吸尘器控制方法及吸尘器与流程

吸尘器控制方法及吸尘器
1.本技术为申请号为202010006767.0、申请日为2020年01月03日、发明名称为“吸尘器控制方法及吸尘器”的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及智能设备领域，具体而言，涉及一种吸尘器控制方法及吸尘器。


背景技术：

3.吸尘器的工作原理是风机带动叶轮旋转，对空气做功，抽出积尘桶内的空气，使桶内与大气压形成压力差，从而将进风口周围的物体吸入集尘桶内。当进风口被物体堵住时，物体与空气不能进入集尘桶内，此时集尘桶处于真空状态，相当于电机无负载，风机仍以恒定功率继续运转，这时候电机的转速最高，容易导致风机过热或线圈损坏等故障。
4.针对上述情况，现有技术中采用通过人为的方式除去卡在进风口的障碍物，或一旦发现遇堵时，切断电源使吸尘器停机，并人为清除障碍物。然而，这两种方式都会给使用者带来不便。
5.因此，在长期的研发当中，发明人对吸尘器去除堵塞物进行了大量的研究，提出了一种吸尘器控制方法及吸尘器，以解决上述技术问题之一。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种吸尘器控制方法及吸尘器，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
7.根据本发明的具体实施方式，第一方面，本发明提供一种吸尘器控制方法，其中，所述吸尘器包括进风口、用于产生抽吸力并从所述进风口吸入物体的风机及风机控制单元，其特征在于，所述控制方法包括：
8.检测所述风机转速；当所述风机转速达到所述第一转速阈值时，所述风机控制单元判定所述进风口发生堵塞，其中，所述第一转速阈值大于所述风机的正常工作转速；
9.所述进风口发生堵塞时，所述风机控制单元执行呼吸过程，所述呼吸过程包括：先控制所述风机断电以降低转速；当所述风机转速降至第二转速阈值时，再控制所述风机重启以提高转速；
10.再次检测所述风机转速，若所述进风口仍然发生堵塞，则循环执行所述呼吸过程；其中，所述第二转速阈值小于所述风机的正常工作转速；
11.若所述呼吸过程达到预设循环次数，所述风机控制单元控制所述风机彻底断电。
12.可选的，所述风机控制单元判定所述进风口发生堵塞之前，所述方法还包括：重新设定所述第一转速阈值，以使当前第一转速阈值大于或等于前一次设定的第一转速阈值。
13.可选的，所述先控制风机断电以降低转速，再控制所述风机重启并提高转速，还包括：当控制所述风机断电时长达到预设时间阈值时，控制所述风机重启以提高风机转速。
14.可选的，所述控制所述风机重启以提高转速，包括：控制所述风机的输出功率增大
也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
28.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
29.应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述
……
，但这些
……
不应限于这些术语。这些术语仅用来将
……
区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一
……
也可以被称为第二
……
，类似地，第二
……
也可以被称为第一
……
。
30.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
31.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
32.为了便于理解，下面首先介绍本技术实施例的具体应用场景。
33.本技术实施例提供的吸尘器，包括但不限于立式吸尘器、卧式吸尘器、手持式吸尘器和自动式吸尘器(如扫地机器人)等。该吸尘器的基本结构包括动力部件(风机马达和地刷电机)、清扫部件(地刷)、用于产生抽吸力并从所述进风口吸入杂物的风机和集尘部件。动力部件驱动清扫部件以一定转速转动并提供吸取垃圾所需的吸力。清扫部件与集尘部件直接或者经进风通道连接，当清扫部件在转动时，在风机提供的吸力的作用下将垃圾从进风口吸入至所述进风通道，最终收集到集尘部件中，从而实现垃圾清扫。
34.下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
35.参见图1和图2，该图为本技术实施例提供的一种吸尘器控制方法的流程示意图。本技术实施例提供的吸尘器控制方法，包括：
36.s1，所述进风口发生堵塞时，执行呼吸过程；
37.在本发明具体实施例中，所述风机控制单元预先设有第一转速阈值，所述第一转速阈值大于等于所述风机正常工作转速，所述正常工作转速是指进风口未发生堵塞时风机的转速。在实际应用中，步骤s1具体包括：
38.s11，检测所述风机转速；
39.在本发明具体实施例中，所述风机转速的检测方法不限，图3示出了马达的工作原理图，该图中包括三个定子和一个转子，所述三个定子分别设有线圈a、b、c，所述线圈b、c处于通电状态，线圈a不通电，此时线圈a的位置就可以成为检测转子转速的依据。具体地，根据公式ω＝2πn可以计算出转子转速，即风机转速，其中，n表示转速，ω为角速度。上述角速度ω可以根据公式v＝ω
×
r和公式ε＝blv计算获得，其中，ε为电动势，b为磁感应强度(由转子上的磁铁决定)，l为线圈上导线长度、v表示导线垂直切割磁场线的速度，即半径r处的线速度，具体检测方法可参阅现有技术中关于风机转速的计算方法，这里不再一一赘述。需
要说明的是，本发明实施例提及到的风机包括叶轮和马达，所述风机转速即是马达转速。
40.s12，当所述风机转速达到所述第一转速阈值时，判定所述进风口发生堵塞。
41.实际应用中，所述吸尘器在工作时，马达带动叶轮旋转，对空气做功，抽出集尘桶内的空气，使桶内与大气压形成压力差，从而将进风口周围的物体吸入集尘桶内。当所述进风口被堵塞时，集尘桶内空气量减少，此时风机转速由正常工作转速开始逐渐增大，直至所述进风口被物体全部堵塞住，物体与空气不能进入集尘桶内，集尘桶处于真空状态，此时风机相当于无负载，转速达到最高。需要说明的是，风机转速和吸力大小是成正比的，在风机转速逐渐增大的过程中，吸力也在增大，所述进风口处的物体可能会被吸入集尘桶内，因此，优选的，所述第一转速阈值大于所述风机未堵塞时的正常工作转速，这样能够提高控制的准确度，避免发生上述突然吸入的情况。
42.s2，所述呼吸过程包括：先控制所述风机降低转速；再控制所述风机提高转速；
43.在本发明具体实施例中，当检测到所述进风口发生堵塞时，为了消除堵塞，执行呼吸过程。具体地，步骤s2包括：
44.s21，降低所述风机的供电电流，使风机转速降低；
45.具体地，所述降低风机的供电电流的方式不限，例如，可以通过控制电源的输出电流，使其减小；又或者是直接向风机停止供电。优选的，当风机转速达到第一转速阈值时，所述风机控制单元给所述风机断电，此时风机转速基于惯性逐渐降低，最终可能会降至零，实现停机。
46.需要说明的是，在降低所述风机的供电电流过程中，转速越来越小，吸力也越来越小，因此，通过降低风机转速，可以使堵塞物掉落，从而消除堵塞。
47.s22，当所述风机转速降至第二转速阈值时，提高所述风机的供电电流以提高风机转速，其中，所述第二转速阈值小于所述风机的正常工作转速；
48.具体地，根据第二转速阈值来控制所述风机转速从降低转变为提高时，所述风机控制单元须实时检测风机转速，检测原理请继续参阅图3，当所述风机控制单元控制马达断电之后，a、b、c线圈均不再供电，此时在转子惯性停止的过程中，会对线圈a、b、c产生反向电动势，通过检测反向电动势以及三个定子中任一个对应的转子位置，就可以检测出转子的转速，即风机转速。上述具体计算方法可通过现有技术提供的方法进行计算，这里不再一一赘述。
49.所述第二转速阈值可以为零，也可以是略大于零且远小于风机的正常工作转速。若所述第二转速阈值不为零，则所述风机重新供电时以所述第二转速阈值为初始转速并逐渐增大转速，相对于从零开始增大转速，这样能够缩短供电时间，也就是说，能够减少风机提高转速所需的时间；进一步能够减少能量损耗。
50.在本发明实施例另一些可能的实现方式中，控制所述风机转速从降低转变为提高转速的方法，可包括：当降低所述风机的供电电流时长达到预设时间阈值时，提高所述风机的供电电流以提高风机转速。
51.在该实现方式中，通过预设时间阈值来控制所述风机转速的转变。如图4所示，所述风机控制单元不需要检测风机转速，而是根据预设时间阈值(0.5秒)来控制是否提高所述风机的供电电流。在本发明实施例中，从风机断电开始计时，达到预设时间阈值时，即可重新给所述风机供电。优选的，所述预设时间阈值小于所述风机从开始断电至转速降为零
所需的时间。
52.在实际应用中，所述吸尘器还包括主控制器，当所述风机断电时，所述风机控制单元输出风机异常信号至所述主控制器，所述主控制器输出使能信号和转速控制信号至所述风机控制单元，所述风机控制单元基于所述使能信号和转速控制信号控制向所述风机重新供电以提高转速。这里，所述控制风机提高转速至少存在以下三种方式：
53.第一种可能的方式，以所述风机正常工作功率进行供电，所述正常工作功率指进风口未堵塞时风机的输出功率。具体地，在重新供电时，电压恒定情况下不改变所述风机的输入电流，也就是说，输入电流为所述风机的正常工作电流，所述风机的输出功率不变。可以理解为，这种方式是恢复断电之前的工作状态，后续可通过执行多次所述呼吸过程来消除堵塞。
54.第二种可能的方式，以预设的重启功率进行供电，所述重启功率大于所述风机的正常工作功率。具体地，控制所述风机的输出功率增大至所述重启功率。实际应用中，在重新供电时，电压恒定情况下可增大所述风机的输入电流，从而增大风机的输出功率使吸力更大，以此来消除堵塞。可以理解为，在重新供电时，所述风机控制单元自动选择升档重启。当然，也可以人为选择升档重启，例如，供电之后，通过按键来选择高档位转速。
55.第三种可能的方式，可以通过增大所述第一转速阈值来提高风机转速，以此来消除堵塞。具体地，在所述风机控制单元检测所述进风口是否发生堵塞之前，重新设定所述第一转速阈值，以使当前第一转速阈值大于前一次设定的第一转速阈值。基于风机的固有机械特性，所述风机转速随时间增大而提高，因此，所述第一转速阈值越大，供电时间就越长，所述风机转速越高，吸力也就越大。在这种方式中，可以选择以正常工作功率或预设重启功率进行供电。
56.s3，若进风口仍然发生堵塞，则循环执行所述呼吸过程。
57.实际应用中，所述风机控制单元实时检测所述风机转速，当每次风机重新供电之后，若检测到风机转速仍达到所述第一转速阈值，则说明堵塞物未掉落或者未被吸入集尘桶，此时，需要重复执行所述呼吸过程。
58.进一步，所述风机控制单元还设定有预设循环次数，所述控制方法进一步包括：s4，若所述呼吸过程的循环次数达到预设循环次数，则所述风机控制单元控制所述风机彻底断电，即风机转速降为零，并进行人为手动清理。其中，所述预设循环次数可以根据实际需求任意设定，例如，4次或5次。
59.需要注意的是，在每次执行所述呼吸过程中，可以只改变所述呼吸过程的预设循环次数这一种参数，也可以改变所述预设重启功率、第一预设阈值、预设循环次数等参数中的一个或多个，以消除堵塞。
60.最后，本发明实施例提供的吸尘器控制方法通过当检测到吸尘器发生堵塞时，先控制风机降低转速，再自动控制风机增大转速，并依此不断循环重复上述过程，直至消除堵塞，从而无需人为清理堵塞物，使用起来较方便；进一步提高用户体验。
61.基于上述实施例提供的吸尘器控制方法，本技术实施例还提供了一种吸尘器。参见图5，所述吸尘器包括：进风口50、用于产生抽吸力并从所述进风口50吸入物体的风机51及风机控制单元52，其特征在于，所述风机控制单元52，用于当检测所述进风口发生堵塞时，执行呼吸过程，所述呼吸过程包括：先控制所述风机降低转速，再控制所述风机提高转
速；若进风口仍发生堵塞，则循环执行所述呼吸过程。
62.在本发明具体实施例中，所述风机控制单元52预设有：第一转速阈值，所述第一转速阈值大于所述风机正常工作转速。实际应用中，所述吸尘器在工作时，马达带动叶轮旋转，对空气做功，抽出集尘桶内的空气，使桶内与大气压形成压力差，从而将进风口周围的物体吸入集尘桶内。当所述进风口被堵塞时，集尘桶内空气量减少，此时风机转速由正常工作转速开始逐渐增大，直至所述进风口被物体全部堵塞住，物体与空气不能进入集尘桶内，集尘桶处于真空状态，此时风机相当于无负载，转速达到最高。需要说明的是，风机转速和吸力大小是成正比的，在风机转速逐渐增大的过程中，吸力也在增大，所述进风口处的物体可能会被吸入集尘桶内，因此，优选的，所述第一转速阈值大于所述风机的正常工作转速，这样能够提高控制方法的准确度，避免发生上述突然吸入的情况。
63.进一步，所述风机控制单元52包括检测电路520、风机控制器521及马达驱动电路522。所述检测电路520，用于检测所述风机转速并发送给所述风机控制器521。
64.在本发明具体实施例中，所述检测电路520检测风机转速的方法不限，具体可参阅现有技术中关于风机转速的计算方法，这里不再一一赘述。需要说明的是，本发明实施例提及到的风机包括叶轮和马达，所述风机转速即是马达转速。
65.所述风机控制器521，用于当所述风机转速达到所述第一转速阈值时，执行呼吸过程，所述呼吸过程包括：先控制所述风机降低转速，再控制所述风机提高转速。
66.在本发明具体实施例中，当检测到所述进风口发生堵塞时，为了消除堵塞，执行呼吸过程。具体地，所述风机控制器521用于：当所述风机转速达到所述第一转速阈值时，发送转速降低信号至所述马达驱动电路522；所述马达驱动电路522用于：接收所述转速降低信号并降低所述风机51的供电电流。
67.在实际应用中，所述降低转速信号包括输入电压为零或减小输出电流等情形。在本发明实施例中，当所述马达驱动电路522停止向所述风机输入电压时，风机转速基于惯性逐渐降低，最终可能会降至零，实现停机。
68.需要说明的是，在风机降低转速过程中，转速越来越小，吸力也越来越小，因此，通过降低风机转速降低，可以使堵塞物掉落，从而消除堵塞。
69.所述风机控制器521，还用于当所述风机转速降低至第二转速阈值时，控制所述马达驱动电路522提高所述风机的供电电流以提高转速，其中，所述第二转速阈值小于所述风机的正常工作转速。
70.具体地，所述风机控制器521根据第二转速阈值来控制所述风机转速从降低转变为提高时，所述检测电路520须实时检测风机转速，检测原理请继续参阅图3，当所述风机控制器521控制风机断电之后，a、b、c线圈均不再供电，此时在转子惯性停止的过程中，会对线圈a、b、c产生反向电动势，通过检测反向电动势以及三个定子中任一个对应的转子位置，就可以检测出转子的转速，即风机转速。上述具体计算方法可通过现有技术提高的方法进行计算，这里不再一一赘述。
71.所述第二转速阈值可以为零，也可以是略大于零且远小于风机未堵塞时的正常工作转速。若所述第二转速阈值不为零，则向所述风机重新供电时以所述第二转速阈值为初始转速并逐渐增大转速，相对于从零开始增大转速，这样能够缩短供电时间，也就是说，能够减少风机提高转速所需的时间；进一步能够减少能量损耗。
72.在本发明实施例另一些可能的实现方式中，所述风机控制器521还用于：当所述风机的降低转速时长达到预设时间阈值时，控制所述马达驱动电路522提高所述风机的供电电流以提高风机转速。
73.在该实现方式中，通过预设时间阈值来控制转速的转变，所述检测电路520不需要检测风机转速，而只需通过预设时间阈值(0.5秒)来控制向所述风机51供电即可，也就是说，从风机断电开始计时，达到预设时间阈值时，便可重新向风机51供电。优选的，所述预设时间阈值小于所述风机51从断电至转速降为零所需的时间。
74.在实际应用中，所述吸尘器还包括主控制器53，当所述风机51断电时，所述风机控制器521输出风机异常信号至所述主控制器53，所述主控制器53接收到所述风机异常信号后，输出使能信号和转速控制信号至所述风机控制器521，所述风机控制器521基于所述使能信号和转速控制信号控制所述马达驱动电路522向所述风机51供电并控制提高风机转速。
75.其中，所述风机异常信号包括：风机转速降低至第二转速阈值或所述风机降低转速时长达到所述预设时间阈值。所述转速控制信号包括：所述风机的正常工作功率或预设的重启功率，所述预设的重启功率大于所述正常工作功率。在本发明具体实施例的一些实施方式中，所述风机控制器521用于控制所述马达驱动电路522以预设的重启功率进行供电。具体地，在重新供电时，电压恒定情况下增大所述风机的输入电流，从而增大风机的输出功率使吸力更大，以此来消除堵塞。可以理解为，在重新供电时，可自动设定升档重启。当然也可以人为升档重启，例如，供电之后，人为通过按键选择高档位转速。
76.在另一些实施方式中，所述风机控制器521用于控制所述马达驱动电路522以所述风机的正常工作功率进行供电。具体地，在重新供电时，电压恒定情况下不改变所述风机的输入电流，也就是说，以所述风机断电前的正常工作电流进行输入。可以理解为，这种方式是恢复断电之前的工作状态，通过执行多次所述呼吸过程可以来消除堵塞。
77.在另一些实施方式中，所述风机控制器521可以通过增大所述第一转速阈值来提高风机转速，以此来消除堵塞。具体地，在所述检测电路520每一次检测所述进风口是否发生堵塞时，重新设定所述第一转速阈值大小，以使当前第一转速阈值大于前一次设定的第一转速阈值。基于风机的固有机械特性，所述风机转速随时间增大而提高，因此，所述第一转速阈值越大，供电时间就越长，所述风机转速越高，吸力也就越大。在这种方式中，可以选择以正常工作功率或预设的重启功率进行供电。
78.进一步，所述风机控制器521还用于：若所述进风口仍发生堵塞，则循环执行所述呼吸过程。具体地，所述风机控制器521每执行完一次呼吸过程后(即断电-供电为一个周期)，所述检测电路520检测风机转速是否达到所述第一转速阈值，若风机转速仍达到第一转速阈值，则说明堵塞物并未掉落或吸入集尘桶，此时，需要重复执行所述呼吸过程。
79.进一步，所述风机控制器521设定有预设循环次数，所述风机控制器521还用于：当所述呼吸过程的循环次数达到预设循环次数时，控制所述风机51彻底断电，即控制风机转速降为零，之后进行人为手动清理堵塞物。其中，所述预设循环次数可以根据实际需求任意设定，例如，4次或5次。
80.需要注意的是，在每次执行所述呼吸过程中，可以只改变所述呼吸过程的预设循环次数这一种参数，也可以改变所述预设重启功率、第一预设阈值、预设循环次数等参数中
的一个或多个，以消除堵塞。
81.最后，本发明实施例提供的吸尘器通过当所述进风口发生堵塞时，先控制风机降低转速，再自动控制风机增大转速，并依此不断循环重复上述过程，直至消除堵塞，能够实现自动清理堵塞物，使用起来较方便；进一步提高用户体验。
82.最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
83.以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。