CN101657132A - 自推式地板护理设备的推进单元的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种自推式直立式真空吸尘器(10)，该真空吸尘器(10)设置有霍尔效应传感器(310)，该霍尔效应传感器(310)用于提供霍尔电压，该霍尔电压根据真空吸尘器(10)所具有的手柄(114)的位置而变化。微处理器针对各种响应特性(包括非线性逻辑函数)，基于霍尔电压的大小生成PWM控制信号，以控制真空吸尘器的移动。从而，所述真空吸尘器(10)能够在其工作期间给用户提供友好的响应能力。

Description

自推式地板护理设备的推进单元的控制装置

相关申请的交叉引用

本申请是2003年9月30提交的美国专利申请NO.10/677,999的继续申请，该美国专利申请作为参考而结合于此。

技术领域

本发明涉及地板护理设备的控制。具体而言，本发明有关于控制自推式地板护理设备的移动的可编程控制。更为具体地，本发明涉及根据预编程响应特性(例如，非线性逻辑函数)来调节地板护理设备的速度的可编程控制。

背景技术

众所周知，可以制造出一种自推式直立式真空吸尘器，该吸尘器的脚部或者底部设置有传动装置，用于选择性地驱动至少一个驱动轮正向和反向旋转，从而推动真空吸尘器在地板上正向和反向运动。手柄通常以滑动方式安装在上罩的顶部，用于在用户在手柄上进行推拉以控制真空吸尘器10的移动时，相对于上罩进行有限的往复运动。鲍登(bowden)型控制电缆一般从手柄延伸到传动装置，以将用户施加给手柄的推力和拉力传递给传动装置，该传动装置选择性地激励传动装置的正向驱动离合器、反向驱动离合器，从而在相似的方向推动真空吸尘器10。

然而，这样的设置对于控制推进驱动电机是极其不便的。也就是说，真空吸尘器通常趋向于根据手柄的移动而突然地向前和向后移动。这导致真空吸尘器对于普通用户而言是很难有效控制和操作的。例如，尤其是在客厅或者卧室这样的环境中，真空吸尘器在其移动途中会遭遇到许多障碍物，这样用户很难进行准确的控制以避免真空吸尘器与所述障碍物发生碰撞。此外，真空吸尘器的突然移动还可能会对真空吸尘器的用户造成人体伤害。

因此，需要一种自推式真空吸尘器，该吸尘器提供有可编程控制系统，该系统能够根据各种响应特性来控制真空吸尘器的移动。此外，还需要一种自推式真空吸尘器，该吸尘器提供有可编程控制系统，该系统根据基于响应特性的逻辑函数来控制真空吸尘器的移动。另外，还需要一种自推式真空吸尘器，该吸尘器包括选择开关，该选择开关允许操作者选择所需的响应特性以用于控制真空吸尘器。依旧需要一种真空吸尘器，该吸尘器包括响应按钮，该响应按钮允许操作者调节特定响应特性的响应能力。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种自推式真空吸尘器，该吸尘器可以根据真空吸尘器所具有的手柄的移动而被控制。

本发明的另一目的在于提供一种自推式真空吸尘器，该吸尘器根据基于响应特性的逻辑函数而移动。

本发明的再一目的在于提供一种自推式真空吸尘器，该吸尘器利用微处理器所保存的查找表，该查找表保存了多个预定数字霍尔电压水平，每个预定数字霍尔电压水平根据所述响应特性而与脉冲宽度调制(PWM)输出水平相关联。

本发明的再一目的在于提供一种自推式真空吸尘器，该吸尘器利用微处理器所保存的查找表，从而可以调整预定霍尔电压水平和脉冲宽度调制(PWM)输出水平，保持霍尔电压水平与PWM输出水平之间的数学关系。

本发明的上述和其他目的以及本发明相比于现有技术的优点由下文中描述的以及权利要求书所主张的改进来实现，本发明相比于现有技术的优点通过后续的说明将显而易见。

总体而言，自推式地板护理设备包括：驱动电机，该驱动电机用于推动位于待清理表面上的地板护理设备；与所述地板护理设备所具有的手柄存在操作上的联系的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器被配置成基于所述手柄的移动来提供霍尔电压；微处理器，被配置成接收来自所述霍尔效应传感器的霍尔电压，并存储响应特性；所述微处理器基于所述霍尔电压和所述响应特性，向所述驱动电机提供脉冲宽度调制(PWM)控制信号，从而推动位于待清理表面上的所述地板护理设备。

根据本发明的另一方面，一种根据可移动手柄来控制由微控制器控制的电机驱动真空吸尘器的移动的方法包括：基于所述手柄的位置来生成数字霍尔电压；接着，给所述微处理器提供响应特性；在给微处理器提供响应特性之后，基于所述手柄的位置和所述响应特性来生成脉冲宽度调制(PWM)控制信号，该控制信号包含脉冲宽度调制输出水平；最后，根据所述PWM控制信号来控制所述电机，从而根据所述手柄的移动来推动地板护理设备。

根据本发明的再一方面，一种由可移动手柄控制的自推式地板护理设备包括：用于控制所述地板护理设备的移动的驱动电机；与所述手柄在操作上相联系的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器被配置成基于所述手柄的移动来生成霍尔电压；耦合到所述霍尔效应传感器的微处理器，该微处理器保存有查找表；所述查找表根据逻辑响应特性来将多个预定数字霍尔电压水平与预定脉冲宽度调制(PWM)输出水平相关联；其中，所述微处理器向所述驱动电机输出脉冲宽度调制(PWM)控制信号，该PWM控制信号包括根据所述查找表，与由所述霍尔效应传感器所输出的霍尔电压相关联的所述PWM输出水平之一。

在附图中通过示例性的方式显示了具有本发明理念的自推式真空吸尘器的优选实施例，其中所述附图并非意欲显示出本发明可被实施成的所有不同形式和变型。本发明由所附权利要求而非说明书的具体细节来限定。

附图说明

在以下说明和附图中通过示例性的方式详细解释了申请人所设想的本发明的各种实施方式、多种示例性模式，所附权利要求也对所述实施方式和模式进行了详细且清楚地指明和解释。

图1为作为本发明的一部分的真空吸尘器的透视图；

图2为图1中的真空吸尘器，该图包括具有位于使用位置的把手的外罩局部切开部分；

图3是上罩的切开部分，该图包括示出了霍尔效应传感器和磁体的手柄局部切开部分；

图4为控制电路的电路简图，所述控制电路具有用于控制推进装置的可编程微处理器，所述推进装置具有变量和用户可选的响应特性；

图5A是根据本发明的优选实施方式的霍尔效应传感器所生成的电压与时间的函数关系的图示，所述电压被输入到微处理器中；

图5B是根据本发明优选实施方式的施加给推进电机的电压与时间之间的函数关系的图形显示，该图形显示基于图5A所示的从霍尔效应传感器至微处理器的输入；

图5C是根据本发明可选实施方式的施加给推进电机的电压与时间之间的函数关系的图形显示，该图形显示基于图5A所示的从霍尔效应传感器至微处理器的输入；

图5D是根据本发明另一可选实施方式的施加给推进电机的电压与时间之间的函数关系的图形显示，该图形显示基于图5A所示的从霍尔效应传感器至微处理器的输入；

图6是响应特性的图形显示，所述响应特性包括用于基于霍尔传感器根据手柄的位置所输出的电压来生成PWM信号的非线性逻辑函数；以及

图7是微处理器所保存的查找表的图形显示，该图形显示表示了根据基于响应特性的逻辑函数而与相应的离散PWM输出水平相关联的多个数字霍尔电压水平。

具体实施方式

如图1所示，自推式直立式真空吸尘器10被整体表示为数字10。真空吸尘器10包括脚部或底部吸引部分100，该部分具有搅动器(未示出)和形成于搅动器外罩内的搅动室(未示出)。当搅动器围绕搅动室内的水平轴旋转时，所述搅动室与接管开孔相连通，从而将赃物从地板表面松开。电扇组件(未示出)所生成的吸抽气流将松开的赃物送入吸入管(未示出)，该吸入管位于后侧且通畅地连接到搅动室。所述吸入管将松开的赃物导入位于上罩200中的尘埃微粒过滤和收集系统(未示出)。自由旋转支撑轮6(图1中仅示出了一个支撑轮)设置在脚部100的后部。脚部100还包括用于在地板上正向和反向推进真空吸尘器10的传动装置108和驱动轮110。旋转动力源(例如，电动机105)为所述传动装置108提供旋转动力。适用于根据本发明的自推式直立式真空吸尘器的传动装置公开于美国专利申请NO.3，581,591中，该申请的公开内容作为参考而被结合于此。

真空吸尘器10的上罩部分200枢设于脚部100，以允许上罩部分200从图1所示的基本垂直的锁定存放位置枢轴式运动到图2所示枢轴式倾斜工作位置。在本发明的一种实施方式中，所述真空吸尘器10类似于美国专利申请NO.10/417,866中所公开的间接空气无袋吸尘器10，该申请作为参考而被结合于此。在本发明的可选实施方式中，所述真空吸尘器10可以是直接空气真空吸尘器或者其他类型的地板护理设备。

在本发明的一种实施方式中，手柄114滑动安装到手把杆116，该手把杆116固定在所述上罩部分200的上端。这样的设置允许手柄114如箭头F和R所示那样相对于手把杆116进行有限的往复直线运动。通过使用电子开关装置，手柄114通过电机105和传动装置108来控制驱动轮110的速度和方向。如图3所示，电子开关装置包括位于磁体305附近的模拟线性霍尔效应传感器310。该霍尔效应传感器310生成模拟霍尔电压，该电压的大小对应于霍尔效应传感器310相对于磁体305的位置。所述霍尔电压被输入到控制电路400，如图4所示，该控制电路400包括微处理器450和相关的电路元件，用于控制电机105的速度和方向，所述微处理器450和相关电路元件将在下面进行描述。可以理解的是，所述微处理器450可以包括专用或通用处理器，该处理器具有能够实现下述功能的硬件、软件和存储器的必要组合。另外，微处理器450所使用的存储器可以包括非易失性存储器、或者非易失性存储器和易失性存储器的组合。还应当理解的是，虽然霍尔传感器310所输出的电压为模拟电压，但是使用以下论述的公知技术来将其转换成数字或者离散电压水平。最后，返回到图3，真空吸尘器10包括电源开关304，该电源开关304优选地被设置于邻近手把杆116的顶部，位于手柄114附近，从而方便地开启和关闭真空吸尘器10。

在吸尘器10的工作过程中，手柄114在箭头F方向上的移动促使微处理器450生成强制信号(necessary signal)，从而经由驱动轮110来在箭头F′上推动吸尘器10。类似的，手柄在箭头R方向上的移动促使微处理器450经由驱动轮110在箭头R′方向上推动真空吸尘器10。在正向F′和反向R′方向上推动吸尘器10的速度取决于手柄114的位置以及微处理器450所保存的预编程响应特性。换句话说，移动速度以及真空吸尘器对手柄114激励的移动响应由响应特性和手柄114在真空吸尘器10工作期间所被移动的位置来确定。

各种响应特性根据手柄114的位置来控制电机105的转速和响应能力。具体而言，响应特性可以表现为算术表达式、函数或者算法，并且可以如图5B-5D以及图6所示那样以图形的形式展现，图5B-5D以及图6将会在下面进行更加详细的描述。一方面，如图1-3所示，可以提供耦合到微处理器450的选择开关470，以允许用户在真空吸尘器10工作期间从存储于微处理器450的存储器中的多种可能的响应特性中选择一个来使用。例如，微处理器450可以保存反应灵敏的响应特性，该响应特性非常针对真空吸尘器10被用在密集区域的情况，以及反应平顺的响应特性，该响应特性可被用于真空吸尘器10被用在例如开阔区域的情况。此外，响应特性可以在制造微处理器450时被编入微处理器450中、或者可以在制造之后通过连接到计算机(未示出)或者计算机网络(未示出)的连接(未示出)而被添加。还应该理解的是，如果微处理器450设置有合适的被配置成从计算设备接收无线信号的接收机或者收发机，则可以从计算设备将所述响应特性无线地发送到所述微处理器450。

图4示出了用于根据各种响应特性来设置和控制供给电机105的电能的控制电路400的示意图。具体而言，所述控制电路400包括120VAC(交流电)电源405，该电源405连接到惠斯登全桥(full Wheatstone bridge)407，该全桥407用于将AC电能转换成170V的DC(直流电)电能。220μF的滤波电容409对传输自全桥407的170V DC电能进行滤波。所述控制电路400还包括2.2K欧姆的电阻411和具有33V齐纳电压的齐纳二极管413，该齐纳二极管413将其两端的电压钳制在33V，该33V电压被输入到电压调整器415，该电压调整器415输出调整后的15V DC，该15V DC被提供给H桥电机驱动器423。该H桥电机驱动器423是公知类型的驱动器，通过使用MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)来控制提供给电机105的电流。从所述15V电压调整器415输出的15V DC被输入给5V电压调整器417，该电压调整器417输出调整后的5V DC给微处理器450。从霍尔效应传感器310输出的模拟霍尔电压(该电压由手柄114的相对位置所决定)被输入给微处理器450的引脚451，在此，该电压经由模拟数字转换器或者ADC而被数字化为数字的或者离散的电压水平。除了对所述霍尔电压进行数字化，所述微处理器450还分析所述霍尔电压的数字化电压水平的大小，从而确定手柄114的移动方向。具体举例而言，所述ADC可以使用8比特来将模拟霍尔电压表示成256个离散电压水平之一。然而，8位ADC对于本发明的实施而言并非是必需的，所述ADC可以使用其他数量的比特。然而，随着ADC所使用的比特位数的增大，手柄114能够控制真空吸尘器10正向F′和反向R′移动的精度和平滑度也在增大。应该理解的是，所述ADC可以以与微处理器450分离的分立元件而被提供，或者可以被直接整合在微处理器450的逻辑电路中。

接着论述所述控制电路400，电荷泵电路对输出引脚OUT1和OUT2与引脚VB1和VB2之间的外部电容432、433进行充电。电容432、433为高压侧驱动电路提供合适的电压，从而驱动H桥423的高压侧MOSFET。当输出电压较低时进行所述充电过程。一对电阻429、431和一对二极管433、434形成为限流电路，该限流电路对流入引脚VB1和VB2的电流进行限制。连接到低压侧输出引脚LS的电阻427被用来作为电压采样，以判断电机105在真空吸尘器10工作期间是否发生堵转。如果发生电机堵转，则所述控制电路400关闭电机105。如果流过控制电路400的电流达到固定水平，由电阻425和电容426所构成的RC网络能够关闭控制电路400。控制电路400中的不断变化的电流对所述RC网络进行充放电，并且当所述RC网络达到预定水平(该预定水平由所选的元件来确定)时，所述控制电路400关闭。一对限流电阻421、422限制微处理器450上的正向F和反向R输出端与H桥电机驱动器423上的输入端L1和L2之间的电流。在本发明的一种实施方式中，所述各种元件的参数可以如下：电容409＝220μF；电阻411＝2.2K ohm；二极管413＝33V齐纳二极管电压；电容419＝0.1μF；二极管433、434＝200V，1安培；电阻429、431＝30ohm；电容432、433＝4.7μF；电阻421、422＝10Kohm；电阻427＝0.25ohm；电阻425＝1M ohm；以及电容426＝220μF。另外，这些值并非用于限制用于形成控制电路400的元件，除了上述示例之外，用于形成控制电路400的元件还可以包括不同的值和等级的元件，而不会影响控制电路400的工作。

图5A示出了输入到微处理器450中的随着手柄114从中间位置移动到最大正向速度位置F、以及到移动最大反向速度位置R而变化的霍尔电压。具体而言，当手柄114位于中间位置时，所述霍尔效应传感器310输出大约2.5V的霍尔电压。随着手柄114在方向F上从中间位置移动到最大正向位置，所述霍尔电压基本呈线性地从2.5V增大到大约5V的最大值，这表明了真空吸尘器10的最大正向速度。可选择地，随着手柄114在方向R上从中间位置移动到最大反向位置，所述霍尔电压基本呈线性地从2.5V减小到0V，这表明了真空吸尘器10的最大反向速度。响应于所接收的各种所述霍尔电压，所述微处理器450基于图5B-5D所示的预编程响应特性而生成PWM控制信号，从而控制所述真空吸尘器10的移动。

图5B-5D绘示了可以被符合本发明理念的真空吸尘器10所使用的各种响应特性。以此方式，响应于手柄114的移动，所述响应特性5B-5D中的每个响应特性确定电机105所提供的特定响应。因此，对于图5A所示的给定霍尔电压，微控制器450根据所使用的响应特性5B-5D之一来生成相关的PWM控制信号。根据图5B所示的响应特性，随着手柄114在正向F上线性移动，霍尔电流开始增大到5V的最大值，与此同时，经由微控制器450施加给电机105的PWM控制信号的电压相应地增大，并且当170V的最大电压被施加给电机105时开始变得平滑。当手柄114在反向R方向上被推回时，随着手柄114返回至所述中间位置，所述霍尔电流开始回落至低值2.5V(中间)。随着手柄114在反向R方向上被进一步推动，所述霍尔电压从2.5V跌落至当手柄114到处于最大反向速度位置时的0V。所述微处理器450经由H桥电机驱动器423来对PWM控制信号载至电机105的电压进行脉冲宽度调制，以使得随着手柄114被从正向速度位置推向中间位置，传输给电机105的电压开始以平滑的方式降低，而后基于手柄114的位置成比例地降低。

类似地，微处理器450对PWM控制信号载至电机105的电压进行脉冲宽度调制，以使得在手柄114在反向R方向上行进期间，传输给电机105的电压相应地增大，并且当达到170V的最大值时开始变得平滑。如果手柄114从中间位置以线性方式移动(如图5A所示)，对于手柄114的大多数行程而言，电机105的响应都是线性的，除了手柄114靠近最大正向和反向工作速度(如图5B所示)的时刻。如果手柄114并非从中间位置以线性方式移动(如图5A中的右侧线图部分所示)，则电机105的响应在电机105达到工作速度时不是线性的(如图5B中的右侧线图部分所示)。

现在参考图5C，在本发明的可选实施方式中，可以利用响应特性对所述微处理器450进行编程，以经由H桥423来对PWM控制信号载至电机105的电压进行脉冲宽度调制，以使得所述电压随着手柄114在正向F或者反向R方向上移动而线性增大到工作速度。一旦手柄114处于完全正向或者反向位置，则传输给电机105的电压会被钳制在峰值电压，并且保持这一电压直到手柄114被释放，在手柄114被释放时，电压以线性方式跌落，直到电压为零。如果手柄114并非以线性方式在正向F和反向R方向上移动(如图5C的右侧部分所示)，则微处理器450依旧通过H桥423对施加给电机105的电压进行脉冲宽度调制，以使得电压线性地增大到工作速度，并且保持恒定直到手柄114再次在某一方向上移动。

在本发明的另一种实施方式中，可以利用生成图5D所示的响应的响应特性来对所述微处理器450进行编程，下面详细描述所述响应。当手柄114在正向F或者反向R方向上线性移动时，所述微处理器450会对PWM控制信号载至电机105的电压进行脉冲宽度调制，以使电压以更高的速率增大至工作速度，但在达到工作速度之前稍微有些平滑。一旦达到工作速度，所述电压保持恒定，直到手柄114被释放，在手柄114被释放时，所述电压最开始平滑地跌落，然后以线性方式减小，直到电压为零。如果所述手柄114并非以线性方式在正向和反向方向上移动(如图5D的右侧所示)，所述微处理器450依旧对PWM控制信号载至电机105的电压进行脉冲宽度调制，以使电压以上述线性速率增大，但是在达到工作速度之前稍微有些平滑。所述电压将保持恒定，直到手柄114再次在某一方向移动，此时电压会在以所述线性速率增大或减小之前平滑地增大或减小。虽然已经公开了可用于控制电机105工作的具有不同响应或者响应属性的各种响应特性的具体实施例，但是还存在许多其他可行的能被编入微处理器450的存储器中的响应特性。例如，响应于所述手柄114的移动，各种响应属性可以包括吸尘器10移动的不同的加速速率和减速速率(例如，指数速率或者线性速率)。

虽然参考图5B-5D所描述的响应特性被显示为图形，但所述响应特性可以实现为查找表，该查找表由微处理器450的存储器所保存。所述查找表包含一些预定数字霍尔电压水平，这些电压水平中的每个电压水平均与PWM控制信号载至电机105的特定PWM输出水平或大小相关联。例如，所述微处理器450能够根据手柄114的位置所生成的特定霍尔电压来查找将被施加给电机105的电压水平。

在本发明的另一种实施方式中，可以利用具有单个磁体的两个霍尔效应传感器来作为具有双电压的触发机构，所述双电压被输入到微处理器450，以控制电机的电压和方向。可选择地，除了活动手柄，还可以使用轮式传感器(wheel sensor)来检测当用户在吸尘器手柄114上进行推或拉时吸尘器吸气管的移动。所述轮式传感器可以感测速度和检测经由手柄传递给吸气管的力量，产生相应的电压，该电压被输入至微处理器450。所述微处理器450然后可以在L1、L2、H1和H2上使用脉冲宽度调制来控制电机M的方向和转速。当然，所述微处理器450可以编有任何所需的响应特性，以根据手柄114的位置来提供所需的输出给电机105。

在本发明的另一种实施方式中，如图6所示，数字500指代基于非线性逻辑函数的响应特性的绘图。所述逻辑函数可以由以下等式来限定：在本领域中，该函数也被称之为双曲线正切函数。具体而言，图6中的响应特性500显示了相对于霍尔电压的变化(该霍尔电压的改变由手柄114的移动所导致)的PWM(脉冲宽度调制)输出水平的变化。换句话说，所述逻辑响应特性500基于霍尔电压的值来确定脉冲宽度调制(PWM)的水平(或者百分比)(PWM控制信号可以使用该水平来驱动电机105)，从而控制真空吸尘器10在正向F′和反向R′方向上移动。应该理解的是，PWM输出水平的增大相当于电机转速的增大，而PWM输出水平的减小相当于电机转速的减小。

一般而言，可以使用逻辑函数来模拟自然现象，例如，细菌繁殖、人口增长等等。因此，由于所述逻辑函数能够模拟自然发生的现象，当真空吸尘器10在手柄114的控制下在正向F′和反向R′方向上移动时，使用所述逻辑函数用作响应特性可以使用户对自推式真空吸尘器的移动进行合适且流畅的控制。

例如，当手柄114在正向F方向上从中间位置510移动时，霍尔电压开始增大，从而会落入用于确定微处理器450的PWM输出水平的各种区域。具体而言，当模拟霍尔电压在2.5V与3.25V之间时，会落入正向启动区域520，电机转速借此呈指数式缓慢增长。当霍尔电压在3.25V与4.25V之间时，会落入正向线性区域540，电机转速借此呈线性改变。最终，当霍尔电压在4.25V与5V之间时，会落入正向饱和区域560，随着达到电机105的最大正向转速，电机转速的线性响应通过逐步指数式衰减而终止。相应地，当手柄114在反向R方向上移动时，霍尔电压减小至2.5V与1.75V之间，从而落入反向启动区域530，电机转速借此呈指数式缓慢增长。当霍尔电压减小至1.75V与0.75V之间时，会落入方向线性区域550，电机转速借此成线性变化。最终，当霍尔电压减小至0.75V与0V之间时，会落入反向饱和区域570，随着达到电机105的最大反向转速，电机转速的线性响应通过逐步指数式衰减而终止。

在论述响应特性500对真空吸尘器10响应于用户控制的移动响应的影响之前，先对真空吸尘器10的工作进行简要的描述。在真空吸尘器10工作期间，基于手柄114的位置以上述方式生成的数字化霍尔电压的大小会以给定的速率线性变化。接着，随着霍尔电压根据手柄114的移动而改变，微处理器450会处理逻辑响应特性500的区域520-570。以此方式，微处理器450访问查找表，并且确定与当前根据手柄114所生成的特定霍尔电压相关联的PWM输出水平。一旦确定了PWM输出水平，微处理器450发送具有所确定的PWM输出水平的正向或者反向PWM控制信号给电机105，从而推动所述真空吸尘器10。

针对特定的霍尔电压生成PWM输出水平的过程由微处理器450所保存的查找表来实现。具体而言，查找表保存了多个数字霍尔电压水平，每个霍尔电压水平与特定的PWM输出水平相关，该PWM输出水平根据逻辑响应特性500而建立。通过将霍尔电压水平保存在查找表中，所述微处理器450可以调整所使用的霍尔电压的数量，从而可以创建具有不同最大PWM输出水平的不同水平的响应，同时依旧保持着逻辑函数500所定义的特定数学特性。在一方面，如图5所示，可以使用与微处理器450相耦合的响应按钮590来对查找表所使用的霍尔电压水平的数量进行重新调整。换句话说，查找表所使用的数字电压水平的数量可以根据需要通过触发响应按钮590而被增大或者减小。

图7以图表的形式示出了示例性查找表，该查找表使用了用于真空吸尘器10的正向和反向移动的响应特性500。此外，图7示出了逻辑函数，该逻辑函数基于多个数字化霍尔电压水平(0至256)与每个在此相关联的数字PWM输出水平(0至256)之间的关系。为了进行清楚的描述，由于H桥电机驱动器423的固有操作，反向响应特性600B、610B和620B与查找表所保存的正向响应特性600A、610A和620A之间是不连续的。然而，根据图7应该理解的是，当在反向R方向上移动手柄114时，真空吸尘器开始在反向R′方向上移动；而在正向F方向上移动手柄114时，真空吸尘器10开始在正向F′方向上移动。接着，未经调整的正向和反向响应特性600A和600B(该响应特性600A和600B基于图6所示的逻辑响应特性500)示出了当查找表使用128个霍尔电压水平来表示手柄114在正向和反向方向上的移动时所生成的响应。对比地，响应特性610A和610B示出了当查找表被重新调整且仅使用64个霍尔电压水平来表示手柄114在正向和反向方向上的移动时所生成的响应。通过以此方式调整查找表，最大PWM输出水平减半，而且相比于未经调整的响应特性600A和600B，增大了响应，如上所述，该两个响应特性600A和600B中的每个响应特性均使用128个离散的霍尔电压水平。这样，仅能够以使用未经调整的响应特性600A、600B时的一半的速度来在正向F′和反向R′方向上推动真空吸尘器10。此外，完成微处理器450所执行的重新调整处理，以使得响应特性610A和610B能够保持逻辑函数500所建立的数学关系。换句话说，调整后的响应特性610A和610B保持如图6所示的原始响应特性500中的启动区域520、530中的指数式增长、线性区域540、550中的线性渐变、以及饱和区域560、570中的指数式衰减。

除了重新调整双曲线正切函数，还可以通过将双曲线正切函数tanh(t)乘以系数Z，即： $Z\·\tanh \left(t\right)=Z\·\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}},$ 从而改变双曲线正切函数。系数Z的使用允许了根据需要来修改逻辑函数500，提供改动后的PWM输出水平响应，以允许在真空吸尘器10工作特定的工作环境下时更加有效地控制真空吸尘器10。例如，如果真空吸尘器10被用在清洁窄小区域或者各种类型的地毯，逻辑函数500则需要被修改，以获得适用于拥挤或者狭窄区域的响应特性。此外，通过合适的系数Z来改变逻辑函数允许用户根据其清洁技术、体型以及能力来调节真空吸尘器的移动对手柄114的激励的响应能力。例如，如图7所示，可以通过设置合适的系数Z来创建正向和反向响应特性620A和620B，该响应特性620A和620B的响应能力与未经调整的正向和反向响应特性600A和600B的响应能力相比大约慢50％。可以预期的是，响应按钮590可以提供各种位置设置，以允许真空吸尘器10的用户选择使用特定的系数Z，以改变逻辑函数500所生成的PWM输出水平。

以下论述将会提到当用户激励手柄114以使真空吸尘器10在正向F′和反向R′方向上移动时，使用逻辑响应特性500的真空吸尘器10的具体工作情况。虽然以下论述涉及到使用图6所示的逻辑响应特性500，但应该理解的是，微处理器450可以通过利用查找表的值来根据响应特性500控制电机105，所述查找表的值包括体现了上述响应特性500的数字化PWM输出水平和数字化霍尔电压水平。

最初，在真空吸尘器10投入工作之前，手柄114位于中间位置510。另外，以下论述将会参考百分比值形式的PWM输出水平。PWM输出水平百分比的增大对应于电机转速的增大，而PWM输出水平百分比的减小对应于电机转速的减小。在中间位置时，霍尔传感器310输出大约2.5V的电压，该电压对应于具有大约0％的PWM输出水平的PWM输出信号。当用户在正向F1方向上推动手柄114时，在正向启动区域520中，PWM输出水平呈指数形式缓慢增大，从而促使真空吸尘器10缓慢地向前移动。随着手柄114继续正向移动，会到达正向线性区域540，在此用户对手柄114的移动的调节会导致电机转速和相应的真空吸尘器移动的线性响应或者变化。如果用户接着正向移动手柄114，他或她最终会到达线性区域的末端，该末端对应于大约75％的PWM水平。接着正向移动手柄114，会到达正向饱和区域560，正向线性区域540所提供的线性增长速率会以指数形式缓慢地衰减，直到最大的100％的PWM水平被输入给电机105，促使真空吸尘器10在正向F′方向上全速移动。

可选地，当手柄114从中间位置500在反向R方向上移动时，会落入反向启动区域530，借此PWM输出水平会以指数形式缓慢增大，直到其达到大约25％的PWM水平。随着手柄114在反向R方向上继续移动，会到达反向线性区域550，在此对手柄114的移动的调节会导致电机转速和真空吸尘器的移动线性响应或者变化。如果用户接着在反向R方向上移动手柄114，他或她最终会到达反向线性区域550的末端，该末端对应与大约75％的PWM输出水平。接着在反向R方向上移动手柄114，会到达反向饱和区域570，借此反向线性区域550所提供的线性增长速率会以指数形式缓慢地衰减，直到最大的100％的PWM水平被输入给电机105，促使真空吸尘器10在反向R′方向上全速移动。

因此，可以理解的是，本发明的一个或者多个实施方式的一个优点在于可以通过手柄的移动来控制自推式真空吸尘器。本发明的另一个优点在于自推式真空吸尘器响应于手柄的移动，利用基于响应特性的逻辑函数来提供合适且流畅的真空吸尘器移动。本发明的再一优点在于由微处理器存储的和由自推式真空吸尘器保存的查找表可以根据需要进行调整，以创建多种响应特性。

国际局于2008年4月14日(14.04.2008)收到的修改的权利要求

1、一种自推式地板护理设备，该设备包括：

驱动电机，用于推动位于待清理表面上的地板护理设备；

与所述地板护理设备所具有的手柄存在操作上的联系的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器被配置成基于所述手柄的移动来提供霍尔电压；以及

微处理器，被配置成接收所述霍尔电压，并存储响应特性，该响应特性由指数式增长、接着是线性变化以及后续的指数式衰减来限定；

其中，所述微处理器基于所述霍尔电压和所述响应特性，向所述驱动电机提供脉冲宽度调制(PWM)控制信号，从而推动位于待清理表面上的所述地板护理设备。

2、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，其中所述响应特性包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

3、根据权利要求2所述的自推式地板护理设备，其中所述双曲线正切函数通过系数来被调整。

4、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，该设备还包括：

耦合到所述微处理器的选择开关，用于选择所述微处理器所保存的至少两个响应特性中的一者。

5、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，该设备还包括：

耦合在所述微处理器和电机驱动器之间的H桥电机驱动器，所述H桥被配置成根据所述PWM控制信号控制所述电机驱动器。

6、一种根据可移动手柄来控制由微控制器控制的电机驱动真空吸尘器的移动的方法，该方法包括：

基于所述手柄的位置来生成数字霍尔电压；

给所述微处理器提供响应特性，该响应特性由指数式增长、接着是线性变化以及后续的指数式衰减来限定；

基于所述手柄的位置和所述响应特性来生成脉冲宽度调制(PWM)控制信号，该控制信号包含脉冲宽度调制输出水平；以及

根据所述PWM控制信号来控制所述电机，从而根据所述手柄的移动来推动地板护理设备。

7、根据权利要求6所述的方法，其中所述响应特性包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

8、根据权利要求6所述的方法，其中所述第一个生成步骤由模拟数字转换器(ADC)来执行。

9、根据权利要求6所述的方法，其中所述响应特性被表示为所述处理器所存储的查找表，该查找表将多个预定霍尔电流水平与相关预定PWM输出水平相关联。

10、根据权利要求9所述的方法，其中所述响应特性包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

11、根据权利要求9所述的方法，该方法还包括：

调整所述预定霍尔电压水平的总数，以改变所述预定PWM输出水平的值，从而改变所述响应特性的响应。

12、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，其中所述微处理器所保存的查找表根据所述响应特性而将所述脉冲宽度调制(PWM)控制信号与所述霍尔电压相关联。

13、根据权利要求12所述的自推式地板护理设备，其中所述响应特性包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

14、根据权利要求13所述的自推式地板护理设备，其中所述双曲线正切函数乘以系数，从而改变所述逻辑响应特性的响应。

15、根据权利要求12所述的自推式地板护理设备，该设备还包括：

耦合到所述微处理器的响应按钮，其中该响应按钮的触动会调整所述查找表所保存的多个预定数字霍尔电压水平的总数。

16、根据权利要求15所述的自推式地板护理设备，其中所述预定PWM输出水平的大小基于所使用的预定数字电压水平的总数而被调整。

Claims (20)

1、一种自推式地板护理设备，该设备包括：

驱动电机，用于推动位于待清理表面上的地板护理设备；

与所述地板护理设备所具有的手柄存在操作上的联系的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器被配置成基于所述手柄的移动来提供霍尔电压；以及

微处理器，被配置成接收所述霍尔电压，并存储响应特性；

其中，所述微处理器基于所述霍尔电压和所述响应特性，向所述驱动电机提供脉冲宽度调制(PWM)控制信号，从而推动位于待清理表面上的所述地板护理设备。

2、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，其中所述响应特性包括逻辑函数。

3、根据权利要求2所述的自推式地板护理设备，其中所述逻辑函数是非线性的。

4、根据权利要求2所述的自推式地板护理设备，其中所述逻辑函数包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

5、根据权利要求4所述的自推式地板护理设备，其中所述双曲线正切函数通过系数来被调整。

6、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，该设备还包括：

耦合到所述微处理器的选择开关，用于选择所述微处理器所保存的至少两个响应特性中的一者。

7、根据权利要求1所述的自推式地板护理设备，该设备还包括：

耦合在所述微处理器和电机驱动器之间的H桥电机驱动器，所述H桥被配置成根据所述PWM控制信号控制所述电机驱动器。

8、一种根据可移动手柄来控制由微控制器控制的电机驱动真空吸尘器的移动的方法，该方法包括：

基于所述手柄的位置来生成数字霍尔电压；

给所述微处理器提供响应特性；

基于所述手柄的位置和所述响应特性来生成脉冲宽度调制(PWM)控制信号，该控制信号包含脉冲宽度调制输出水平；

根据所述PWM控制信号来控制所述电机，从而根据所述手柄的移动来推动地板护理设备。

9、根据权利要求8所述的方法，其中所述响应特性包括逻辑函数。

10、根据权利要求9所述的方法，其中所述逻辑函数包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

11、根据权利要求8所述的方法，其中所述第一个生成步骤由模拟数字转换器(ADC)来执行。

12、根据权利要求8所述的方法，其中所述响应特性被表示为所述处理器所存储的查找表，该查找表将多个预定霍尔电流水平与相关预定PWM输出水平相关联。

13、根据权利要求12所述的方法，其中所述响应特性包括逻辑函数。

14、根据权利要求13所述的方法，其中所述逻辑函数包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

15、根据权利要求12所述的方法，该方法还包括：

调整所述预定霍尔电压水平的总数，以改变所述预定PWM输出水平的值，从而改变所述响应特性的响应。

16、一种由可移动手柄控制的自推式地板护理设备，该设备包括：

用于控制所述地板护理设备的移动的驱动电机；

与所述手柄在操作上相联系的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器被配置成基于所述手柄的移动来生成霍尔电压；

耦合到所述霍尔效应传感器的微处理器；

由所述微处理器保存的查找表，该查找表根据逻辑响应特性来将多个预定数字霍尔电压水平与预定脉冲宽度调制(PWM)输出水平相关联；

其中，所述微处理器向所述驱动电机输出脉冲宽度调制(PWM)控制信号，该PWM控制信号包括根据所述查找表，与由所述霍尔效应传感器所输出的所述霍尔电压相关联的所述PWM输出水平之一。

17、根据权利要求16所述的自推式地板护理设备，其中所述逻辑响应特性包括双曲线正切函数，该函数的方程式为 $\tanh \left(t\right)=\frac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}.$

18、根据权利要求17所述的自推式地板护理设备，其中所述双曲线正切函数与系数相乘，以改变所述逻辑响应特性的响应。

19、根据权利要求16所述的自推式地板护理设备，该设备还包括：

耦合到所述微处理器的响应按钮，其中该响应按钮的触动会调整所述查找表所保存的多个预定数字霍尔电压水平的总数。

20、根据权利要求19所述的自推式地板护理设备，其中所述预定PWM输出水平的大小基于所使用的预定数字电压水平的总数而被调整。

Images