確定已經達到指定數，那么，控制部分18在步驟S65中校正變成電流參考值的如圖5所示的負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2，并且將負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2的這些修正值存儲到非易失性存儲器32b中。在步驟S66中，定時確定部分45停止向三端晶閘管22輸出控制信號。最后，控制部分18在步驟S67中將準備模式中處理的執行作為信息記錄到非易失性存儲器32b中。
雖然定時確定部分45通過將檢測的電流與在準備模式中校正過的校正電流參考值進行比較而確定輸出定時，控制部分18在清潔模式下不進行校正操作。
順便提一句，上述清潔模式包括除控制電鼓風機11的輸入功率外的諸如當集塵袋被灰塵填滿時的警告控制的各種與真空吸塵器相關的控制。執行這些控制嚴重加重了微處理器31的負擔。在本實施例中，由于在準備模式下處理初始設置值的校正并且在清潔模式下根本不操作這些校正，可以減輕微處理器31在清潔模式下的處理負擔。結果，根據本實施例的電真空吸塵器具有在清潔模式下不會削弱處理各種控制的速度的優勢。雖然在第三個實施例中，基于準備模式中負載電流最大值來調整負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2，也可以基于第二個實施例中負載電流瞬間值之和來調整負載電流下限Ig1和負載電流上限Ig2。
同樣，在第一個和第三個實施例中，控制部分18通過使用從若干負載電流瞬間值In中選取的負載電流最大值Iz來校正檢測的電流或者預設的電流值。當使用這種負載電流最大值Iz時，如果過零點和控制信號生成點之間的周期內或者如圖3(e2)所示“非可用范圍”的周期內的負載電流瞬間值In不被用于數值校正目的，則可以(更多地)增強校正性能的可靠性。這是因為在這些時間周期內，沒有或者有非常少量的電流流動并且負載電流最大值Iz不可能存在于此。如果相當量的電流在此顯現，則可以被認為是噪聲。如上所述，將這種時間周期排除在用于校正負載電流瞬間值In的可用區域之外，不僅包括已經獲取這些時間周期內的負載電流瞬間值In但沒有用于數值校正的情況，而且包括沒有實施獲取負載電流瞬間值In的情況。
同樣，在第二個實施例中，控制部分18將多個負載電流瞬間值In相加并且使用此相加和來獲得校正值。當使用這樣的和時，如果將上述非可用時間周期內的負載電流瞬間值In不用于計算，則可以將檢測的精確性保持在合理程度并且可以減輕微處理器31的處理負擔。這是因為非可用時間周期內的負載電流瞬間值In很小，并因此忽略這些電流瞬間值In對于校正值的影響非常小，以及減少將處理的負載電流瞬間值In的數目也可以減小微處理器31的處理負擔。
此外，通過提供如圖9所示的處理步驟S27和如圖14所示的步驟S67，除非之前已經經歷過準備模式至少一次，否則控制部分18被禁止以通常的清潔模式進行操作。因此，可以避免大規模生產時錯過校正處理的錯誤。
還有此外，在如上所述的各實施例中，定時確定部分45根據如圖5的數據表中所示的指導延遲時間ts，從負載電流下限Ig1的n個設定值X1，X2，X3，X4，……獲取各負載電流設定值Ig1。然而，本發明不限于使用表中的數值。如果假定位于第一行中的負載電流下限Ig1的設定值為X1，則可以由算術公式Xn＝Z1+A·(n·1)·ts等來給出第n個設定值Xn。定時確定部分45然后基于以此方式獲得的值而生成觸發信號。
指導延遲時間ts之間的間隔Un-Un-1＝ΔUn、負載電流下限Ig1之間的間隔Xn-Xn-1＝ΔXn，以及負載電流上限Ig2之間的間隔Yn-Yn-1＝ΔYn無需被統一提供。可以根據電真空吸塵器的應用或者電鼓風機11的特征來確定這些間隔。
由構成控制部分18的各部分，包括操作模式設置部分41、負載電流瞬間值獲取部分42、負載電流最大值確定部分43、負載電流計算部分44、定時確定部分45以及負載電流最大值誤差計算部分46執行的操作無需通過存儲在存儲器32中的程序來執行，但是這種面向軟件的結構可以由硬件實現的結構來替代。
本申請基于并請求2005年8月30日提交的日本專利申請第的優先權，其內容在這里通過引用而并入。
權利要求
1.一種電真空吸塵器，包括電鼓風機，具有通過被控制信號控制的開關元件連接到交流電源的整流子式電動機和由整流子式電動機旋轉的風扇；過零檢測部分，用于檢測施加到整流子式電動機的交流電壓的過零點；電流檢測部分，用于檢測所述整流子式電動機中流動的負載電流；控制部分，用于基于所述電流檢測部分所檢測的負載電流值和預設的電流參考值，來控制相對于所述過零檢測部分所檢測的過零點而輸出控制信號的定時；電流檢測電路，用于使用上述電流檢測部分所檢測的負載電流而生成具有周期波形的信號并向所述控制部分輸出所述周期信號，由所述電流檢測電路生成的周期信號與交流電壓有關，其中，所述控制部分包括操作模式設置部件，用于將真空吸塵器的操作模式設置為準備模式和清潔模式之一，在所述準備模式下，控制信號的輸出定時是固定的，在所述清潔模式下，所述控制信號的輸出定時被設置為可變；負載電流瞬間值獲取部件，用于通過以指定采樣間隔對來自上述電流檢測電路的周期信號進行采樣來獲取負載電流瞬間值，基于所述過零檢測部分所檢測的過零點開始采樣；存儲部件，用于存儲基于所述負載電流瞬間值獲取部件在準備模式下獲取的負載電流瞬間值而確定的校正值；定時確定部件，用于基于所述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值、所述電流參考值和校正值，來確定在清潔模式下向所述開關元件輸出控制信號的定時。
2.根據權利要求1所述的電真空吸塵器，其中，所述存儲部件在準備模式下存儲基于所述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值中的最大值而確定的校正值。
3.根據權利要求1所述的電真空吸塵器，其中，所述存儲部件在準備模式下存儲基于所述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的多個負載電流瞬間值之和而確定的校正值。
4.根據權利要求1所述的電真空吸塵器，其中，所述存儲部分在準備模式下存儲基于相對于所述過零檢測部分所檢測的過零點在預定范圍之外的負載電流瞬間值而確定的校正值。
5.根據權利要求1所述的電真空吸塵器，其中，所述存儲部分在準備模式下存儲基于相對于輸出控制信號的定時在預定范圍之外的負載電流瞬間值而確定的校正值。
6.根據權利要求1所述的電真空吸塵器，其中，所述控制部分僅在準備模式已被啟動至少一次后，在清潔模式下進行操作。
7.根據權利要求1所述的電真空吸塵器，其中，所述控制部分在準備模式下控制所述電鼓風機，以便始終在最大輸入功率下進行操作。
8.一種電真空吸塵器，包括電鼓風機，具有通過被控制信號控制的開關元件連接到交流電源的整流子式電動機和被整流子式電動機旋轉的風扇；過零檢測部分，用于檢測施加到整流子式電動機的交流電壓的過零點；電流檢測部分，用于檢測整流子式電動機中流動的負載電流；控制部分，用于基于所述電流檢測部分所檢測的負載電流值和預設的電流參考值，來控制相對于所述過零檢測部分所檢測的過零點而輸出控制信號的定時；電流檢測電路，用于使用所述電流檢測部分所檢測的負載電流來生成具有周期波形的信號，并向所述控制部分輸出所述周期信號，所述電流檢測電路所生成的周期信號與交流電壓有關，其中，所述控制部分包括操作模式設置部件，用于將真空吸塵器的操作模式設置為準備模式和清潔模式之一，在所述準備模式下，所述控制信號的輸出定時是固定的，在所述清潔模式下，所述控制信號的輸出定時被設置為可變；負載電流瞬間值獲取部件，用于通過以指定采樣間隔對上述電流檢測電路的輸出進行采樣來獲取負載電流瞬間值，基于所述過零檢測部分所檢測的過零點開始采樣；校正部件，用于基于在準備模式下所述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值來校正電流參考值；存儲部件，用于存儲已被所述校正部件校正的校正后的電流參考值；定時確定部件，用于基于上述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值、所述電流參考值和校正值，來確定在清潔模式下向所述開關元件輸出控制信號的定時。
9.根據權利要求8所述的電真空吸塵器，其中，所述校正部件在準備模式下基于所述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的負載電流瞬間值中的最大值來校正所述電流參考值。
10.根據權利要求8所述的電真空吸塵器，其中，所述校正部件在準備模式下基于所述負載電流瞬間值獲取部件所獲取的多個負載電流瞬間值之和來校正所述電流參考值。
11.根據權利要求8所述的電真空吸塵器，其中，所述校正部件在準備模式下基于相對于所述過零檢測部分所檢測的過零點在預定范圍之外的負載電流瞬間值來校正所述電流參考值。
12.根據權利要求8所述的電真空吸塵器，其中，所述校正部件在準備模式下基于相對于輸出控制信號的定時在預定范圍之外的負載電流瞬間值來校正所述電流參考值。
13.根據權利要求8所述的電真空吸塵器，其中，所述控制部分僅在準備模式已被啟動至少一次后在清潔模式下進行操作。
14.根據權利要求8所述的電真空吸塵器，其中，所述控制部分在準備模式下控制所述電鼓風機以便始終操作在最大輸入功率。
全文摘要
一種電真空吸塵器，包括具有通過開關元件連接到交流電源的整流子式電動機的電鼓風機；檢測在電鼓風機中流動的負載電流的電流檢測部分；生成通過調整開關元件的觸發時間來控制真空吸塵器輸入功率的控制信號的控制部分，其中，電流檢測電路向控制部分發送具有從交流電源導出的周期波形的信號。所述控制部分將操作模式設置為準備模式或者清潔模式。最初，在準備模式下通過設置在預定點的觸發時間來獲取負載電流的校正值。在清潔模式下，通過根據電流檢測部分所檢測的負載電流和在準備模式下獲取的校正值之間的差值來改變控制信號的觸發時間，來控制輸入功率。
文檔編號H02P27/02GK1923113SQ200610126188
公開日2007年3月7日 申請日期2006年8月29日 優先權日2005年8月30日
發明者櫛田博之, 石澤明弘, 星野享 申請人:東芝泰格有限公司