驱动装置及清洁工具的制作方法

本实用新型涉及电动工具的驱动控制技术领域，尤其涉及一种驱动装置及清洁工具。

背景技术：

驱动装置的运用经常需要检测获取其转轴的转速信息，以实现自动化控制、调节及防护。譬如吸尘器作为常见的清洁工具，其工作原理是利用电机作为驱动装置带动叶片旋转，在密封的壳体内产生空气负压，以吸取尘屑。现今市场上已出现多种类型的交流式及直流式吸尘器，其中，交流式吸尘器功率相对较大，吸尘效率高，但其输入电压亦较高，电机性能和整机的可靠性要求更高，这也使得交流式吸尘器的使用安全性成了用户与厂商首要关注的问题。

交流式吸尘器目前主要是将输入高压通过斩波技术进行降压处理，并将降压后的电压加到电机上。其中，斩波电路中的关键元器件MOS管失效时，输入高压会完全加到电机上，从而导致电机失速。现有交流式吸尘器中多采用保险丝、保险电阻等硬件对电机的电路进行过压保护，但熔断时间较长，此过程电机在高压驱动下出现转速急剧上升，仍存有较大的安全隐患；业内亦公开有采用霍尔传感器或光电传感器直接检测电机转速的技术方案，但存有结构设计复杂，信号干扰大，检测范围受限等不足。

鉴于此，有必要提供一种新的驱动装置及清洁工具。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种驱动装置及清洁工具，结构设计简洁，能有效减小接收端的光线干扰，提高信号辨识度，转速检测准确可靠，避免检测失误，降低风险。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种驱动装置，包括转轴及设置于所述转轴旁侧的光电传感器，所述光电传感器具有朝向所述转轴设置的发射端与接收端；所述转轴贯穿设置有通槽，所述通槽在转轴的外周面形成两个开口，随所述转轴的旋转，所述发射端发出的至少部分光线交替照射在所述外周面与所述开口内，所述接收端接收到的光线强度也出现相应的强弱交替变化，生成对应于所述转轴转速的光脉冲信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射端与接收端相邻设置，所述发射端朝向所述转轴形成一发射场域，所述接收端朝向所述转轴形成一接收场域，所述发射场域与所述接收场域在所述转轴外周面上至少形成一交叉区域，至少一个所述开口的面积大于所述交叉区域的面积。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射端与接收端分别设置在所述转轴的两侧，所述发射端发出的光线照射在所述外周面时，所述接收端接收不到光线；所述发射端发出的光线照射到所述开口时，部分光线穿过所述通槽后被所述接收端接收，随所述转轴的旋转，所述接收端间歇接收到发射端发出的部分光线，以生成前述光脉冲信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述通槽沿所述转轴的径向延伸设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述通槽设置于所述转轴的末端。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动装置还具有用以收容至少部分所述转轴的壳体，所述发射端与接收端均固定安装于所述壳体上。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动装置还包括与所述光电传感器相连接的控制电路，所述控制电路包括驱动电路及保护电路；所述驱动电路包括主控芯片及连接至所述主控芯片的电压调制模块，所述电压调制模块与所述主控芯片相连，以根据所述主控芯片的控制信号调制所述驱动电路的输出电压；所述保护电路包括连接所述光电传感器的监测芯片以及串联入所述驱动电路中的继电器，所述光电传感器将前述光脉冲信号转换为相应的电脉冲信号后传递至所述监测芯片，所述监测芯片根据所述电脉冲信号分析得到转轴转速，并根据所述转轴转速控制继电器的开闭。

本实用新型还提供一种清洁工具，包括清洁装置及用以驱使所述清洁装置工作并如前所述的驱动装置。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型驱动装置及清洁工具，通过在转轴上开设的通槽及配合所述通槽设置的光电传感器，即可检测得到转轴的实时转速，结构设计更为简洁，所述接收端接收到的光线干扰小，信号辨识度高，检测更为准确可靠，避免检测失误，以便于所述转轴转速异常时，及时停止驱动装置运转，消除安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型驱动装置一优选实施例的结构示意图；

图2是图1中驱动装置的剖视图；

图3是图1中驱动装置的光电传感器某一时刻的工作状态示意图；

图4是图1中驱动装置的光电传感器另一时刻的工作状态示意图；

图5是本实用新型驱动装置另一优选实施例的结构示意图；

图6是本实用新型驱动装置又一优选实施例的结构示意图；

图7是本实用新型驱动装置的控制电路模块示意图；

图8是本实用新型驱动装置的保护电路的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本实用新型进行详细描述。但该实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

请参阅图1与图4所示，本实用新型提供的驱动装置100包括驱动主体10、自所述驱动主体10沿第一方向延伸设置的转轴20、收容至少部分所述转轴20的壳体30以及设置于所述转轴20旁侧的光电传感器40。所述光电传感器40固定安装在所述壳体30上。

所述光电传感器40具有朝向所述转轴20设置的发射端41与接收端42，所述接收端42用以接收发射端41所发出的光线；所述转轴20贯穿设置有通槽21，所述通槽21的两端在转轴20的外周面22形成两个相应的开口23。随所述转轴20的旋转，所述发射端41发出的至少部分光线交替照射在所述外周面22与所述开口23内，所述接收端42接收到的光线强度也出现相应的强弱交替变化，生成对应于所述转轴20转速的光脉冲信号。

在本实施例中，所述光电传感器40设置为反射式光电传感器，所述发射端41与接收端42相邻设置。所述发射端41发出的光线照射在所述转轴20的外周面22时，部分光线经所述外周面22反射后被接收端42接收；而当前述部分光线照射到开口23位置时，所述接收端42接收到的光线大大减少，抑或者接收不到光线。此处，所述外周面22的表面形态保持一致，以减弱光线在所述外周面22的漫反射现象。并且，所述发射端41发出并照射在所述开口23内的光线不会自该开口23内再重新反射出来。藉此，减小所述接收端42接收到的光线强度干扰，提高信号辨识度，检测更为准确可靠。

所述发射端41与接收端42沿所述转轴20的周向相邻设置。发射端41朝向转轴20形成一发射场域411，该发射场域411与所述转轴20的外周面22形成第一相交区域，所述第一相交区域即为发射端41发出的光线在转轴20的外周面22的照射区域；同时，所述接收端42朝向所述转轴20形成一接收场域421，该接收场域421在所述转轴20的外周面22形成第二相交区域，该第二相交区域即为接收端42能够接收到经转轴20的外周面22反射的光线的区域。所述发射场域411与所述接收场域421在所述外周面22上至少形成一交叉区域43，所述交叉区域43即为上述第一相交区域与第二相交区域之间的重叠区域，至少一个所述开口23的面积大于所述交叉区域43的面积。当前述交叉区域43完全在所述外周面22上时，所述接收端42接收到的经外周面22反射的光线最强；当前述交叉415区域完全在所述开口23内时，所述接收端42接收不到任何反射的光线。藉此，所述转轴20旋转过程中，所述接收端42所接收到的光线强弱区分/波动更为显著，提高信号辨识度。

此处，发射端41朝向转轴20的一侧以及所述接收端42朝向所述转轴20的一侧均设有挡板(未图示)，所述挡板分别用以限定所述发射端41发出的发射光线的发射角度及所述接收端42接收到的入射光线的入射角度。可选地，所述挡板呈喇叭状，并且分别逆着上述发射光线发射方向和沿着入射光线入射方向收束。可选地，所述喇叭状挡板的内表面设有光吸收材质。

所述通槽21沿所述转轴20的径向延伸设置，避免转轴20旋转时产生偏心应力，利于所述转轴20保持稳定旋转。所述通槽21优选设置于所述转轴20朝向壳体30的一端，且所述通槽21由所述转轴20的末端沿轴向凹陷形成，便于加工的同时，减小对转轴20的结构改变。

参图5所示为本实用新型另一优选实施方式，所述光电传感器40同样设置为反射式光电传感器，所述发射端41与接收端42还沿所述转轴20的轴向相邻设置。此处，所述发射端41与接收端42优选为朝向所述转轴20的中心轴设置，以确保所述光电传感器40的检测可靠性。

参图6所示为本实用新型又一优选实施方式，所述光电传感器40采用对射式光电传感器，所述发射端41与接收端42呈相对设置，所述转轴20位于所述发射端41与接收端42之间。所述发射端41发出的光线照射在所述外周面22时，所述接收端42接收不到光线；所述发射端41发出的光线照射到所述开口23时，所述发射端41发出的部分光线穿过所述通槽21后被所述接收端42接收，随所述转轴20的旋转，所述接收端42间歇接收到发射端41发出的部分光线，以生成前述光脉冲信号。

参图7所示，所述驱动装置100还包括与所述光电传感器40相连接的控制电路，所述控制电路包括驱动电路及保护电路。所述驱动电路包括整流滤波模块511、主控芯片512及连接至所述主控芯片512的电压调制模块513，所述电压调制模块513与所述主控芯片512相连，以根据所述主控芯片512的控制信号调制所述驱动电路的输出电压；所述保护电路包括连接所述光电传感器40的监测芯片521以及串联入所述驱动电路中的继电器522，所述光电传感器40将接收端42生成的光脉冲信号变换为电脉冲信号，再传递至监测芯片521，所述监测芯片521根据所述电脉冲信号分析得到转轴20转速，并根据所述转轴20转速控制继电器522的开闭。

此处，所述整流滤波模块511用以将外部交流电源转换为稳定的直流电源。所述电压调制模块513包括第一晶体管，所述主控芯片512输出既定占空比的PWM信号，所述第一晶体管将所述直流电源斩波处理后加载到驱动装置100上，以驱使所述驱动装置100按既定速率运转。一般地，所述第一晶体管采用MOS管。

所述保护电路还包括连接设置于所述光电传感器40与监测芯片521之间的整流放大模块523，所述整流放大模块523用以将所述光电传感器40输出的电脉冲信号处理后再传递至监测芯片521。所述监测芯片521接收到经所述整流放大模块523处理后的电脉冲信号，并根据所述电脉冲信号的频率分析得到转轴20转速，对比转轴20的转速与既定阈值转速，若转轴20转速小于既定阈值转速，判断驱动电路正常并控制所述继电器522保持常闭状态，驱动装置100正常运转；若转轴20转速达到或超过既定阈值转速，判断驱动电路异常，激活所述继电器522的输入回路以控制该继电器522的输出回路动作，切断驱动电路，驱动装置100停止运行。藉此，避免未经斩波处理的直流电源直接加载到驱动装置100上，进而产生设备损毁及人员伤害。

所述保护电路还包括连接设置于所述监测芯片521与继电器522之间的放大模块524。所述放大模块524包括连接至所述监测芯片521输出端的第二晶体管。除此，所述保护电路还包括并联设置于所述继电器522两端的防护二极管D，以使所述继电器522两端产生的感应电动势得以消耗，从而避免继电器522损坏。

所述控制电路还包括设置于所述驱动电路与外部交流电源之间的保险丝53，所述保险丝53能够在所述保护电路失效或继电器522发生异常而使得未经处理的直流电源被直接加载到驱动装置100时，通过自身逐渐熔断以对驱动装置100构成进一步的失速保护。除此，所述驱动装置还包括用以为所述主控芯片512及监测芯片521供电的辅助电源54。

参图8，所述整流放大模块523包括MOS管Q1及相互并联设置的第一电容C1与第一电阻R1。所述MOS管Q1优选为NMOS管，所述NMOS管的源极接地。所述整流放大模块523还包括相互串联的第二电阻R2、第三电阻R3及第二电容C2，所述NMOS管的漏极连接至所述第二电阻R2与第三电阻R3之间，所述监测芯片521的连接至所述第三电阻R3的末端以接收得到经所述整流放大模块523处理后的电脉冲信号。

所述第二晶体管设置为NPN型三极管Q2。所述放大模块524还包括连接至所述监测芯片521输出端的第四电阻R4，所述三极管Q2的基极连接至所述第四电阻R4，集电极连接至所述继电器522，发射极接地。并且，所述放大模块524还包括连接于所述三极管Q2的基极与发射极之间的第五电阻R5。

本实用新型还同时提供了一种采用前述驱动装置100的清洁工具(未图示)，所述清洁工具还包括连接至所述驱动装置100的清洁装置，所述驱动装置100通过转轴20的旋转驱使清洁装置进行工作。

综上所述，采用本实用新型驱动装置100及清洁工具，通过在转轴20上开设的通槽21及配合所述通槽21设置的光电传感器40，即可检测得到转轴20的实时转速，结构设计更为简洁，所述接收端42光线干扰小，信号辨识度高，检测更为准确可靠，避免检测失误，以便于所述转轴20转速异常时，及时停止驱动装置100运转，消除安全隐患。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。