专利名称：电真空吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括具有在交流电源下操作的整流子式电动机(commutator motor)的电鼓风机的电吸尘器。
背景技术：
传统的电真空吸尘器通常通过检测流入电鼓风机的负载电流并将负载电流与预设参考值进行比较来控制其输入功率。结果，电真空吸尘器保持期望的吸力，而不管根据其集尘部分中收集的灰尘的积聚而造成的气流阻力增加。然而，因为电流检测电路中使用的部件的变化所导致的检测到的负载电流的误差，即使都使用相同的控制电路，多个电真空吸尘器的输入功率也各不相同。因此，这种电真空吸尘器的单个产品的输入功率的这种变化需要在从工厂出货前进行补偿。
存在例如在日本公开专利申请第9·122052中所描述的已知的补偿这种输入功率变化的方法。如上述公开中描述的传统真空吸尘器操作如下。电流检测电路22放大、整流并且平滑由电流检测部件21检测到的电流。微处理器13控制至电鼓风机的输入功率，使得电流检测电路22的输出与目标电流值一致。当电流检测电路22的输出与目标电流值一致时，传输操作部件30比较电鼓风机的输入功率与目标输入功率，生成并且输出调整信号。电真空吸尘器的主体1根据调整信号来校正目标电流值。微机13然后控制电鼓风机的输入功率，使得电流检测电路22的输出与校正后的目标电流值一致。这些操作将被重复，直到电鼓风机的输入功率与目标输入值一致。该方法因为无需通过调整电路板上的可变电阻来手动补偿输入功率的变化而具有优势。
通常，电真空吸尘器使用整流子式电动机作为在交流电源下操作的鼓风机电动机。流入整流子的电流包括相当量由电动机的整流子和电刷之间的滑动产生的波纹分量(ripple component)。因此，考虑到补偿设备内由构成负载电流检测电路或其它的部件的变化导致的误差，应当考虑该波纹分量。
在上面的公开中描述的电真空吸尘器中，因为电流检测电路22的输出被提供为被平滑，并且微机13基于此输出来控制误差校正，所以检测波纹分量的精确度不足。因此，无法精确实现基于其负载电流来控制电鼓风机的输入功率。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种电真空吸尘器，改进了根据整流子式电动机的负载电流来控制电鼓风机的输入功率的精度。
为实现上述目的，本发明提供了一种电真空吸尘器，其包括电鼓风机，具有整流子式电动机和被整流子式电动机旋转的风扇，该整流子式电动机通过由一个控制信号控制的开关元件连接到交流电源；过零检测部分，用于检测施加到整流子式电动机的交流电压的过零点；电流检测部分，用于检测在整流子式电动机中流动的负载电流；控制部分，用于基于电流检测部分所检测的负载电流的值和预设的电流参考值，来控制相对于所述过零检测部分所检测的过零点输出所述控制信号的定时；电流检测电路，用于使用上述电流检测部分所检测的负载电流来生成具有周期波形的信号，并向上述控制部分输出该周期信号，由所述电流检测电路生成的所述周期信号与交流电压有关，其中，所述控制部分包括操作模式设置部件，用于将真空吸尘器的操作模式设置为准备模式和清洁模式之一，在所述准备模式中，控制信号的输出定时是固定的，在所述清洁模式中，控制信号的输出定时被设置为可变；负载电流瞬间值获取部件，用于通过以指定的采样间隔对上述电流检测电路的输出进行采样来获取负载电流瞬间值，基于所述过零检测部分所检测的过零点开始所述采样；存储部件，用于存储在上述准备模式下基于负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值而确定的校正值；定时确定部件，用于基于上述负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值、电流参考值和校正值，来确定在清洁模式下向所述开关元件输出控制信号的定时。
图1是根据本发明实施例的电真空吸尘器的结构的透视图。
图2是一个电路图，示出了根据本发明第一个实施例的电真空吸尘器的控制器的电路结构。
图3示出了根据本发明第一个实施例的各部分中的电压、电流和信号的波形。
图4是根据本发明第一个实施例的控制部分的功能框图。
图5示出了在根据本发明的第一个实施例中使用的负载电流的指导延迟时间、下限和上限的表格。
图6示出了当操作根据本发明第一个实施例的电真空吸尘器时，电鼓风机的吸气量和负载电流补偿值之间的关系，其中，负载电流的指导延迟时间、下限和上限被作为参数。
图7是一个流程图，示出了根据本发明第一个实施例，由控制部分操作的处理的主要流程。
图8是一个流程图，示出了根据本发明第一个实施例，由控制部分在准备模式下操作的计算负载电流误差的处理。
图9是一个流程图，示出了根据本发明第一个实施例，由控制部分在准备模式下操作的有关过零的处理。
图10是一个流程图，示出了根据本发明第一个实施例，由控制部分在清洁模式下操作的负载电流计算误差校正的处理。
图11是一个流程图，示出了根据本发明第一个实施例，由控制部分在清洁模式下操作的有关过零的处理。
图12是一个流程图，示出了根据本发明第一个实施例，由控制部分操作的输出控制信号的处理。
图13是根据本发明第二个实施例的功能框图。
图14是一个流程图，示出了根据本发明第三个实施例，由控制部分在准备模式下操作的有关过零的处理。
具体实施例方式
(第一个实施例)以下，将结合附图对根据本发明的一些实施例进行描述。
参考图1将对电真空吸尘器的结构进行解释。电真空吸尘器包括电真空吸尘器的主体1(在下文中，仅称为“主体”)、一端与主体1提供的吸入口2可拆卸连接的软管3、一端与软管3的另一端可拆卸连接的延长管4、以及一端与延长管4的另一端可拆卸连接的吸嘴本体5。
主体1包括上端开放的下壳6、靠近下壳6的后顶部的上壳7。在主体1的外围边缘提供了由下壳6和上壳7支撑的缓冲器8。在主体1中，提供了用于封闭下壳6的前上端的开口的盖子9，用来自由开关所述开口。在盖子9上，提供了通知操作人员电真空吸尘器的集尘袋被灰尘装满的状态的通知部分10。该通知部分10由诸如LED的发光装置、发声装置等构成。在主体1中提供了与电鼓风机11进行流动传送(fluid communication)的集尘袋12。集尘袋12组成集尘部件，通过主体入口2与软管3进行流动传送。配置成通过让电鼓风机11的吸入空气通过集尘袋12，吸入的空气中的灰尘被从空气中分离出来并收集在集尘袋12内。在主体1的下前方提供了可以自由旋转的轮子13(未示出)，并且在后面提供了一对后轮13(仅示出了两个中的一个)。
软管3由圆柱形的可伸缩柔性材料制成，并提供有手动操作部分17。手动操作部分17具有手柄15和设置电鼓风机11的进风口状态的操作按钮16。延长管4由大直径管4a和插入大直径管4a的小直径管4b组成。延长管4的总长度可以通过将小直径管4b在大直径管4a中滑入和滑出来进行连续调整。吸嘴本体5提供有吸入将要清洁的物体表面的灰尘，并且可分离地与延长管4的管前缘匹配的吸入开口(未示出)。在主体1内并入了包括控制部分18的电路板19。
现在，将参见图2来描述包括控制部分18的电真空吸尘器的控制器20。标号21指示商用交流电源，对其串联例如由控制信号控制的双向三端晶闸管22(在下文中，仅被称为“三端晶闸管”)的开关元件、电流保险丝23以及整流子式电动机24(在下文中，仅被称为“电动机”)。
电鼓风机11具有电动机24和被电动机24旋转的风扇25。电动机24为通用型，通常包括例如电刷(未示出)和具有与电刷摩擦的整流子的电枢24a、以及场线圈24b和24c。风扇25为离心型，其被固定到电动机24的转轴上。含有灰尘的空气从吸嘴本体5经过延长管4和软管3被吸入主体1。
标号26指示电流检测部分，其通常包括变流器或霍尔元件并检测电动机24中流动的负载电流。电流检测部分26所检测的负载电流在作为电流检测电路的整流部分27中被整流，被转换为电压并输入到控制部分18内的I/O端口(随后描述)。整流部分27可以由例如由四个桥接的二极管组成的全波整流电路或者具有一个二极管的半波整流电路构成。因为输入到I/O端口的电压没有被平滑电容器等平滑，它看起来是从交流电压获得的周期波形。标号28指示过零检测部分，其检测施加到电动机24的交流电源电压中的过零点。
与控制部分18中的I/O端口连接的是A/D参考电压源29、手动操作部分17和通知部分10。I/O端口从A/D参考电压源29接收A/D参考电压，从手动操作部分接收指令信号。指令信号被输出到通知部分10。标号30指示在电路板19中提供的操作模式开关，用于将控制部分18中的操作模式从准备模式切换到吸尘器操作模式，或者反之亦然，随后将描述。
控制部分18获取负载电流、过零定时、A/D参考电压、操作模式设置信号和指令信号。它传送控制信号作为对三端晶闸管22的栅极的触发信号。
控制部分18包括微处理器31、存储器32、具有上述A/D转换功能的I/O端口33。存储区32b是非易失性存储区，其中预先存储了微处理器31执行的控制程序和诸如必要常量的数据。存储区32a被用作数据存储区，其中临时存储非易失性存储区32b中的数据和微处理器31所使用的计算数据。
图3(a)描述了商用交流电源21中可用的电压的波形。当控制信号在图3(c)所示的定时从控制部分18馈送到三端晶闸管22的栅极时，三端晶闸管22从此时变为导通，直到电源电压倒转其相位为止。因此，如图3(d)所述的电压被加到电鼓风机11的端子之间。
当电源电压反向时，如图3(b)所示的过零信号从过零检测部分28馈送到控制部分18中的I/O端口33。假设交流电压的周期为Tv(秒)，从该交流电压中的过零点到控制信号的起始点的间隔为t(秒)，则下列公式给出三端晶闸管22的导通角Φ(％)Φ＝{(Tv/2)-t}/(Tv/2)×100在下文中，从交流电压中的过零点到控制信号的起始点的间隔t(秒)将被称为“延迟时间”。
在整流部分27中使用全波整流电路的情况下，输入到I/O端口33的负载电流的波形看起来例如如图3(e1)所示。如果整流部分27中使用半波整流电路，则输入到I/O端口33的负载电流的波形看起来例如如图3(e2)所示。如在图中可以看到的，因为电流没有被电解电容器或者其它元件平滑，所以输入到I/O端口33的负载电流的波形反映出在电动机24中生成的波纹分量。
现在将参见图4来描述控制部分18中各部件的功能。控制部分18内的微处理器主要包括操作模式设置部分41、负载电流瞬间值获取部分42、负载电流最大值确定部分43、负载电流计算部分44、定时确定部分45和负载电流最大值误差计算部分46。控制部分18中的操作模式设置部分41识别伴随操作模式开关30的切换动作生成的电压信号，将操作模式设置为准备模式或清洁模式。清洁模式是通常被操作人员使用的控制部分18的操作模式，其中，电鼓风机11的输入功率基于电流检测部分26所检测的电流值而变化。准备模式是非操作人员有关模式，其被提供用来补偿当吸尘器的输入功率被固定到预定水平时，根据每个真空吸尘器的电路部件所导致的误差。下面将描述各个操作模式。
首先将描述准备模式。在真空吸尘器出货前操作该模式。首先，对于事先知道其电气特性的参考负载，例如，准备标准电鼓风机、电阻负载或电子负载，并连接到真空吸尘器控制器20。电鼓风机使用预定功率输入进行操作，通过生成具有相对于定时确定部分45所确定的过零点的指定延迟时间的控制信号，来设置该预定功率输入。即，电鼓风机通过在固定输出定时输出的控制信号进行操作。在此状态下，负载电流瞬间值获取部分42从电流检测部分26获取负载电流瞬间值In，参考过零检测部分28所检测的交流电源电压中的过零点，在时间上以预设采样间隔来采样负载电流。这些负载电流瞬间值In随后被输入到负载电流最大值确定部分43。该负载电流最大值确定部分43个别地比较以指定次数采样获取的负载电流瞬间值(I1，I2，……，In)，并且从中确定负载电流最大值Iz。
随后，负载电流最大值确定部分43输出该确定的负载电流最大值Iz到负载电流最大值误差计算部分46。负载电流最大值误差计算部分46将该确定的负载电流最大值Iz与预先指定的负载电流最大参考值Ip(假设没有变化时的理想值)进行比较，并且确定得到的两个值之间的差值作为负载电流校正值Id作为校正误差。该负载电流校正值Id被存储在非易失性存储器8b中。可以基于负载电流最大值Iz和负载电流最大参考值Ip之间的差值，使用数据表或者公式来获得负载电流校正值Id。负载电流最大值Iz的计算周期是例如图3(e1)所示的交流电源电压的半个周期，以及图3(e2)所示的完整周期。有时在电路板19被并入主体1之前进行此准备模式下的操作。
接下来将描述清洁模式。在操作人员实际使用电真空吸尘器来执行清洁工作时启动该模式。在该模式下，当操作人员操作手动操作部分17上的适当操作按钮16并因此开始操作电鼓风机时，负载电流瞬间值获取部分42在指定采样间隔从电流检测部分26获取负载电流瞬间值In，并且将负载电流瞬间值In输出到负载电流计算部分44。
负载电流计算部分44随后以下面两种方式之一进行操作第一操作类型和第二操作类型。在第一操作类型下，负载电流计算部分44根据负载电流瞬间值In和在准备模式下存储的负载电流校正值Id来计算负载电流瞬间校正值，进一步通过将计算的负载电流瞬间校正值相加指定的采样次数来计算负载电流计算校正值Is，并将该负载电流计算校正值Is输出到定时确定部分45。可以通过例如向/从负载电流瞬间值In加上/减去负载电流校正值Id来计算该负载电流瞬间校正值。
在第二操作类型下，负载电流计算部分44通过将负载电流瞬间值In相加指定的采样次数来计算负载电流计算值IsO，进一步根据负载电流计算值IsO和负载电流校正值Id来计算负载电流计算校正值Is，并将该负载电流计算校正值Is输出到定时确定部分45。可以通过例如向/从负载电流计算值IsO加上/减去负载电流校正值Id来计算负载电流计算校正值Is。
定时确定部分45比较负载电流计算校正值Is与预先指定的参考电流值也就是负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2，根据计算的结果来定义指导延迟时间ts，并根据指导延迟时间ts而生成控制信号。以此方式来校正电流检测部分26所检测的电流值，并根据该校正后的电流值来修改延迟时间。因此，控制了电鼓风机11的输入功率。
还可以进行下面的操作。首先，在准备模式下，负载电流值最大值确定部分43将负载电流最大值Iz存储在非易失性存储器32b中，并且负载电流最大值误差计算部分46将负载电流最大值Iz与在清洁模式下预先指定的负载电流最大参考值Ip进行比较，由差值获得负载电流误差Ie。随后，该负载电流误差Ie被输出到负载电流计算部分44。在此情况下，负载电流最大值Iz本身构成了本发明中所称的“校正值”。
现在将描述存储在控制部分18内的存储器8中的数据表47。图5示出了数据表47的一个例子，示出了指导延迟时间ts、负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2间的关系。
首先，将解释该表中的每个数值。在该数据表47中，提供了(n+1)个值U0，U1，U2，……，Un，每个被指定为指导延迟时间ts并且是控制信号的输出定时，其中Un＜，……，U2＜U1＜U0；n个设定值X1，X2，X3，……，Xn，每个被指定为电流下限Ig1并且是对应于上述指导延迟时间ts的比较值，其中Xn＞，……，X2＞X1；以及n个设定值Y1，Y2，Y3，……，Yn，每个被指定为电流上限Ig2并且同样是电流比较值，其中Yn＞，……，Y2＞Y1。图6示出了负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2的各值间有关幅度比较的关系，即X1＜X2＜Y1＜X3＜Y2＜X4＜Y3＜X5＜Y4＜……，Xn＜Yn-1＜Yn。
图2中的控制器20通过从控制部分18输出控制信号作为三端晶闸管22的触发信号来控制电鼓风机11。在集尘袋12是空的状态下，控制部分18将指导延迟时间ts设置为U0，使得电鼓风机11的吸入空气量可大于Q0。在此状态下，负载电流计算校正值Is变成例如图6中点A的值。
随着电真空吸尘器开启后操作的进行，通过所收集灰尘的累积，通过集尘袋12的气流阻力增加，并且从吸嘴本体5吸入的气流量减少。负载电流计算校正值Is随之逐渐从点A减少到负载电流下限Ig1的设定值X1。
当负载电流计算校正值Is超过负载电流下限Ig1的设定值X1时，定时确定部分45将指导延迟时间ts从U0变为更短的U1。结果，三端晶闸管22的导通角变宽，并且电鼓风机11的空气吸入能力因此提高。此时，负载电流计算校正值Is达到Y1，并且电鼓风机11的输入功率增加。
随着灰尘收集的进行，通过集尘袋12的气流阻力继续增加，并且从吸嘴本体5吸入的气流量减少。因此，负载电流计算校正值Is逐渐减少到负载电流下限Ig1的设定值X2。
当负载电流计算校正值Is减少超过负载电流下限Ig1的设定值X2时，定时确定部分45将指导延迟时间ts从U1变为更短的U2。结果，三端晶闸管22的导通角变得更宽，并且电鼓风机11的空气吸入能力因此提高。然后，负载电流计算校正值Is达到Y2，并且电鼓风机11的输入功率变得更大。
在此方式下，随着灰尘收集的进行以及负载电流计算校正值Is下降超过负载电流下限Ig1的设定值X1，X2，X3，X4，……，定时确定部分45将指导延迟时间ts分别移动到U0，U1，U2，U3，U4……。在负载电流计算校正值Is最终超过负载电流下限Ig1的设定值Xn并且指导延迟时间ts变为Un之后，即使负载电流计算校正值Is持续减小，定时确定部分45也不改变指导延迟时间ts。
如果指导延迟时间ts保持在Un超过指定周期，则控制器18判断集尘袋12接近装满灰尘的状态，并且向通知部分10发出信号。通知部分10然后催促真空吸尘器的操作人员更换集尘袋12。
现在将描述各控制程序的处理。控制部分18根据事先存储在存储器32中的程序来执行如图7所示的主程序中的操作。在加电或复位控制部分18之后，控制部分18首先在步骤S1中进行真空吸尘器中的各种初始设置。在步骤S2，控制部分18检查通过操作模式开关30的切换而被调用的电压。如果此时的电压被识别为V1，则操作模式设置部分41在步骤S3将操作模式设置为“清洁模式”。在步骤S4中，控制部分18检查先前是否已经进行过至少一次准备模式。如果从未经历过准备模式，则保留所述步骤而不采取进一步的行动。识别出经历过准备模式时，控制部分18生成具有事先确定用于启动所述操作的输出定时的初始设置的控制信号。控制步骤在步骤S5进入清洁模式的主循环，并且电鼓风机11开始清洁操作。该循环被重复直到电源被关闭。
如果控制部分18在步骤S2中判断作为切换操作模式开关30的结果的电压不是V1，则操作模式设置部分41在步骤S6将控制部分18的操作模式设置为准备模式。在步骤S7，定时确定部分45将输出定时设置为例如0(秒)的预定值，使得电鼓风机11的输入功率变为最大，控制部分18将具有这种时延的控制信号提供该三端晶闸管22的栅极。在步骤S8，执行准备模式的主处理并且重复直到电源被关闭。
在准备模式的主循环程序中，控制部分18使用定时器(未示出)，循环执行如图8所示的负载电流误差计算。下面描述了该负载电流误差计算程序。
在步骤S10中，控制部分18使用定时器(未示出)来检查电流开始流动，即电鼓风机11开始操作后是否已经过去了指定的时间。在已经确认该时间过去后，进入步骤S11。在步骤S11中，负载电流瞬间值获取部分42在指定周期从具有A/D转换器的I/O端口33循环获取负载电流瞬间值In。随后，在步骤S12中，递增负载电流瞬间值In的采集数量。如后面描述的，在过零检测部分28所检测的交流电源电压的过零点，该值采集数量将被清除。用于获取负载电流瞬间值In的采集周期被预先设置。在本实施例中，对于50Hz的交流电源，该采集周期被设置为0.2毫秒。因此，在交流电源电压的半个周期内，负载电流瞬间值In的采集将被进行50次。该周期成为计算将存储在非易失性存储器32b中的校正值的周期。
随后，在步骤S13中，负载电流最大值确定部分43判断每个获取的负载电流瞬间值In是否是每次采集负载电流瞬间值In的最大值，采集定时被设置为与过零点相关。如果发现获取的负载电流瞬间值In是最大值，则在步骤S14中，此负载电流瞬间值被存储到存储器中作为负载电流最大值Iz。然后，在步骤S10到S14中，以指定周期重复相同的程序，并且在交流电源电压的半个周期内，从负载电流瞬间值In的50个样本来确定负载电流最大值Iz。然后，从此处理返回准备模式的主循环。在上面描述的程序中，被采样预定次数的负载电流瞬间值In中的最大值被确定为负载电流最大值Iz。然而，也可以通过例如计算负载电流瞬间值In的多个平均值并且从那些平均值中选择最大值作为负载电流最大值后，确定该负载电流最大值Iz。
在准备模式的此处理中，控制部分18在每次检测到交流电源电压的过零点时，执行如图9所示的“准备模式过零处理”。
在此处理中，当过零检测部分28检测到过零点时，在步骤S21中清除如图8所示在负载电流误差计算程序中计数的负载电流瞬间值In的采集数量。随后，在步骤22中，控制部分18递增过零处理的数量。在步骤S23，获取的负载电流最大值Iz与预先存储在存储器32中的负载电流最大参考值Ip进行比较并计算误差Id0。在此情况下，误差Id0作为例子被认为是Iz和Ip之间的差值。然后，在步骤S24中，控制部分18检查是否已经操作预定次数的过零处理。如果尚未达到指定的操作次数，则返回到准备模式主程序，并且重复步骤S21到S23直到达到所述次数。当完成预定次数的处理后，控制部分18在步骤S25中，基于之前重复的处理中所计算的多个误差Id0，例如通过对它们进行平均，来计算负载电流校正值Id作为校正值，并且将其存储在非易失性存储器32b中。在步骤S26中，定时确定部分45停止向三端晶闸管22输出控制信号。最后，在步骤S27中，控制部分18将准备模式处理已被执行的事实作为信息记录在非易失性存储器32b中。
现在，将描述控制部分18的操作模式被设置为清洁模式的情况。在此清洁模式下，控制部分18使用定时器(未示出)等周期性地执行如图10所示的计算负载电流计算校正值Is的处理。
首先，在步骤S31中，负载电流瞬间值获取部分51从配备有A/D转换器的I/O端口33获取负载电流瞬间值In。在下一个步骤S32中，控制部分18递增负载电流瞬间值In的采集数量。在本实施例中，获取负载电流瞬间值In的周期被设置为如在准备模式下设置的0.2毫秒。
随后，在步骤S33中，负载电流计算部分53通过例如从负载电流瞬间值In减去在准备模式下存储的负载电流校正值Id来计算负载电流瞬间校正值。然后，在步骤S34中，例如通过在交流电源电压的一个周期内将负载电流瞬间校正值相加100次来获得负载电流计算校正值Is。可以由过零检测部分28所检测的过零信号来知道交流电源电源的周期。此后，步骤返回清洁模式主循环，并且在预定周期内重复步骤S31到步骤S34的处理。
在清洁模式主循环中，控制部分18在交流电源的每个过零定时点执行如图11所示的过零定时处理。
首先，在步骤S40中，控制部分18清除计数从过零点到控制信号的输出定时的延迟时间的延迟计时器。随后，在步骤S41中，控制部分18同样清除在计算负载电流计算校正值Is的处理中已计数的负载电流瞬间值In的采集次数。在步骤S42中，定时确定部分45获取在所述时间对应于指导延迟时间ts的负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2。在步骤S43中，负载电流计算校正值Is与存储在存储器中的获取的负载电流下限Ig1进行比较。如果Is-Ig1＞0，则负载电流计算校正值Is在步骤S45中进一步与负载电流上限Ig2进行比较。如果Is-Ig2＜0，则控制部分18认为此时电鼓风机运行在根据指导延迟时间ts设置的操作输入功率的范围内的状态。
同时，在步骤S43中，如果Is-Ig1≤0，则控制部分18认为电鼓风机11的当前输入功率水平低于之前设置的范围值；在步骤S44中，控制部分通过根据图5表中的数值，将指导延迟时间ts缩短一步，例如从U0到U1，来增加电鼓风机11的输入功率。
如果在步骤S45中Is-Ig2≥0，则控制部分18认为电鼓风机11的当前输入功率大于之前设置的范围值；在步骤46中，控制部分18通过将指导延迟时间ts延长一步，例如从U3到U2，来减小电鼓风机11的输入功率。此后，步骤返回清洁模式主循环，并且在过零检测部分28每次检测到过零点时重复步骤S40到S46。
定时确定部分45开始使用延迟计时器(未示出)来测量相对于过零点的延迟时间，并且周期性地执行如图12所示的处理，以便输出控制信号。
即，在步骤S50中，控制部分18确认相对于过零点的延迟时间是否与指导延迟时间ts一致，并且如果是这样，它就在步骤S51中进行控制，使得反映此延迟时间的控制信号从I/O端口33被发送到三端晶闸管22。
在此方式下，通过负载电流计算校正值Is和负载电流下限Ig1以及负载电流上限Ig2的比较结果来确定指导延迟时间ts。负载电流下限Ig1以及负载电流上限Ig2是预先确定的电流参考值，并且负载电流计算校正值Is是从负载电流瞬间值In和负载电流校正值Id(作为校正值)计算得出的。因此，在清洁模式下，根据负载电流瞬间值、电流参考值和校正值来确定指导延迟时间ts。即，控制部分18将计算的负载电流计算校正值和预先设置的负载电流下限Ig1以及负载电流上限Ig2进行比较，并且通过基于比较结果来调整指导延迟时间ts来进行控制，使得电鼓风机11的输入功率保持在预设范围内。以此方式，检测到的电流根据电鼓风机11的吸入空气量而变化，并且负载电流计算校正值Is因此改变。因此，电鼓风机11的输入功率被控制，以便落入之前通过根据集尘袋12内收集的灰尘量来调整指导延迟时间ts而定义的合适范围内。结果，电真空吸尘器的吸入功率可以被保持更久。
如上所述，因为根据本实施例的电真空吸尘器被配置成通过检测与交流电源相关的负载电流的周期波形来校正由于电流检测部分26中使用的电子元件的变化导致的电流检测误差，整流子式电动机所导致的波纹分量也可以在电流检测时被捕捉，并且因此，可以精确校正上述电流检测误差。结果，每个电鼓风机的输入功率变化被抑制，提高了控制电真空吸尘器输入功率的精确性，并且因此，收集灰尘的性能变得稳定。此外，由于基于与交流电源相关的周期负载电流来执行误差校正的过零检测电路(本实施例使用的)是生成到三端晶闸管22的控制信号(也就是所谓的“对此类装置的相位控制”)的基本需要，所以该电路的结构不是新增加的。因此，无需将其复杂化也不用增加部件成本就可以实现该电路。此外，由于通过取检测到的负载电流瞬间值中的负载电流最大值来进行误差校正，主要反映了电流检测部分26中的电元件的变化，所以可以更加有效地改进误差校正的精确性。
(第二个实施例)现在将结合图13来描述根据本发明的第二个实施例。在根据上述第一个实施例的电真空吸尘器中，存储在存储器中的校正值取自在准备模式中获取的负载电流瞬间值中的最大值的负载电流最大值。在第二个实施例中，存储在存储器中的校正值取自准备模式中若干负载电流瞬间值之和。
现在将首先参考图13来解释本实施例的控制器20的结构。与图4所示结构通用的部分具有同样的标号，并且此处将忽略对它们的描述。根据第二个实施例的电真空吸尘器因为额外提供了负载电流瞬间值相加部分48和负载电流和误差计算部分49而与图4所示的不同。在本实施例的准备模式中，负载电流瞬间值获取部分42以预定获取间隔从电流检测部分26获取负载电流瞬间值In，并且随后将负载电流瞬间值In输出到负载电流瞬间值相加部分48。负载电流瞬间值相加部分48将从过零点开始被采样预定次数的负载电流瞬间值(I1，I2，……，In)相加，并且将得到的负载电流总值Iw发送到负载电流和误差计算部分49。负载电流和误差计算部分49随后将计算的负载电流总值Iw和预设的负载电流和参考值Iy进行比较，并且从比较结果中获得负载电流和校正值Ix，将其存储到非易失性存储器32b中。可以由负载电流总值Iw和负载电流和参考值Iy之间的差本身或者从单独的数据表或者公式获得的数值，来确定负载电流和校正值Ix。
在清洁模式下，负载电流计算部分44通过将负载电流瞬间值In相加预定次数来计算负载电流计算值IsO，然后从该负载电流计算值IsO和负载电流和校正值Ix获得负载电流计算校正值Is，并且将得到的负载电流计算校正值Is发送到定时确定部分45。可以通过例如向/从负载电流计算值IsO加上或者减去负载电流校正值Id来获得负载电流计算校正值Is。定时确定部分45将负载电流计算校正值Is与预设的负载电流下限Ig1以及负载电流上限Ig2进行比较，并且从比较的结果获得指导延迟时间ts，并且基于该指导延迟时间ts来生成控制信号。
这样，在本发明中还可以将在准备模式中采样指定次数的负载电流瞬间值In相加，并且随后从相加和获得将存储在非易失性存储器32b中的校正值。在此情况下，由于通过对负载电流瞬间值In进行集成来计算校正值，可以抑制噪声(如果存在)的影响。因此增强了误差校正的可靠性。
(第三个实施例)接下来将结合图14来描述根据本发明的第三个实施例。在该实施例中的控制器20的结构与图4所示的第一个实施例的相同。可是，控制器20内执行的处理与前者不同，即，在下面将要描述的第三个实施例中，之前存储在存储器中的电流参考值本身被校正，而在第一个实施例中，被校正的是在清洁模式下采样的检测电流。
在本实施例中，执行与如图8所示的第一个实施例相同的操作。可是，在本实施例的准备模式下，在每次检测到交流电源电压中的过零点事件时，执行如图14所示的操作。
在步骤S61中，控制部分18首先清除如图8所示在每次计算负载电流误差的程序中递增的负载电流瞬间值In的采集次数。然后，在步骤S62中，递增过零处理的数量。在步骤S63中，通过将负载电流最大值Iz与存储在存储器32中的负载电流最大参考值Ip进行比较来计算差值Ido。然后，在步骤S64中，控制部分18检查计数的过零处理的数量是否已经达到预设数。如果没有达到该数，则返回准备模式的主循环并且继续执行步骤S61到步骤S63的处理，直到达到指定数。如果在步骤64中确定已经达到指定数，那么，控制部分18在步骤S65中校正变成电流参考值的如图5所示的负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2，并且将负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2的这些修正值存储到非易失性存储器32b中。在步骤S66中，定时确定部分45停止向三端晶闸管22输出控制信号。最后，控制部分18在步骤S67中将准备模式中处理的执行作为信息记录到非易失性存储器32b中。
虽然定时确定部分45通过将检测的电流与在准备模式中校正过的校正电流参考值进行比较而确定输出定时，控制部分18在清洁模式下不进行校正操作。
顺便提一句，上述清洁模式包括除控制电鼓风机11的输入功率外的诸如当集尘袋被灰尘填满时的警告控制的各种与真空吸尘器相关的控制。执行这些控制严重加重了微处理器31的负担。在本实施例中，由于在准备模式下处理初始设置值的校正并且在清洁模式下根本不操作这些校正，可以减轻微处理器31在清洁模式下的处理负担。结果，根据本实施例的电真空吸尘器具有在清洁模式下不会削弱处理各种控制的速度的优势。虽然在第三个实施例中，基于准备模式中负载电流最大值来调整负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2，也可以基于第二个实施例中负载电流瞬间值之和来调整负载电流下限Ig1和负载电流上限Ig2。
同样，在第一个和第三个实施例中，控制部分18通过使用从若干负载电流瞬间值In中选取的负载电流最大值Iz来校正检测的电流或者预设的电流值。当使用这种负载电流最大值Iz时，如果过零点和控制信号生成点之间的周期内或者如图3(e2)所示“非可用范围”的周期内的负载电流瞬间值In不被用于数值校正目的，则可以(更多地)增强校正性能的可靠性。这是因为在这些时间周期内，没有或者有非常少量的电流流动并且负载电流最大值Iz不可能存在于此。如果相当量的电流在此显现，则可以被认为是噪声。如上所述，将这种时间周期排除在用于校正负载电流瞬间值In的可用区域之外，不仅包括已经获取这些时间周期内的负载电流瞬间值In但没有用于数值校正的情况，而且包括没有实施获取负载电流瞬间值In的情况。
同样，在第二个实施例中，控制部分18将多个负载电流瞬间值In相加并且使用此相加和来获得校正值。当使用这样的和时，如果将上述非可用时间周期内的负载电流瞬间值In不用于计算，则可以将检测的精确性保持在合理程度并且可以减轻微处理器31的处理负担。这是因为非可用时间周期内的负载电流瞬间值In很小，并因此忽略这些电流瞬间值In对于校正值的影响非常小，以及减少将处理的负载电流瞬间值In的数目也可以减小微处理器31的处理负担。
此外，通过提供如图9所示的处理步骤S27和如图14所示的步骤S67，除非之前已经经历过准备模式至少一次，否则控制部分18被禁止以通常的清洁模式进行操作。因此，可以避免大规模生产时错过校正处理的错误。
还有此外，在如上所述的各实施例中，定时确定部分45根据如图5的数据表中所示的指导延迟时间ts，从负载电流下限Ig1的n个设定值X1，X2，X3，X4，……获取各负载电流设定值Ig1。然而，本发明不限于使用表中的数值。如果假定位于第一行中的负载电流下限Ig1的设定值为X1，则可以由算术公式Xn＝Z1+A·(n·1)·ts等来给出第n个设定值Xn。定时确定部分45然后基于以此方式获得的值而生成触发信号。
指导延迟时间ts之间的间隔Un-Un-1＝ΔUn、负载电流下限Ig1之间的间隔Xn-Xn-1＝ΔXn，以及负载电流上限Ig2之间的间隔Yn-Yn-1＝ΔYn无需被统一提供。可以根据电真空吸尘器的应用或者电鼓风机11的特征来确定这些间隔。
由构成控制部分18的各部分，包括操作模式设置部分41、负载电流瞬间值获取部分42、负载电流最大值确定部分43、负载电流计算部分44、定时确定部分45以及负载电流最大值误差计算部分46执行的操作无需通过存储在存储器32中的程序来执行，但是这种面向软件的结构可以由硬件实现的结构来替代。
本申请基于并请求2005年8月30日提交的日本专利申请第2005-250390的优先权，其内容在这里通过引用而并入。
权利要求
1.一种电真空吸尘器，包括电鼓风机，具有通过被控制信号控制的开关元件连接到交流电源的整流子式电动机和由整流子式电动机旋转的风扇；过零检测部分，用于检测施加到整流子式电动机的交流电压的过零点；电流检测部分，用于检测所述整流子式电动机中流动的负载电流；控制部分，用于基于所述电流检测部分所检测的负载电流值和预设的电流参考值，来控制相对于所述过零检测部分所检测的过零点而输出控制信号的定时；电流检测电路，用于使用上述电流检测部分所检测的负载电流而生成具有周期波形的信号并向所述控制部分输出所述周期信号，由所述电流检测电路生成的周期信号与交流电压有关，其中，所述控制部分包括操作模式设置部件，用于将真空吸尘器的操作模式设置为准备模式和清洁模式之一，在所述准备模式下，控制信号的输出定时是固定的，在所述清洁模式下，所述控制信号的输出定时被设置为可变；负载电流瞬间值获取部件，用于通过以指定采样间隔对来自上述电流检测电路的周期信号进行采样来获取负载电流瞬间值，基于所述过零检测部分所检测的过零点开始采样；存储部件，用于存储基于所述负载电流瞬间值获取部件在准备模式下获取的负载电流瞬间值而确定的校正值；定时确定部件，用于基于所述负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值、所述电流参考值和校正值，来确定在清洁模式下向所述开关元件输出控制信号的定时。
2.根据权利要求1所述的电真空吸尘器，其中，所述存储部件在准备模式下存储基于所述负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值中的最大值而确定的校正值。
3.根据权利要求1所述的电真空吸尘器，其中，所述存储部件在准备模式下存储基于所述负载电流瞬间值获取部件所获取的多个负载电流瞬间值之和而确定的校正值。
4.根据权利要求1所述的电真空吸尘器，其中，所述存储部分在准备模式下存储基于相对于所述过零检测部分所检测的过零点在预定范围之外的负载电流瞬间值而确定的校正值。
5.根据权利要求1所述的电真空吸尘器，其中，所述存储部分在准备模式下存储基于相对于输出控制信号的定时在预定范围之外的负载电流瞬间值而确定的校正值。
6.根据权利要求1所述的电真空吸尘器，其中，所述控制部分仅在准备模式已被启动至少一次后，在清洁模式下进行操作。
7.根据权利要求1所述的电真空吸尘器，其中，所述控制部分在准备模式下控制所述电鼓风机，以便始终在最大输入功率下进行操作。
8.一种电真空吸尘器，包括电鼓风机，具有通过被控制信号控制的开关元件连接到交流电源的整流子式电动机和被整流子式电动机旋转的风扇；过零检测部分，用于检测施加到整流子式电动机的交流电压的过零点；电流检测部分，用于检测整流子式电动机中流动的负载电流；控制部分，用于基于所述电流检测部分所检测的负载电流值和预设的电流参考值，来控制相对于所述过零检测部分所检测的过零点而输出控制信号的定时；电流检测电路，用于使用所述电流检测部分所检测的负载电流来生成具有周期波形的信号，并向所述控制部分输出所述周期信号，所述电流检测电路所生成的周期信号与交流电压有关，其中，所述控制部分包括操作模式设置部件，用于将真空吸尘器的操作模式设置为准备模式和清洁模式之一，在所述准备模式下，所述控制信号的输出定时是固定的，在所述清洁模式下，所述控制信号的输出定时被设置为可变；负载电流瞬间值获取部件，用于通过以指定采样间隔对上述电流检测电路的输出进行采样来获取负载电流瞬间值，基于所述过零检测部分所检测的过零点开始采样；校正部件，用于基于在准备模式下所述负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值来校正电流参考值；存储部件，用于存储已被所述校正部件校正的校正后的电流参考值；定时确定部件，用于基于上述负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值、所述电流参考值和校正值，来确定在清洁模式下向所述开关元件输出控制信号的定时。
9.根据权利要求8所述的电真空吸尘器，其中，所述校正部件在准备模式下基于所述负载电流瞬间值获取部件所获取的负载电流瞬间值中的最大值来校正所述电流参考值。
10.根据权利要求8所述的电真空吸尘器，其中，所述校正部件在准备模式下基于所述负载电流瞬间值获取部件所获取的多个负载电流瞬间值之和来校正所述电流参考值。
11.根据权利要求8所述的电真空吸尘器，其中，所述校正部件在准备模式下基于相对于所述过零检测部分所检测的过零点在预定范围之外的负载电流瞬间值来校正所述电流参考值。
12.根据权利要求8所述的电真空吸尘器，其中，所述校正部件在准备模式下基于相对于输出控制信号的定时在预定范围之外的负载电流瞬间值来校正所述电流参考值。
13.根据权利要求8所述的电真空吸尘器，其中，所述控制部分仅在准备模式已被启动至少一次后在清洁模式下进行操作。
14.根据权利要求8所述的电真空吸尘器，其中，所述控制部分在准备模式下控制所述电鼓风机以便始终操作在最大输入功率。
全文摘要
一种电真空吸尘器，包括具有通过开关元件连接到交流电源的整流子式电动机的电鼓风机；检测在电鼓风机中流动的负载电流的电流检测部分；生成通过调整开关元件的触发时间来控制真空吸尘器输入功率的控制信号的控制部分，其中，电流检测电路向控制部分发送具有从交流电源导出的周期波形的信号。所述控制部分将操作模式设置为准备模式或者清洁模式。最初，在准备模式下通过设置在预定点的触发时间来获取负载电流的校正值。在清洁模式下，通过根据电流检测部分所检测的负载电流和在准备模式下获取的校正值之间的差值来改变控制信号的触发时间，来控制输入功率。
文档编号H02P27/02GK1923113SQ200610126188
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月29日 优先权日2005年8月30日
发明者櫛田博之, 石泽明弘, 星野享 申请人:东芝泰格有限公司