一种地刷的自感应系统、地刷及清洁电器的制作方法

本发明涉及清洁电器领域，特别是指一种地刷的自感应系统、地刷及清洁电器。

背景技术

带自走模式的吸尘器工作时，吸尘器的地刷电机控制地刷滚轮往单方向运动，地刷滚轮与地面产生的反向摩擦力推动地刷前进。

图1为现有技术中一种吸尘器地刷的结构示意图，如图1所示，地刷前进时，地刷电机(未示出)驱动地刷滚轮10＇顺时针旋转，地刷滚轮与地面产生摩擦力f，摩擦力f的方向与地刷前进方向相同，从而推动地刷不断往前运动。

现有技术中的吸尘器地刷主要是依靠摩擦力推动地刷往前走，因此用户往前推吸尘器的时候会比较省力，但是当用户往后拖吸尘器时，滚轮在外力的驱动下开始向逆时针方向旋转，而此时地刷电机的旋转方向并不会发生改变，地刷电机仍然驱动地刷滚轮按顺时针方向旋转，向后的拉力与电机的驱动力相互对抗，因此用户会感觉到往后拖吸尘器时比较费力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种地刷的自感应系统、地刷及清洁电器，能够使得用户在推拉清洁电器的时候都能够省力。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一方面提供了一种地刷的自感应系统，该地刷包括行走轮和驱动所述地刷行走的电机，其特征在于，所述自感应系统包括：

用于检测所述行走轮的运动方向并传递方向信号的感应装置；

用于接收所述方向信号并在所述方向信号发生改变时控制所述电机改变旋转方向的控制元件；

所述感应装置包括传感器和与所述传感器非接触式的感测体，所述传感器与所述控制元件电连接，所述传感器检测所述感测体以判断所述行走轮的运动方向。

优选的，所述传感器为霍尔传感器，所述感测体为第一磁铁；所述霍尔传感器为线性型；

所述霍尔传感器根据检测到的所述第一磁铁的s极和n极的先后顺序，判断所述行走轮的运动方向，并将所述方向信号传递给所述控制元件。

优选的，所述传感器为霍尔传感器，所述感测体包括第二磁铁和第三磁铁，所述第二磁铁的长度和所述第三磁铁的长度不相等；所述霍尔传感器为开关型；

所述霍尔传感器根据检测到的所述第二磁铁和所述第三磁铁之间的时间间隔，判断所述行走轮的运动方向，并将所述方向信号传递给所述控制元件。

优选的，所述传感器为电容式传感器，所述感测体为第一铜箔，所述电容式传感器检测到所述第一铜箔后积聚的电荷量发生变化以判断所述行走轮的运动方向，并将所述方向信号传递给所述控制元件。

优选的，所述电容式传感器为第二铜箔。

优选的，所述传感器为电感式传感器，所述感测体为磁铁，所述电感式传感器检测到所述磁铁后电感值发生改变以判断所述行走轮的运动方向，并将所述方向信号传递给所述控制元件。

优选的，所述电感式传感器为电感线圈。

本发明的第二方面提供了一种地刷，该地刷包括滚轮、罩设在滚轮边缘的第一壳体、驱动所述滚轮旋转的电机和上述所述的自感应系统；

所述行走轮为所述滚轮，所述传感器安装在所述第一壳体上，所述感测体安装在所述滚轮上；所述控制元件与所述电机电连接。

本发明的第三方面提供了一种清洁电器，该清洁电器包括第二方面所述的地刷。

本发明的第四方面提供了一种地刷，该地刷包括滚轮、辅助轮、罩设在所述辅助轮边缘的第二壳体、驱动所述滚轮旋转的电机和上述所述的自感应系统；

所述行走轮为所述辅助轮，所述传感器安装在所述第二壳体上，所述感测体安装在所述辅助轮上；所述控制元件与所述电机电连接。

本发明的第五方面提供了一种清洁电器，该清洁电器包括第四方面所述的地刷。

本发明提供了一种地刷的自感应系统、地刷及清洁电器，该地刷的自感应系统的基本原理是清洁电器在运动过程中，自感应系统不断检测滚轮的运动方向并将方向信号传递给控制元件；当滚轮的运动方向发生改变时，方向信号也发生相应的改变，控制元件根据接收到的发生改变的方向信号控制驱动滚轮的电机改变旋转方向，从而使得驱动滚轮的电机可以控制滚轮自如的前进或者后退。所述地刷及清洁电器上设置上述地刷的自感应系统，由此可以使得用户在推拉清洁电器的时候都能够省力。

附图说明

图1为现有技术中一种吸尘器地刷的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种地刷的自感应系统的示意图；

图3为包括图2的自感应系统的一种清洁电器的地刷外部结构示意图；

图4为图3中地刷的滚轮的驱动结构的示意图；

图5为本发明实施例二提供的第一种检测方式的线性型霍尔传感器的示意图；

图6为图5中滚轮顺时针旋转时检测到的磁铁极性变化示意图；

图7为图5中滚轮逆时针旋转时检测到的磁铁极性变化示意图；

图8为本发明实施例三提供的第二种检测方式的开关型霍尔传感器的示意图；

图9为图8中滚轮顺时针旋转时检测到的磁铁极性变化示意图；

图10为图8中滚轮逆时针旋转时检测到的磁铁极性变化示意图；

图11为本发明实施例四提供的另一种地刷滚轮驱动结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。本发明所述的“方向信号”是指行走轮保持在同一方向行进以及改变运动方向时，传感器检测到感测体时所产生的感应信号，例如，传感器输出的感应信号为电压信号或电流信号。“旋转周期t”是指行走轮旋转一圈所需要的时间。

实施例一

如图2所示，本发明提供了一种地刷的自感应系统，该地刷包括行走轮和驱动所述地刷行走的电机，自感应系统100包括：用于检测所述行走轮的运动方向并传递方向信号的感应装置10；用于接收所述方向信号并在所述方向信号发生改变时控制所述电机改变旋转方向的控制元件20；感应装置10包括传感器11和与传感器11非接触式的感测体12，传感器11与控制元件20电连接，传感器11检测感测体12以判断所述行走轮的运动方向。

如图3、图4所示，图3为本发明实施例提供的一种清洁电器的地刷外部结构示意图，图4为本发明实施例的地刷滚轮驱动结构示意图，其中，图3中所示的控制元件20仅仅表示该地刷中具有控制元件20，而并没有限定控制元件20的具体安装位置。清洁电器的地刷包括滚轮1、罩设在滚轮1边缘的第一壳体2、电机3及自感应系统100，电机3上的电机轴通过皮带4与滚轮1相连以驱动所述地刷行走。以所述行走轮为滚轮1为例，传感器11安装在第一壳体2上并与控制元件20电连接，感测体12安装在滚轮1上，控制元件20与电机3电连接；传感器11检测感测体12以判断滚轮1的运动方向，传感器11将方向信号发送给控制元件20，当所述方向信号发生改变时，控制元件20控制电机3改变旋转方向。

在本实施例中，利用感应装置10可以简单、快速的检测出滚轮1的运动方向，并能及时的将方向信号传递给控制元件20，由此可以使得在滚轮1的运动方向发生改变时，控制元件20能迅速控制电机3改变旋转方向，从而达到用户在推拉清洁电器的时候都能够省力的目的。

实施例二

图5为本发明实施例提供的第一种检测方式的线性型霍尔传感器的示意图，同样以行走轮为滚轮1为例，传感器11为线性型霍尔传感器，霍尔传感器设置在第一壳体2上并与控制元件20电连接，感测体12为第一磁铁，第一磁铁设置在滚轮1上，控制元件20与电机3电连接；霍尔传感器根据检测到的第一磁铁的s极和n极的先后顺序，以判断滚轮1的运动方向，霍尔传感器将方向信号发送给控制元件20，当所述方向信号发生改变时，控制元件20控制电机3改变旋转方向。

进一步地，结合图6-7，地刷在前进过程中，电机3上的电机轴顺时针旋转，同时电机轴通过皮带4驱动滚轮1顺时针旋转，滚轮1与地面产生的摩擦力推动地刷不断往前运动。在前进过程中，安装在滚轮1上的第一磁铁随着滚轮1不断旋转，霍尔传感器先检测到第一磁铁的s极，再检测到第一磁铁的n极，霍尔传感器由此判断出滚轮1的运动方向为顺时针，然后霍尔传感器将代表滚轮1顺时针旋转的方向信号传递给控制元件20，如果每个旋转周期t内霍尔传感器检测到的第一磁铁的两个磁极的先后顺序都是从s极到n极，那么表示滚轮1一直保持顺时针旋转，没有改变运动方向，霍尔传感器也会不断的将代表运动方向为顺时针的方向信号传递给控制元件20。

当用户往后拖拉地刷时，在外力的驱动下，滚轮1的旋转方向由顺时针变成逆时针，第一磁铁随着滚轮1改变运动方向，此时，霍尔传感器先检测到第一磁铁的n极，再检测到第一磁铁的s极，霍尔传感器所检测到的第一磁铁的两个磁极的先后顺序从之前的s极到n极，变成了从n极到s极，霍尔传感器由此判断出滚轮1的运动方向从顺时针变成了逆时针，然后霍尔传感器将代表滚轮1逆时针旋转的方向信号传递给控制元件20，进而传递给控制元件20的方向信号也发生了相应的改变，控制元件20接收到改变后的方向信号后，控制电机3改变旋转方向，电机轴的旋转方向由顺时针变成逆时针，电机轴通过皮带4驱动滚轮1逆时针旋转，从而带动地刷顺利的往反方向运动。

本实施例利用一块第一磁铁的s极和n极的检测顺序变化可以精确的判断出滚轮1的运动方向发生了改变，由此可以通过控制元件20快速的改变滚轮1的运动方向。另外，因为只有当第一磁铁的s极和n极都经过霍尔传感器时，霍尔传感器才能检测出磁极的变化，所以当用户只是短时间改变了行走轮的运动方向(如误操作或是碰到障碍物)时，第一磁铁可能还没有滚动到霍尔传感器所在的位置，或者第一磁铁只有s极或n极被霍尔传感器检测到，那么霍尔传感器不会产生方向改变的方向信号，控制元件也不会控制电机改变电机轴的旋转方向。

实施例三

图8为本发明提供的第二种检测方式的开关型霍尔传感，同样以行走轮为滚轮1为例，传感器11为开关型霍尔传感器，霍尔传感器设置在第一壳体2上并与控制元件20电连接，感测体12为磁铁，包括第二磁铁121和第三磁铁122，在滚轮1上安装感第二磁铁121和第三磁铁122，第二磁铁121的s1极和第三磁铁122的s2极均朝向霍尔传感器，控制元件20与电机3电连接；霍尔传感器根据检测到的第二磁铁121和第三磁铁122之间的时间间隔，判断滚轮1的运动方向，霍尔传感器将方向信号发送给控制元件20，当所述方向信号发生改变时，控制元件20控制电机3改变旋转方向。

具体地，第三磁铁122的长度大于第二磁铁121的长度，由此可以根据检测到的每个磁铁的极性的时间长短不同来区分第二磁铁121和第三磁铁122。需要说明的是，也可以设置成第二磁铁121的n1极和第三磁铁122的n2极均朝向霍尔传感器；还可以设置成第二磁铁121的长度大于第三磁铁122的长度。

如图9所示，当滚轮1顺时针旋转时，在一个旋转周期t内，霍尔传感器先检测到第二磁铁121的s1极，再检测到第三磁铁122的s2极，从检测到第二磁铁121的s1极到检测到第三磁铁122的s2极的时间间隔为t1，霍尔传感器由此判断出滚轮1的运动方向为顺时针，然后霍尔传感器将代表滚轮1顺时针旋转的方向信号传递给控制元件20。在每个旋转周期t内，霍尔传感器都会将检测得到的方向信号传递给控制元件20，如果每个旋转周期t内霍尔传感器从检测到第二磁铁121的s1极到检测到第三磁铁122的s2极的时间间隔都为t1，那么表示滚轮1一直保持顺时针旋转，没有改变运动方向。

如图10所示，当滚轮1由顺时针旋转变成逆时针旋转时，在一个旋转周期t内，霍尔传感器从检测到第二磁铁121的s1极到检测到第三磁铁122的s2极的时间间隔由原来的t1变为t2，霍尔传感器由此判断出滚轮1的运动方向为从顺时针变成了逆时针，然后霍尔传感器将代表滚轮1逆时针旋转的方向信号传递给控制元件20，控制元件20接收到代表滚轮1逆时针旋转的方向信号后，控制电机3改变旋转方向，电机轴的旋转方向由顺时针变成逆时针，电机轴通过皮带4驱动滚轮1逆时针旋转，从而带动地刷顺利的往反方向运动。

在本实施例中，利用两个长度不同的磁铁来确定滚轮1的旋转方向的好处在于，当滚轮1的旋转方向突然改变时，如果此时两个磁铁刚好位于霍尔传感器附近，那么通过两个磁铁之间的时间间隔可以判断出滚轮1的旋转方向的被动改变已经达到了一定的时长，需要通过电机3来改变电机轴的旋转方向，从而可以避免在某些意外情况下电机3错误的改变电机轴旋转方向的情况发生。比如滚轮1可能只是因为碰到了一个障碍物而在一定的时间内发生了被动的方向改变，此时并不需要电机3改变电机轴的旋转方向，那么霍尔传感器检测到其中一个磁铁后(假设此时两个磁铁刚好位于霍尔传感器附近)，在相应的时间间隔内没有检测到另一个磁铁，电机3就不会错误的改变电机轴的旋转方向。与实施例一相比，本实施例的优势在于，当磁铁刚好位于霍尔传感器附近时，检测两个磁铁之间的时间间隔比只检测一个磁铁的磁极变化所需要的时间更长，因此，两个磁铁可以进一步减少电机错误的改变电机轴旋转方向的机率。

实施例二和实施例三提供了霍尔传感器的两种不同的检测方式，霍尔传感器不仅感应精度高，而且体积小，重量轻，寿命长，安装方便，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，因此非常适合用在地刷上且不会对清洁电器产生任何不良影响。

在其他实施例中，上述传感器可以为电容式传感器，上述感测体为第一铜箔，进一步地，电容式传感器为第二铜箔。电容式传感器安装在第一壳体2上，第一铜箔安装在滚轮1上，控制元件20与电机3电连接。在滚轮1运动过程中，电容式传感器检测到第一铜箔后，根据第二铜箔上积聚的电荷量发生的变化来判断滚轮1的运动方向，并将相应的方向信号传递给控制元件。电容式传感器的具体检测方式与霍尔传感器类似，在此不再赘述。电容式传感器结构简单，易于制造且能保证比较高的感应精度，而且电容式传感器也可以做得非常小巧，因此，电容式传感器也非常适合用在地刷上。

在又一实施例中，上述传感器为电感式传感器，上述感测体为磁铁，进一步地，电感式传感器为电感线圈。电感式传感器安装在第一壳体2上，磁铁安装在滚轮1上，控制元件20与电机3电连接。在滚轮1运动过程中，电感式传感器检测到磁铁后，根据电感线圈的电感值发生的改变来判断滚轮1的运动方向，并将相应的方向信号传递给控制元件。电感式传感器的具体检测方式与霍尔传感器类似，在此不再赘述。电感式传感器结构简单，可靠，灵敏度高，因此，电感式传感器也同样非常适合用在地刷上。

实施例四

图11提供了另一种地刷滚轮驱动结构，该地刷包括滚轮1＇、辅助轮5＇、罩设在辅助轮5＇边缘的第二壳体(未图示)、电机3＇和自感应系统100(参考图2)。自感应系统的组成元件与上述实施例相同，只是改变了感应装置的安装位置。具体地，以行走轮为辅助轮5＇为例，滚轮1＇通过皮带4＇与电机3＇上的电机轴相连，感测体12安装在辅助轮5＇上，传感器11安装在第二壳体2＇上，控制元件20与电机3＇电连接。该地刷滚轮驱动结构是将感应装置安装在辅助轮5＇及罩设在辅助轮5＇边缘的第二壳体2＇上，感应装置检测辅助轮5＇的运动方向并传递方向信号；控制元件20接收方向信号并在方向信号发生改变时控制电机3＇改变旋转方向，从而使得电机3＇上的电机轴反向旋转并通过皮带4＇驱动滚轮1＇改变旋转方向。

需要说明的是，根据实际需要，作为感测体的磁铁或第一铜箔的数量还可以大于2个，作为电容式传感器的第二铜箔的数量也可以大于1个。本发明还提供了带有上述自感应系统的清洁电器，清洁电器不限于吸尘器。

上述各实施例提供一种地刷的自感应系统，该地刷的自感应系统的基本原理是清洁电器在运动过程中，自感应系统不断检测滚轮或辅助轮的运动方向并将方向信号传递给控制元件；当滚轮或辅助轮的运动方向发生改变时，方向信号也发生相应的改变，控制元件根据接收到的发生改变的方向信号控制驱动滚轮的电机改变旋转方向，从而使得驱动滚轮的电机可以控制滚轮自如的前进或者后退，由此可以使得用户在推拉清洁电器的时候都能够省力。另外，因为电的检测速度很快，基本上是在毫秒以下，所以方向改变的控制信号传递到控制元件的时间点与控制元件控制电机改变电机轴反转的时间点基本上能保证一致，从而不会在用户推、拉地刷时产生顿挫感，而且对感测体进行检测需要一定的时间，所以在极短的时间内推、拉地刷时，不会产生方向改变的控制信号，电机也不会改变电机轴的旋转方向，由此也不会出现电机在短时间内频繁改变电机轴旋转方向的情况发生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。