[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des von
einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts sowie eine
Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist für Schneidwerkzeuge geeignet, mit denen Schneidgut in einer Mehrzahl von einzelnen
Schneidvorgängen geschnitten wird, und insbesondere für solche gedacht, deren Funktion
nach einer gewissen Betriebszeit durch das geschnittene Schneidgut beeinträchtigt
wird. Bevorzugte Anwendung findet dieses Verfahren beispielsweise zur Messung und
Anzeige des Verschmutzungsgrads eines elektrisch angetriebenen Rasierapparats, Bartschneiders
oder dgl..
[0002] Aus der US-A-5,111,580 ist es bekannt, als Maß für die Verschmutzung eines Rasierapparats
die Anzahl der Rasuren zu zählen. Ferner ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem
abhängig von der Betriebszeit die Notwendigkeit einer Reinigung des Rasierapparats
angezeigt wird. Da je nach Stärke des Bartwuchses etc. und den Rasiergewohnheiten
des jeweiligen Benutzers sich während einer vorgegebenen Zeit oder Anzahl von Rasuren
unterschiedliche Mengen von Rasierstaub im Scherkopf ansammeln, kann mit derartigen
Verfahren der Zeitpunkt für die Notwendigkeit einer Reinigung nur relativ ungenau
angegeben werden.
[0003] Weiterhin ist es aus der JP-A-02-241480 bekannt, mittels einer Lichtschranke die
Menge des angesammelten Rasierstaubs im Scherkopf zu messen und nach Überschreiten
eines Schwellwerts einen Hinweis auf die erforderliche Reinigung auszugeben.
[0004] Aus der DE-A-19606719 ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch die Auswertung der
von wenigstens einem bewegbaren Untermesser oder Obermesser eines Scherkopfs eines
Rasierapparats ausgehenden Geräusche deren Verschmutzung bestimmt, und erforderlichenfalls
dem Benutzer ein entsprechender Reinigungshinweis gegeben wird.
[0005] Ein Rasierapparat, dessen Verschmutzungsgrad nach einem der beiden letztgenannten
Verfahren bestimmt wird, enthält im Scherkopf notwendigerweise entsprechende Meßeinrichtungen.
Dadurch erhöht sich gegenüber einem Rasierapparat ohne Verschmutzungsanzeige der konstruktive
Aufwand beträchtlich.
[0006] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der
Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug geschnittenen Schneidguts
anzugeben, das ohne Eingriff in die Konstruktion des Schneidwerkzeugs realisierbar
ist, und eine sehr genaue Mengenmessung ermöglicht. Insbesondere ist es Aufgabe der
Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung und Anzeige des Verschmutzungs- grads eines
elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs anzugeben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung,
eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß die Stromaufnahme eines
elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeugs Schwankungen unterworfen ist, die durch
die wechselnde Belastung des Schneidwerkzeugs beim Schneiden des Schneidguts hervorgerufen
werden. Erfindungsgemäß werden diese durch die einzelnen Schneidvorgänge bedingten
Schwankungen des vom Antriebsmotor des Schneidwerkzeugs aufgenommenen Stroms erfaßt,
ausgewertet und als Maß für die Menge des geschnittenen Schneidguts verwendet.
[0008] Da beispielsweise bei einem Rasierapparat die geschnittenen Haare sich im Innern
des Scherkopfs ansammeln und im Laufe der Zeit die Funktion des Geräts beeinträchtigen
können, muß dieser von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Gemäß einer Fortbildung der
Erfindung wird daher nach Erreichen eines bestimmten Referenzwerts für die Menge des
geschnittenen Schneidguts eine Anzeigeeinrichtung aktiviert, die den Benutzer über
die Notwendigkeit einer Reinigung informiert.
[0009] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Rasierapparats als Ausführungsbeispiel
erläutert. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Schneidwerkzeugen einsetzbar,
insbesondere solchen, die von Zeit zu Zeit von Schneidgutresten befreit werden müssen.
[0010] Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Schwankungen
des Stroms zu erfassen, der vom Antriebsmotor des Rasierapparats aufgenommen wird,
d.h. ein entsprechendes Meßsignal zu erzeugen. Dies erfolgt durch einen Meßaufnehmer,
beispielsweise einen im Motorstromkreis befindlichen Widerstand, an dem den Stromschwankungen
proportionale Spannungsschwankungen abgegriffen werden. Die Stromschwankungen können
jedoch auch durch induktive oder andere Bauelemente erfaßt werden.
Der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus der Filterung des
Meßsignals. Dadurch werden von den erfaßten Schwankungen alle die ausgefiltert, deren
Frequenz nicht innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegt. Dies kann beispielsweise
durch ein Tiefpaßfilter erfolgen, das vom Motor herrührende höherfrequente Störimpulse
unterdrückt. Ferner müssen niederfrequente Schwankungen des Motorstroms, die beispielsweise
durch eine schwankende Betriebsspannung hervorgerufen werden, unterdrückt werden.
Außerdem werden vorzugsweise nur Schwankungen berücksichtigt, deren Amplitude einen
voreinstellbaren Schwellwert übersteigt. Auf diese Weise werden aus dem Meßsignal
nur für den Schneidvorgang charakteristische Impulse gewonnen.
Der dritte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus der Auswertung der
Impulse. Dies erfolgt in den beiden einfachsten Fällen durch Zählen der Anzahl oder
Aufsummieren der Länge der Impulse. Genauer ist eine Integration der Impulse. Der
vierte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus dem Vergleich des Zählwerts,
der aufsummierten Länge, oder der aufintegrierten Fläche der Impulse mit einem Referenzwert,
der einer bestimmten Menge an geschnittenem Schneidgut entspricht. Das Erreichen oder
Überschreiten des Referenzwerts wird dann angezeigt. Dies kann in an sich bekannter
Weise durch eine optische, akustische oder sonstige Anzeige erfolgen.
Erforderlichenfalls werden noch Zwischenschritte, wie beispielsweise die Verstärkung
des Meßsignals und/oder der Impulse eingefügt.
[0011] Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in
der Zeichnung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung ist ganz allgemein zur Auswertung
von Stromschwankungen geeignet, und daher nicht nur bei Schneidwerkzeugen verwendbar.
Weitere Ausgestaltungen sind in der Beschreibung beschrieben.
[0012] Wie in der einzigen Figur dargestellt ist, enthält die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
einen Meßaufnehmer, eine Filterschaltung, eine Auswerteschaltung und eine Anzeigevorrichtung.
[0013] Der Meßaufnehmer besteht aus einem Meßwiderstand R1, der in den Stromkreis eines
über einen Schalter S1 ein-/ausschaltbaren Gleichstrommotors M geschaltet ist, der
durch einen zweizelligen Akkumulator AC1, AC2 mit Strom versorgt wird. Der Meßwiderstand
ist Teil eines Spannungsteilers aus drei Widerständen R1, R2, R6, an dem die Spannung
des Akkumulators anliegt. Dieser dient auch zur Stromversorgung der Filterschaltung,
Auswerteschaltung und der Anzeigevorrichtung. Bei anderen Ausführungen dient eine
Batterie oder ein Netzteil als Stromversorgung.
[0014] Die Filterschaltung besteht aus einem aktiven Bandpaßfilter, das ein erstes Tiefpaßfilter
R3/C1 mit einer ersten Grenzfrequenz und ein zweites Tiefpaßfilter R4/C2 mit einer
zweiten Grenzfrequenz sowie einen Operationsverstärker A enthält. Das zweite Tiefpaßfilter
R4/C2 ist zwischen den Verbindungspunkt des Meßwiderstands R1 mit dem nächsten Widerstand
R2 des Spannungsteilers und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers
A, und das erste Tiefpaßfilter R3/C1 zwischen den Verbindungspunkt des nächsten Widerstands
R2 mit dem dritten Widerstand R6 des Spannungsteilers und den invertierenden Eingang
des Operationsverstärkers A geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers A ist
mit der Auswerteschaltung IC und über einen Widerstand R5 mit dem Pluspol des Akkumulators
verbunden.
[0015] Die Auswerteschaltung besteht aus einem Mikrokontroller IC, an den die Anzeigevorrichtung
D angeschlossen ist. Diese besitzt mehrere Segmente, die zur Anzeige des Verschmutzungsgrads
des Scherkopfs und des Ladezustands des Akkumulators vom Mikrokontroller IC einzeln
angesteuert werden können. Der Ladezustand wird in dem in der Figur dargestellten
Beispiel in 20%-Schritten angezeigt. Natürlich kann die Verschmutzungsanzeige auch
durch eine Leuchtdiode, einen elektroakustischen Wandler oder dgl. erfolgen. Der Mikrokontroller
IC ist mit einer Vorrichtung verbunden, durch die der Zählwert und damit die Verschmutzungsanzeige
auf Null zurückgesetzt werden kann. Dies kann beispielsweise ein Schalter S2 sein,
der in an sich bekannter Weise am Scherkopf angeordnet ist, sodaß bei Abnahme des
Scherkopfs automatisch das Zurücksetzen erfolgt.
[0016] Das erste Tiefpaßfilter R3/C1 dient zur Unterdrückung von Störsignalen, die insbesondere
vom Kommutator des Gleichstrommotors M hervorgerufen werden. Es besitzt eine höhere
Grenzfrequenz als das zweite Tiefpaßfilter R4/C2. Die Bandpaßcharakteristik der Filterschaltung
ergibt sich dadurch, daß das eine Tiefpaßfilter an den invertierenden Eingang und
das andere an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers A angeschlossen
ist. Durch den Widerstand R6 des Spannungsteilers wird ein Amplitudenschwellwert für
das Meßsignal festgelegt, sodaß nur Signale mit einer bestimmten Mindestgröße gefiltert
und ausgewertet werden.
[0017] Bei einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Filterschaltung
in den Mikrokontroller integriert.
[0018] Zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen kann zwischen die Eingänge des Operationsverstärkers
A ein Kondensator geschaltet sein.
1. Verfahren zur Bestimmung der Menge des von einem elektrisch angetriebenen Schneidwerkzeug
geschnittenen Schneidguts,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwankungen des während des Schneidvorgangs vom Antrieb des Schneidwerkzeugs
aufgenommenen Stroms erfaßt und ausgewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromschwankungen in Spannungsschwankungen oder dgl. umgewandelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß von den erfaßten Schwankungen alle die ausgefiltert werden, deren Frequenz nicht
innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegt, sodaß nur für den Schneidvorgang
charakteristische Impulse ausgewertet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Auswertung der Impulse die Anzahl der Impulse gezählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Auswertung der Impulse die Länge der Impulse aufaddiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Auswertung der Impulse die Impulse aufintegriert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß nur Impulse ausgewertet werden, deren Amplitude einen bestimmten Schwellwert übersteigt.
8. Verwendung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung und
Anzeige des Verschmutzungsgrads eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Rasierapparats,
Bartschneiders oder dgl.,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Erreichen eines bestimmten Schwellwerts für die Menge des geschnittenen Schneidguts
eine Anzeigeeinrichtung zur Information des Benutzers über die Notwendigkeit einer
Reinigung aktiviert wird.
9. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen Meßaufnehmer zur Erzeugung eines Meßsignals für den vom Antrieb aufgenommenen
Strom, eine Einrichtung zur Filterung des Meßsignals, und eine Einrichtung zur Auswertung
des gefilterten Meßsignals aufweist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßaufnehmer aus einem Widerstand (R1) besteht.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Filterung mindestens ein Tiefpaßfilter oder ein Bandpaßfilter
enthält.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bandpaßfilter ein erstes Tiefpaßfilter (R3/C1) mit einer ersten Grenzfrequenz
und ein zweites Tiefpaßfilter (R4/C2) mit einer zweiten Grenzfrequenz sowie einen
Operationsverstärker (A) enthält, und daß das eine Tiefpaßfilter an den invertierenden
und das andere Tiefpaßfilter an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers
(A) angeschlossen sind.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Auswertung des gefilterten Meßsignals einen Mikrokontroller
(IC) enthält.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Anzeigeeinrichtung (D) für den Verschmutzungsgrad aufweist, die vom Mikrokontroller
(IC) ansteuerbar ist.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Vorrichtung (S2) zum Zurücksetzen der Anzeige des Verschmutzungsgrads
aufweist, die mit dem Mikrokontroller (IC) verbunden ist.
16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Einrichtung zur Einstellung eines Schwellwerts (R6) für das Meßsignal
aufweist.