Steuerschaltung für den Gebläsemotor eines Staubsaugers

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für den Gebläse­motor eines Staubsaugers. Diese Steuerschaltung ist so auge­legt, daß durch Betätigen eines Schaltgliedes die Drehzahl des Gebläsemotors kurzzeitig über die der zulässigen Dauer­leistung entsprechende Drehzahl hinaus erhöht werden kann. Durch eine Sperrung wird dafür gesorgt, daß eine wiederholte Drehzahlerhöhung jeweils nur nach einer vorbestimmten Erholzeit möglich ist. Die Steuerschaltung läßt sich mit wenigen und einfachen Bauteilen ausführen, wenn das Steuersignal eines handbetätigten Schaltgliedes (27) direkt einem Zeitglied (9) und ferner den Setzeingängen (S) von zwei Flip-Flop-Gliedern (10 und 11) zugeführt ist. Bei dieser Steuerschaltung ist der erste Ausgang (22) des Zeitgliedes (9) mit dem Rücksetzeingang (R) des ersten Flip-Flop-Gliedes (10) verbunden. Durch das Ausgangssignal, das am nicht invertierenden Ausgang (Q) des ersten Flip-Flop-Gliedes (10) erscheint, wird ein das direkt mit dem Steuereingang eines im Stromkreis des Gebläsemotors angeordneten Halbleiterschaltelementes (15) verbundene Potentio­meter überbrückendes Schaltelement (19) gesteuert. Der zweite Ausgang (23) des Zeitgliedes (9) ist mit dem Rücksetzeingang (R) des zweiten Flip-Flop-Gliedes (11) verbunden. Zwischen dessen invertierendem Ausgang (Q) und dem das Steuersignal des Schaltgliedes (27) führenden Steuerkreis (26) ist eine mit ihrer Durchlaßrichtung zu dem invertierenden Ausgang (Q) gerichtete Sperrdiode (29) angeschlossen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für den Gebläse­motor eines Staubsaugers gemäß dem Oberbegriff des Patent­anspruches 1.

[0002] Eine solche Steuerschaltung ist durch die internationale Patentanmeldung WO 87/01921 bekannt. Diese Steuerschaltung benötigt für den gewünschten Steuerungsablauf eine Vielzahl technisch aufwendiger Bauteile, wie beispielsweise integrierte Steuerkreise und spezielle Flip-Flop-Glieder.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung der bekannten Art mit einfacheren Bauteilen auszuführen, ohne daß eine Einbuße an Steuergenauigkeit und Steuersicherheit hingenommen werden muß.

[0004] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im Kenn­zeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale.

[0005] Für eine derart ausgebildete Steuerschaltung werden nur ein­fache Flip-Flop-Glieder benötigt, die lediglich einen Setz- und Rücksetzeingang aufweisen und zwei entgegengesetzte Signale führende Ausgänge haben. Infolge der direkten Verbindung des Potentiometers mit dem Steueranschluß des Halbleiterschalt­elementes wird die zur Leistungserhöhung notwendige Vollaus­steuerung durch einfache Überbrückung des Potentiometers erreicht. Die Reaktivierung, d.h. die Einschaltbereitschaft für eine erneute Leistungserhöhung, der Steuerschaltung wird mit Hilfe einer einfachen Sperrdiode erzielt.

[0006] Die Potentialtrennung zwischen dem Spannungskreis der Steuer­schaltung und dem des Gebläsemotors gelingt mit Hilfe eines Optokopplers.

[0007] Bei der bekannten Steuerschaltung wird dem Zeitglied die Frequenz der Speisespannung zugeführt, woraus das Zeitglied seine Zählimpulse ableitet. Damit hängt die Zeitdauer bis zum Erscheinen eines Signales an den Ausgängen des Zeitgliedes von der Frequenz der Speisespannung ab. Eine von der Frequenz der Speisespannung unabhängige, stets gleiche Zeitdauer bis zur Abgabe der Impulse wird dadurch erreicht, daß das Zeitglied mit einem die Zählimpulse erzeugenden Frequenzgenerator ver­sehen ist. Außerdem sind mit Hilfe eines solchen Zeitgliedes auch andere als jeweils Zweier-Potenzen entsprechende Zeit­abstände für die Abgabe der Signale an den beiden Ausgängen des Zeitgliedes möglich.

[0008] Das selbsttätige Rückstellen der Steuerschaltung auf die am Potentiometer eingestellte Leistungsstufe bzw. Drehzahlstufe bei Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des Staubsaugers nach einer Abschaltung während der Saugarbeiten wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der Rücksetzeingang des ersten Flip-Flop-Gliedes über einen Impulskondensator mit dem positiven Pol der Versorgungsgleichspannung der Steuerschaltung verbunden ist.

[0009] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­spieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.

[0010] Mit 1 ist eine Steuerschaltung bezeichnet, die auf eine mit dem Gebläsemotor 2 eines Staubsaugers in Reihe liegende Lei­tungsstufe 3 einwirkt. Ein Hauptschalter 4 dient zum Aus- und Einschalten des Staubsaugers. Zur Erzeugung der für die Steuer­schaltung 1 notwendigen Gleichspannung ist ein aus der Reihen­ schaltung einer Zenerdiode und einer Diode sowie einem an deren gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossenen Reihen-­RC-Glied bestehendes Gleichrichterbauteil 5 vorgesehen, dem ein Glättungskondensator 6 nachgeschaltet ist. Mit 7 ist der Plus­pol und mit 8 der Minuspol des Gleichspannungskreises bezeich­net. Der Pluspol 7 ist außerdem mit dem einen Pol des den Gebläsemotor 2 speisenden Wechselspannungskreises verbunden.

[0011] An den Gleichspannungskreis sind ein Zeitglied 9 sowie ein erstes und zweites Flip-Flop-Glied 10 und 11 mit ihren Versor­gungsanschlüssen angeschlossen. Ferner ist über einen Steuer­transistor 12 die Leuchtdiode 13 eines Optokopplers 14 an diesen Gleichspannungskreis angeschlossen.

[0012] Die Leistungsstufe 3 weist einen Triac 15 auf, der mit dem Gebläsemotor 2 in Reihe liegt. Zum Aussteuern des Triacs 15 ist in dessen Steuerkreis 16 ein Potentiometer 17 vorgesehen, mit dem ein Begrenzungswiderstand 18 in Reihe liegt. Dieser Begren­zungswiderstand kann auch in das Potentiometer 17 integriert sein. Parallel zu dem Potentiometer 17 und dem Begrenzungswider­stand 18 liegt die Schaltstrecke 19 des Optokopplers 14.

[0013] Das Zeitglied 9 weist einen integrierten Frequenzgenerator auf, der die notwendigen Zählimpulse erzeugt. Durch entsprechende Beschaltung mit RC-Gliedern 20 kann die vom Frequenzgenerator erzeugte Frequenz variiert werden. Das Zeitglied 9 besitzt ferner einen Starteingang 21 und einen ersten und zweiten Aus­gang 22 und 23. An diesen Ausgängen 22 und 23 erscheint nach dem Start des Zeitgliedes 9 zu unterschiedlichen Zeiten jeweils ein Ausgangssignal, wobei am ersten Ausgang 22 das Ausgangs­signal früher als an dem zweiten Ausgang 23 erscheint. Das Ausgangssignal des ersten Ausgangs 22 des Zeitgliedes 9 wird über einen ersten Kondensator 24 dem Rücksetzeingang R des ersten Flip-Flop-Gliedes 10 und das Ausgangssignal des zweiten Ausganges 23 über einen zweiten Kondensator 25 dem Rücksetzein­gang R des zweiten Flip-Flop-Gliedes 11 zugeführt.

[0014] Die Steuerschaltung enthält ferner einen Steuerkreis 26, der über ein handbetätigbares Schaltglied 27 kurzzeitig an den Pluspol 7 des Gleichspannungskreises anschaltbar ist. An diesen Steuerkreis 26 sind das Zeitglied 9 mit seinem Start­eingang 21 und die beiden Flip-Flop-Glieder 10 und 11 mit ihren Setzeingängen S angeschlossen. Der Anschluß des Setzeinganges S des zweiten Flip-Flop-Gliedes 11 an den Steuerkreis 26 ist gestrichelt angedeutet. Da es unter Umständen günstiger ist, diesem Flip-Flop-Glied 11 das Setzsignal gegenüber dem Setz­signal des ersten Flip-Flop-Gliedes 10 verzögert zuzuführen, kann der Setzeingang S des zweiten Flip-Flop-Gliedes 11 über einen zu einem RC-Glied gehörenden Koppelkondensator 28 mit dem nicht invertierenden Ausgang Q des ersten Flip-Flop-Gliedes 10 verbunden werden. An diesen Ausgang ist ferner die Basis des Steuertransistors 12 angeschlossen. Der Steuerkreis 26 des Schaltgliedes 27 ist weiterhin über eine Sperrdiode 29 mit dem invertierenden Ausgang Q verbunden. Die Sperrdiode 29 ist dabei mit ihrer Durchlaßrichtung zu dem invertierenden Ausgang Q gerichtet.

[0015] Die Steuerschaltung 1 arbeitet wie folgt:
Durch Schließen des Hauptschalters 4 wird die Versorgungsspan­nung U, die beispielsweise eine 220 V Wechselspannung ist, an­geschaltet. Dabei wird ein mit seinem einen Anschluß am Pluspol 7 liegender und mit seinem anderen Anschluß über eine Entkoppel­diode 30 mit dem Rücksetzeingang R des ersten Flip-Flop-Gliedes 10 verbundener Impulskondensator 31 geladen und gibt dadurch einen Rücksetzimpuls an das erste Flip-Flop-Glied 10. Dadurch ist sichergestellt, daß bei jedem Einschalten oder Wiederein­schalten des Staubsaugers die Steuerschaltung in ihren Ausgangs­zustand zurückgeschaltet wird. In diesem Ausgangszustand ist der Steuertransistor 12 gesperrt und damit die Überbrückung des Potentiometers 17 und des Begrenzungswiderstandes 18 durch die Schaltstrecke 19 des Optokopplers 14 unwirksam. Über das Poten­tiometer 17 und den Begrenzungswiderstand 18 wird somit der Triac 15 entsprechend der jeweiligen Einstellung des Potentio­ meters 17 ausgesteuert. Der Gebläsemotor 2 kann somit über das Potentiometer 17 bis zu einer durch den Begrenzungswiderstand 18 vorgegebenen, der zulässigen Dauerleistung des Gebläsemotors 2 entsprechenden Drehzahl gesteuert werden.

[0016] Um die Drehzahl und damit die Saugleistung des Gebläsemotors 2 über die maximale Dauerleistung hinaus zu erhöhen, wird das Schaltglied 27 betätigt, so daß das Zeitglied 9 an seinem Starteingang 21 einen Startimpuls und die beiden Flip-Flop-­Glieder 10 und 11 an ihren Setzeingängen S jeweils einen Setzimpuls erhalten. Wie bereits erwähnt, kann das zweite Flip-Flop-Glied 11 seinen Setzimpuls auch verzögert über den nicht invertierenden Ausgang Q des ersten Flip-Flop-Gliedes 10 erhalten. Diese Setzimpulse bewirken, daß an dem nicht invertierenden Ausgang Q jedes Flip-Flop-Gliedes 10 und 11 ein H-Signal ansteht. Durch das am Ausgang Q des ersten Flip-Flop-­Gliedes 10 anstehende H-Signal wird der Steuertransistor 12 aufgesteuert, so daß die Leuchtdiode 13 Spannung erhält und durch ihr ausgestrahltes Licht die Schaltstrecke 19 in den leitenden Zustand gesteuert wird. Damit sind das Potentiometer 17 und der Begrenzungswiderstand 18 überbrückt, so daß der Triac voll ausgesteuert wird und der Gebläsemotor nunmehr mit höchster Drehzahl läuft. Am ersten Ausgang 22 des beim Betätigen des Schaltgliedes 27 gleichzeitig gestarteten Zeitgliedes 9 erscheint nach einer bestimmten, vorgegebenen Zeit ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal wird über den Kondensator 24 als Impuls an den Rücksetzeingang R des ersten Flip-Flop-Gliedes 10 weitergeleitet. Hierdurch wird das erste Flip-Flop-Glied 10 wieder zurückgesetzt, so daß an seinem nicht invertierenden Ausgang Q ein L-Signal erscheint. Dies führt zu einer Sperrung des Steuertransistors 12. Die Leuchtdiode 13 des Optokopplers 14 erlischt und die Schaltstrecke 19 nimmt wieder ihren nichtleitenden Zustand ein. Damit sind das Potentiometer 17 und der Begrenzungswiderstand 18 wieder im Steuerkreis 16 des Triacs 15 wirksam.

[0017] Damit eine erneute Leistungserhöhung an dem Gebläsemotor 2 erst nach einer eine Überhitzung desselben verhinderten Erholungs­zeit erfolgen kann, ist in der Steuerschaltung eine entspre­chende Sperrung vorgesehen.

[0018] Die Sperrung geschieht wie folgt:
Durch das Betätigen des Schaltgliedes 27 hat auch das zweite Flip-Flop-Glied 11 einen Setzimpuls erhalten. Dieser Setzimpuls bewirkt, daß am nicht invertierenden Ausgang Q des zweiten Flip-Flop-Gliedes ein H-Signal und an seinem invertierenden Ausgang Q ein L-Signal ansteht. Das Anstehen eines L-Signales am invertierenden Ausgang Q des zweiten Flip-Flop-Gliedes 11 bedeutet, daß der Steuerkreis 26 über die Sperrdiode 29 kurz­geschlossen ist. Wird während dieser Zeit das Schaltglied 27 betätigt, so werden die dadurch ausgelösten Impulse wegen des Kurzschlusses des Steuerkreises 26 mit dem invertierenden Ausgang Q des zweiten Flip-Flop-Gliedes 11 nicht wirksam.

[0019] Erscheint am zweiten Ausgang 23 des Zeitgliedes 9 nach einer weiteren vorbestimmten Zeit ein Ausgangssignal, so wird dieses über den zweiten Kondensator 25 als Impuls an den Rücksetzein­gang R des zweiten Flip-Flop-Gliedes 11 gegeben. Damit wird dieses Flip-Flop-Glied 11 wieder zurückgesetzt, so daß an seinem nicht invertierenden Ausgang Q ein L-Signal und an seinem invertierenden Ausgang Q ein H-Signal erscheint. Durch das H-Signal am invertierenden Ausgang Q wird die Kurzschluß­wirkung der Sperrdiode 29 aufgehoben, so daß der Steuerkreis 26 wieder funktionsfähig ist.

[0020] Wird nunmehr wiederum das Schaltglied 27 betätigt, so wird der dadurch ausgelöste Spannungsimpuls an dem Zeitglied 9 und den Setzeingängen der beiden Flip-Flop-Glieder 10 und 11 wirksam. Die Steuerung läuft dann wiederum wie bereits beschrieben ab.

[0021] Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, werden für die Steuer­schaltung nur wenige und einfache Bauelemente benötigt, so daß damit auch die Störanfälligkeit der Schaltung sinkt. Die Schaltung ist ferner mit den üblichen aus Kondensatoren, Dioden und Widerständen bestehenden Entstörkreisen versehen, die allgemein bekannt sind und daher hier nicht näher beschrieben werden müssen.

Ansprüche

1. Steuerschaltung für den Gebläsemotor eines Staubsaugers, die ein mit dem Gebläsemotor in Reihe liegendes, steuerbares Halb­leiterschaltelement aufweist, dessen Aussteuergrad über ein Potentiometer derart einstellbar ist, daß der Gebläsemotor im Normalbetrieb des Staubsaugers nur bis zu einer seiner zulässigen Dauerleistung entsprechende Drehzahl steuerbar ist, welche Steuerschaltung ein von Hand betätigbares Schaltglied enthält, durch das ein Anlaufsignal für ein Zeitglied und ein weiteres die Außerbetriebsetzung des Potentiometers und gleich­zeitige Durchsteuerung der Drehzahlsteuerschaltung auf eine maximale Drehzahl bewirkendes Steuersignal ausgelöst ist, bei welcher Steuerschaltung das Zeitglied einen ersten und zweiten Ausgang aufweist, wobei an dem zweiten Ausgang ein Signal in zeitlichem Abstand zu dem Signal des ersten Ausganges erscheint und durch das Signal des ersten Ausganges ein das Potentiometer in- und außerbetriebsetztendes erstes Flip-Flop-Glied und durch das Signal des zweiten Ausganges ein die Reaktivierung des mit dem Schaltglied versehenen Steuerkreises bewirkendes zweites Flip-Flop-Glied gesteuert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuersignal des Schaltgliedes (27) direkt dem Zeit­glied (9) und ferner den Setzeingängen (S) der beiden Flip-­Flop-Glieder (10 und 11) zugeführt ist, daß der erste Ausgang (22) des Zeitgliedes (9) mit dem Rücksetzeingang (R) des ersten Flip-Flop-Gliedes (10) verbunden ist, durch dessen am nicht invertierenden Ausgang (Q) erscheinendes Ausgangssignal ein das direkt mit dem Steuereingang des Halbleiterschaltelementes (15) verbundene Potentiometer (17) überbrückendes Schaltelement (19) gesteuert ist, daß der zweite Ausgang (23) des Zeitgliedes (9) mit dem Rücksetzeingang (R) des zweiten Flip-Flop-Gliedes (11) verbunden ist, zwischen dessen invertierendem Ausgang (Q) und dem das Steuersignal des Schaltgliedes (27) führenden Steuer­kreis (26) eine mit ihrer Durchlaßrichtung zu dem invertierenden Ausgang (Q) gerichtete Sperrdiode (29) angeschlossen ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das das Potentiometer (17) überbrückende Schaltglied die Schaltstrecke (19) eines Optokopplers (14) ist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuersignal des Schaltgliedes (27) dem zweiten Flip-­Flop-Gliedes (11) zeitverzögert zugeführt ist.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Setzeingang (S) des zweiten Flip-Flop-Gliedes (11) über eine Verzögerungsglied mit dem nicht invertierenden Ausgang (Q) des ersten Flip-Flop-Gliedes (10) verbunden ist.

5. Steuerschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zeitglied (9) mit einem die Zählimpulse erzeugenden Frequenzgenerator versehen ist.

6. Steuerschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer bei Inbetriebnahme des Staubsaugers erfol­genden selbsttätigen Rückstellung auf die durch die Potentio­metereinstellung vorgegebene Drehzahl,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rücksetzeingang (R) des ersten Flip-Flop-Gliedes (10) über einen Impulskondensator (31) mit dem positiven Pol (7) der Versorgungsgleichspannung der Steuerschaltung (1) verbunden ist.

Zeichnung