ELECTRONIC CIRCUIT FOR FLOOR CLEANING APPARATUS WITH AN ELECTRIC MOTOR DRIVEN BRUSH DEVICE

Abstract: The invention provides an electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatuses with a brush device driven by an electric motor (M), especially for vacuum and brush cleaners, which is characterised by a control circuit arrangement (C1, D1, R2, R7; C3, D3, P1, R13, R14; C5, D5, Ty3, P2, R11, R12) which reduces the speed of the electric motor (M) when it is not at full load and/or switches off the electric motor (M) when it is overloaded, which control circuit arrangement is preferably supplemented by an indicating circuit arrangement (C1, D1, R2, R7; C3, D3, P1, R13, R14; C5, D5, Ty3, P2, R11, R12), which is preferably designed such that it indicates whether the electric motor (M) is being operated at a normal load or at a low load which reaches or is less than a predetermined threshold, or whether it is switched off because of an overload.

Description: BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung für Fussbodenpflegegeräte mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Bürsteneinrichtung, insbesondere für Staub- und Bürstsauger. Sowohl im Haushalt, aus auch im Gewerbe werden zur Verbesserung der Saugleistung Staubsauger mit Bürstvorsätzen ausgerüstet, oder aber direkt Bürstsauger eingesetzt. Die Effektivität dieser Geräte hängt aber im wesentlichen vom Zustand der Bürsten ab. Durch den Verschleiss der Borsten der mit hoher Drehzahl rotierenden Bürsten nimmt die Saug- und Kehrwirkung stark ab. Um diesen Verschleiss auszugleichen, werden die Bürstgeräte so ausgerüstet, dass der Abstand der Bürste zum Teppich durch eine entsprechende Einrichtung nachgestellt werden kann. Mit dieser Verstelleinrichtung sollte es auch möglich sein, den optimalen Eingriff der Borsten in den Teppich, je nach Länge des Teppichflores, zu wählen. Im praktischen Gebrauch ist es aber für den Benutzer der Geräte fast unmöglich, vom jeweiligen Zustand der Bürste ausgehend (1) die richtige Höheneinstellung zu wählen und (2) zu erkennen, dass die Bürste verschlissen ist. Sowohl bei nicht richtig gewählter Höheneinstellung, als auch bei verbrauchten Bürsten, erreicht man nicht die günstigste Reinigungswirkung. Darum ist es wichtig - und das soll mit der vorliegenden Erfindung u.a. erreicht werden dem Benutzer solcher Fussbodenpflege- bzw. Reinigungsgeräte eine Hilfe zu geben (a) die richtige Höheneinstellung, d.h. die richtige Ein dringtiefe der Bürsten in den Teppich, zu wählen und (b) zu erkennen, wenn die Bürsten verschlissen sind und ausgewechselt werden müssen. Die hier beschriebenen Reinigungsgeräte sind ausnahmslos mit Universalmotoren ausgestattet. Ein Nachteil dieser Elektromotoren ist das Drehzahlverhalten in Abhängigkeit von der Last. Sinkt die Last durch den Verschleiss der Bürsten, dann steigt die Drehzahl des Elektromotors und der Bürste erheblich an und kann den doppelten Wert erreichen. Diese Drehzahlerhöhung führt aber zu einer starken Belastung der Bürstenlager und der Bürste selbst, da sich die Unwucht der Bürste viel stärker bemerkbar macht. Zu der Restunwucht der Bürste, die bei der Fertigung nicht mehr ausgeglichen wird, addiert sich dann eine zusätzliche Unwucht durch die verschlissene Bürste. Die Bauteile sowohl des schneller laufenden Elektromotors, insbesondere die Lager, der Kollektor und die Kohlebürsten, als auch der Antriebsriemen werden ebenfalls weit höher belastet und können zum früheren Ausfall des Elektromotors führen. Als weiterer Nachteil kommt eine starke Erhöhung des Geräusches hinzu, das durch die zu schnell laufende Bürsten erzeugt wird und sich auf das Gehäuse überträgt. Das gilt aber nicht nur für den Zustand bei verschlissener Bürste; die unangenehme Geräuscherhöhung tritt auch jedesmal ein, wenn die laufende Bürste vom Teppichboden abgehoben wird. Mit der Erfindung soll es u.a. erreicht werden, die Drehzahl des Elektromotors und damit der Bürste in bestimmten Grenzen konstant zu halten, um (1) Bürste und Bürstenlager zu schonen und eine lange Le bensdauer zu erreichen; (2) die Lebensdauer des Elektromotors zu verlängern, indem Schäden vermieden werden; (3) den Geräuschpegel des Gerätes auf niedrigem Niveau zu halten. Die hier beschriebenen Fussbodenpflegegeräte, insbesondere Teppichreinigungsgeräte, haben oftmals keinen genügenden Schutz für den Bürstenantriebsmotor und das Treibmittel zwischen Bürstenantriebmotor und der Bürste, das zumeist ein Riemen ist, insbesondere ein Flach- oder Keilriemen oder ein Zahnriemen. Wenn durch eingesaugte Fremdkörper, zum Beispiel Tücher oder Schnüre, die Bürste blockiert, dann rutscht beim Gebrauch eines Flachriemens oder Keilriemens dieser durch und verbrennt. Ein neuer Riemen muss eingesetzt werden. Bei Verwendung von Zahnriemen, d.h. bei jeglicher formschlüssigen Verbindung, bleibt der Elektromotor stehen und brennt nach einigen Sekunden durch. Bekannt sind aber auch Teppich-Bürstgeräte, die mit einer mechanischen Kupplung ausgerüstet sind, welche im Blockierfalle den Antrieb vom Elektromotor zur Bürste unterbricht, so dass der Elektromotor ungehindert, aber mit hoher Drehzahl weiterlaufen kann, wie in der DE-PS 2 741 912 beschrieben. Wird dieser Zustand der nicht mehr laufenden Bürste aber nicht erkannt, dann ist der Benutzer mit der Reinigungswirkung nicht zufrieden, und der Antriebsmotor läuft ohne Bürste ununterbrochen weiter, was wiederum Nachteile hat und erhöhten Verschleiss der Motor-Bauteile bewirkt. Die mechanischen Kupplungen haben teilweise auch den Nacn- teil, dass sie oftmals auslösen, wenn nur kurze Schläge auf die Bürste einwirken, ohne dass eine bleibende Blockierung eintritt. Es kann auch der Fall eintreten, dass sich das Bürstendrehmoment durch Verschmutzung zum Beispiel durch Einwickeln von Fäden oder Haaren in die Lager, was bei Geräten dieser Art oft geschieht, schleichend erhöht und die Belastung des Elektromotors zu gross wird. Der Elektromotor nimmt dann mehr und mehr Strom auf, erhitzt sich zu stark und brennt ebenfalls durch. Die in dieser Hinsicht bekannten thermischen Motorschutzschalter haben den Nachteil, dass sie alle zu träge sind, und den Elektromotor im Blockierfall nicht frühzeiti#g genug abschalten, da meistens die Motorwicklungen schon durchbrennen, wenn die Thermoschalter noch nicht reagieren. Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine elektronische Schaltungsanordnung für Fussbodenpflegegeräte mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Bürsteneinrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, die Gebrauchslebensdauer, während der das Fussbodenpflegegerät einwandfrei arbeitet, zu erhöhen. Diese Aufgabe wird mit einer elektronischen Schaltungsanordnung gelöst, die sich erfindungsgemäss auszeichnet durch eine die Drehzahl des Elektromotors bei dessen Unterbelastung vermindernde und/oder den Elektromotor bei dessen Uberlastung abschaltende Steuerschaltungsanordnung. Diese Steuerschaltungsanordnung verhindert einen übermässi gen Verschleiss von wesentlichen Teilen des Fussbodenpflege geräts durch zu hohe Drehzahl des Elektromotors und/oder eine Beschädigung oder einen völligen Ausfall des Elektromotors durch zu hohe Belastung, so dass in der Zwischenzeit, bis der Benutzer die Bürste nachgestellt, ausgewechselt oder gereinigt hat, keine Schädigung des Fussbodenpflegegeräts durch eine zu schlecht eingestellte Bürste, eine abgenutzte Bürste und/oder eine blockierte Bürste eintreten kann. Eine Weiterbildung der elektronischen Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch eine einen oder mehrere Zustände der Steuerschaltunqsanordnung anzeigende Anzeigeschaltungsanordnung. Insbesondere kann diese Anzeigeschaltungsanordnung anzeigen, dass der Elektromotor mit einer gegenüber der normalen Drehzahl verminderten Drehzahl betrieben wird und/oder dass eine Abschaltung des Elektromotors wegen Überlastung erfolgt ist. Durch diese Anzeigeschaltungsanordnung ist es dem Benutzer möglich, ein nicht einwandfreies Arbeiten des Fussbodenpflegegeräts leicht erkennen und beheben zu können, denn er erhält durch die Anzeige, dass der Elektromotcr mit einer verminderten Drehzahl betrieben wird, den Hinweis darauf, dass er die Bürste nachstellen muss, um ein optimales Funktionieren des Fussbodenpflegegeräts zu erreichen, oder dass die Bürste, sofern ein Nachstellen nicht mehr möglich ist, verschlissen ist und daher ausgetauscht werden muss. Durch die Anzeige, dass der Elektromotor wegen einer Überla- stung abgeschaltet worden ist, erhält der Benutzer den Hinweis, dass die Bürste blockiert ist und er die Bürste reinigen sollte, da in sehr vielen Fällen ein Blockieren der Bürste, wie oben dargelegt, durch eingesaugte Fremdkörper, Schmutz o.dgl. bewirkt wird. Schliesslich ist bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die den Elektromotor bei dessen Überla- stung abschaltende Steuerschaltungsanordnung mit einer das Abschalten des Elektromotors während dessen überhöhter Stromaufnahme in der Einschaltphase verhindernden Hilfssteuerschaltungsanordnung verbunden ist. Auf diese Weise wird es vermieden, dass die Steuerschaltungsanordnung, welche den Elektromotor bei Überlastung abschaltet, in der Einschaltphase, in der der Motor einen erhöhten Strom aufnimmt, unbeabsichtigt wirksam werden und damit zu Betriebsstörungen des Fussbodenpflegegeräts führen kann. Eine besonders vorteilhate Ausführungsform der elektronischen Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass die Anzeigeschaltungsanordnung ein erstes Anzeigeelement umfasst, das bei Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl und bei Betrieb des Elektromotors mit Normalbelastung eine erste Anzeige gibt, und/oder ein zweites Anzeigeeelement, das bei Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl und bei Abschaltung des Elektromotors infolge Überlastung, eine zweite Anzeige gibt, wobei bei Vorhandensein beider Anzeigeelemente aus der Kombination der ersten und zweiten Anzeige ersichtlich ist, ob ein Betrieb mit verminderter Drehzahl, eine Normalbelastung oder eine Abschaltung des Elektromotors wegen Überlastung vorliegt. Das erste Anzeigeelement ist bevorzugt eine, vorzugsweise über einen Widerstand parallel zum Elektromotor geschaltete erste Lampe, während das zweite Anzeigeelement eine, vorzugsweise parallel zu einem Schalter im Stromkreis des Elektromotors geschaltete und von einem Schalter, vorzugsweise einem Thyristor, kurzschliessbare zweite Lampe ist, wobei letzterer so gesteuert ist, dass er öffnet, wenn der Strom im Stromkreis des Elektromotors unter einen vorbestimmten Wert absinkt. u # 1 g ± u u Wenn also dieser Fall vorliegt, dass nur zwei Anzeigeelement., beispielsweise die erwähnten Lampen vorgesehen sind, oder, allgemeiner gesagt, Anzeigeelemente, die nur einen Aus- und einen Ein-Zustand haben, dann kommt man bereits mit der Kombination der Anzeigen dieser beiden Anzeigeelemente aus, um feststellen zu können, ob wegen Unterbelastung ein Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl, wegen Normalbelastung ein Betrieb des Elektromotors mit normaler Drehzahl oder eine Abschaltung des Elektromotors wegen einer Über- lastung vorliegt. Um das näher zu erläutern, sei angenommen, wie in der Praxis vorgesehen, dass die erste Lampe, deren Aufleuchten sowohl einen Betrieb des Elektromotors mit normaler Drehzahl als auch einen Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl bedeutet, eine grüne Lampe sei, und dass die zweite Lampe, deren Aufleuchten sowohl einen Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl als auch eine Abschaltung des Elektromotors wegen Überlastung anzeigt, eine rote Lampe sei. Dann ergeben sich folgende relevante Möglichkeiten im Betrieb des Fussbodenpflegegeräts: (a) Die grüne Lampe leuchtet auf, während die rote Lampe nicht aufleuchtet. Das bedeutet, dass sich der Motor mit normaler Drehzahl also unter Normalbelastung dreht, so dass daher das Fussbodenpflegegerät einwandfrei arbeitet, insbesondere die Bürste richtig eingestellt ist und nicht ausgetauscht zu werden braucht. (b) Sowohl die grüne Lampe als auch die rote Lampe leuchten auf. Das bedeutet, dass sich der Motor mit verminderter Drehzahl dreht und seine Stromaufnahme einen vorbestimm ten Grenzwert unterschreitet, so dass daher die Bürste nachgestellt oder, falls ein Nachstellen nicht mehr möglich ist, ausgetauscht werden muss. (c) Die grüne Lampe leuchtet nicht auf, aber die rote Lampe leuchtet auf. Das bedeutet, dass der Motor wegen Überlastung abgeschaltet und infol dessen die Bürste blockiert ist. Der Benutzer weiss infolgedessen, dass er zu prüfen hat, ob er das Blockieren der Bürste dadurch beheben kann, dass er die Bürste reinigt, weil in den meisten Fällen der Praxis ein Blockieren der Bürste durch Einsaugen von Fremd körpern oder sonstiges Verschmutzen verursacht wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die den Elektromotor bei dessen Über- lastung abschaltende Steuerschaltungsanordnung eine erste Spannungsdetektionsschaltung ist, welche eine Spannung detektiert, die an einem Widerstand abfällt, der im Stromkreis des Elektromotors vorgesehen ist, und welche einen die Unterbrechung des gesamten Stromkreises des Elektromotors bewirkenden ersten Schalter, insbesondere einen ersten Thyristor, öffnet, wenn der Strom im Stromkreis des Elektromotors einen vorbestimmten Wert übersteigt. Hierdurch wird eine Abschaltung des Elektromotors sowohl bei direkter Blockierung als auch bei Erreichen eines maximalen Drehmoments und der dabei erhöhten Stromaufnahme in kurzer Ansprechzeit bewirkt, wobei dieses Ansprechen aber immer noch träge genug sein kann, um bei kurzen Schlägen auf die Bürste noch keine Abschaltung des Elektromotors zu bewirken. Ein weiterer Vorteil dieser Abschaltung ist folgender: Oftmals kommt es bei Fussbodenpflegegeräten dieser Art auch zu Motorschäden infolge von Verschmutzung der Motorlager oder durch andere Ursachen, die zu erhöhter Reibung am Elektromotor führen. Hier gab es bisher nach dem Stande der Technik kaum einen wirkungsvollen Schutz des Elektromotors gegen Überlastung, obwohl diese vorerwähnten Ursachen fast immer zum Durchbrennen der Motorwicklungen, also zum Totaischaden führten. Die erfindungsgemässe elektronische Schaltung reagiert hier ebenfalls früh genug, um den Elektromotor vor totalem Verlust zu schützen. Ein defektes Lager oder eine andere Behinderung des Elektromotors, zum Beispiel auch durch Verklemmen des Motors nach einem harten Schlag oder Sturz, führt nicht zum Durchbrennen der Motorwicklungen und kann daher ohne grosse Kosten behoben werden. Vorzugsweise ist die die Drehzahl des Elektromotors bei dessen Unterbelastung vermindernde Steuerschaltungsanordnung eine zweite Spannungsdetektionsschaltung, welche die Spannung detektiert, die an einem Widerstand abfällt, der in einem ersten von zwei antiparallelen Strompfaden des Stror- kreises des Elektromotors vorgesehen ist, und welche beim Absinken der detektierten Spannung unter einen vorbestimmten Wert einen zweiten Schalter, vorzugsweise einen zweiten Thyristor, öffnet, der in dem zweiten der beiden antiparallelen Strompfade vorgesehen ist. Auf diese Weise erhält der Elektromotor nur noch einen verminderten Strom, so dass seine Drehzahl herabgesetzt wird. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemä ssen elektronischen Schaltungsanordnung, die den eben angegebenen Aufbau hat, ist dadurch charakterisiert, dass der erste Schalter, insbesondere der erste Thyristor, in dem ersten der beiden antiparallelen Strompfade vorgesehen ist, und dass der Widerstand, dessen Spannungsabfall durch die erste Spannungsdetektionsschaltung detektiert wird, in dem zweiten der beiden antiparallelen Strompfade angeordnet ist, so dass die zweite Spannungsdetektionsschaltung automatisch ein öffnen des zweiten Schalters bewirkt, wenn der erste Schalter öffnet. Die erste und/oder zweite Spannungsdetektionsschaltungsanordnung kann eine die Ladespannung an einem Kondensator detektierende Schaltungsanordnung sein, wobei dieser Kondensator durch die Spannung, die an dem oben erwähnten jeweiligen Widerstand abfällt, welcher im Stromkreis des Elektromotors liegt, aufgeladen wird. Schliesslich kann die erste Spannungsdetektionsschaltungs..n- ordnung einen Schalter, insbesondere einen Thyristor aufweisen, welcher den ersten Schalter, insbesondere den ersten Thyristor, betätigt. Bei einem solchen Aufbau ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Hilfssteuerschaltung, die dann nämlich so ausgebildet sein kann, dass sie eine den Schalter, insbesondere den Thyristor, der ersten Spannungsdetektionsschaltung bezüglich des Einschaltmoments des Elektromotors verzögert freigebende Schaltungsanordnung ist. Durch die erfindungsgemässe elektronische Schaltungsanordnung wird, wie die obigen Ausführungen zeigen, ein grosser Teil der bisher bestehenden Nachteile bei Fussbodenpflegegeräten mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Bürsteneinrichtung, also insbesondere bei Teppichbürstegeräten, beseitigt. Die Erfindung sei nachstehend anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen elektronischen Schaltungsanordnung näher erläutert, deren Schaltbild in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt ist. Die in der Zeichnung dargestellte gesamte elektronische Schaltungsanordnung besteht aus den folgenden einzelnen Schaltungsanordnungen: Zunächst umfasst die elektronische Schaltungsanordnung einen Motorstromkreis: Der Motorstromkreis, der vom Stromnetz her über die Netzanschlüsse 1 und 1' gespeist wird, in die je eine Hochfrequenz-Entstörungsdrossel L1 und L2 eingefügt ist, besteht aus einer Reihenschaltung des als Universalmotor ausgebildeten Elektromotors M, der mit den Anschlüssen 2 und 2' verbunden ist, und zwei antiparallelen Strompfaden, von denen der erste Strompfad in Reihenschaltung einen Widerstand R1, einen Thyristor Tyl und eine Diode D2 und der zweite Strompfad einen gegensinnig zum Thyristor Tyl geschalteten Thyristor Ty2 und einen Widerstand R2 in Reihenschaltunc aufweist. Weiter umfasst die dargestellte Schaltungsanordnung eine erste Steuerschaltung, welche die Funktion hat, den Thyristor Tyl durchzuschalten: Diese erste Steuerschaltung besteht aus einer zwischen die beiden Netzanschlüsse geschalteten Reihenschaltung eines Widerstands R7, einer Diode D1 und eines Kondensators C1. Ausserdem umfasst diese Steuerschaltung einen Widerstand R8, der an seinem einen Anschluss mit der Verbindungsstelle zwischen der Diode D1 und dem Kondensator C1 verbunden ist, während sein anderer Anschluss an das Gatter des Thyristors Tyl geführt ist. Ausserdem ist eine Steuerschaltung zum Einschalten des Thyristors Ty2 vorgesehen: Diese Steuerschaltung umfasst eine parallel zum Widerstand R1 liegende Reihenschaltung aus einer Diode D3 und einem Kondensator C3. Sie weist weiterhin eine von der Verbindungsstelle zwischen der Diode D3 und dem Kondensator C3 abgehende Widerstandsreihenschaltung aus einem Widerstand R13 und einem Potentiometer P1 auf, die zu dem Gatter des Thyristors Ty2 geführt ist, sowie einen Widerstand R14, der zwischen dem Gatter und der Kathode des Thyristors Ty2 liegt und der Diode D3 in Reihenschaltung mit dem Widerstand R13 und dem Potentiometer P1 parallel geschaltet ist. Eine dritte Steuerschaltung dient zum Abschalten des Thyristors Tyl und dadurch gleichzeitig zum indirekten Ab schalten des Thyristors Ty2 über die eben beschriebene Steuerschaltung: Diese dritte Steuerschaltung umfasst eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C5 und einer Diode D5, die dem Widerstand R2 parallel geschaltet ist, sowie einen Thyristor Ty3, Und sie umfasst ausserdem eine Diode D2, welche ihrerseits zwischen die Kathode des Thyristors Tyl und den Netzanschluss 1' geschaltet ist. Weiterhin umfasst die dritte Steuerschaltung eine Reihenschaltung aus einem Potentiometer P2 und einem Widerstand R12, die an ihrem einen Ende mit der Verbindungsstelle zwischen der Diode D5 und dem Kondensator C5 verbunden ist, während sie an ihrem anderen Ende an das Gatter des Thyristors Ty3 geführt ist. Schliesslich ist noch ein Widerstand R 11 zwischen Gatter und Kathode des Thyristors Ty3 geschaltet. Darüberhinaus ist eine Hilfssteuerschaltung vorgesehen, welche die eben beschriebene dritte Steuerschaltung in der Einschaltphase unwirksam macht: Diese Hilfssteuerschaltung umfasst eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C2, einem Widerstand R 9 und einem Widerstand R10, die parallel zum Kondensator C1 liegt, sowie einen Transistor T1, dessen Basis mit der Verbindungsstelle zwischen den beiden Widerständen R9 und R10 verbunden ist, während sein Kollektor mit dem Gatter des Thyristors Ty3 verbunden ist und sein Emitter zum Netzanschluss 1' geführt ist. Schliesslich ist eine erste Anzeigeschaltung vorgesehen, die eine Reihenschaltung aus einer grünen Lampe L3 und Cl- ner Widerstand R5 ist, welche parallel zum Motor liegt. Diese grüne Lampe leuchtet bei Betrieb des Motors M mit normaler Drehzahl und bei Betrieb des Motors M mit verminderter Drehzahl auf. Endlich weist die dargestellte Schaltungsanordnung eine zweite Anzeigeschaltung auf: Diese zweite Anzeigeschaltung umfasst eine Reihenschaltung aus einer roten Lampe L4 und einem Widerstand R6, die parallel zu dem zweiten Strompfad aus dem Thyristor Ty2 und dem Widerstand R2 liegt. Ausserdem weist sie einen Thyristor Ty4 auf, der parallel zu der roten Lampe L4 geschaltet ist und dessen Gatter über einen Widerstand R4 mit dessen Kathode verbunden ist. An die Verbindungsstelle zwischen dem Thyristor Ty4 und dem Widerstand R4 ist der eine Anschluss eines Widerstands R3 angeschlossen, dessen anderer Anschluss mit der Verbindungsstelle zwischen einem Kondensator C4 und einer Diode D4 verbunden ist, die ihrerseits eine parallel zu dem Widerstand R1 liegende Reihenschaltung bilden. Es sei nun die Funktionsweise der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung erläutert: Es sei zunächst der Normalbetrieb des Motors, in dem dieser unter Normalbelastung mit normaler Drehzahl arbeitet, beschrieben: Unmittelbar nach dem Einschalten des Geräts, also beispielsweise eines Bürstsaugers, in dem die Schaltung vorgesehen ist, sind noch beide Thyristoren Tyl und Ty2 gesperrt. Während sich eine Spannung am Kondensator C1 aufbaut, fliesst ein Strom ins Gatter des Thyristors Tyl. Dieser schaltet eine Halbwelle des über die Netzanschlüsse 1 und 1' zugeführten Netzwechselstroms durch, so dass der Elektromotor M anlaufen kann. Dadurch fällt am Widerstand R1 eine Spannung ab, welche die Kondensatoren C3 und C4 auflädt. Über den Widerstand R13 und das Potentiometer P1 fliesst nun ein Strom ins Gatter des Thyristors Ty2, der die zweite Halbwelle des Netzwechselstroms durchschaltet. Gleichzeitig wird der Thyristor Ty4 angesteuert, welcher die rote Lampe L4 überbrückt, so dass diese nicht aufleuchtet. Jetzt befin det sich die Schaltung im Normalbetrieb, d.h. die Steuerschaltungsanordnung bewirkt, dass der Elektromotor M mit normaler Drehzahl betrieben wird. Nunmehr sei der Fall einer niedrigeren Motorlast, also einer Unterbelastung des Elektromotors erläutert: Wenn die Belastung des Elektromotors etwa durch Anheben des Bürstsaugers vom Boden absinkt, dann steigt die Drehzahl des Elektromotors M, und die Stromaufnahme fällt ab. Dadurch fällt weniger Spannung am Widerstand R1 ab, so dass die Spannung am Kondensator C3 niedriger wird. Im vorliegenden Falle ist das Potentiometer P1 so eingestellt, dass der Thyristor Ty2 ab einer Tourenzahl von etwa 3800 bis 3900 U/min sperrt und der Elektromotor nur eine Halbwelle des Netzwechselstroms erhält. Dadurch sinkt die Drehzahl des Elektromotors M entsprechend ab. Nun sei der Fall erläutert, dass eine Bürste teilweise oder ganz verschlissen ist: Wenn die Bürste verschlissen ist, nimmt der Elektromotor M so wenig Strom auf, dass die Spannung am Widerstand R1 weiter sinkt und den Thyristor Ty4 sperrt. Dadurch wird die rote Lampe L4 nicht mehr überbrückt, so dass diese jetzt aufleuchtet. Da gleichzeitig auch die grüne Lampe L3, wie oben beschrieben, aufleuchtet, bedeutet das, dass die Bürste wegen ihres Verschleisses entweder nachgestellt oder, sofern sie vollständig verschlissen ist, ausgetauscht werden muss. Wie man hieraus sieht, beinhaltet die obige Angabe, dass ein Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl angezeigt wird, nicht nur schlechthin eine Anzeige des Betriebs mit verminderter Drehzahl, sondern sie beinhaltet vorzugsweise, dass eine Anzeige dann erfolgt, wenn der Betrieb des Elektromotors mit verminderter Drehzahl erfolgt und gleich zeitig der vom Elektromotor aufgenommene Strom einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Nun sei der Fall beschrieben, dass eine ttberstromabschal' urlg, zum Beispiel infolge Blockierens der Bürste, stattfindet: Die Spannung, die am Widerstand R2 abfällt, ist proportional der Motorlast des Elektromotors M. Der Kondensator C5 lädt sich entsprechend dieser Spannung auf. Das Potentiometer P2 ist so einjustiert, dass der Thyristor Ty3 bei Überschreiten des erlaubten Maximalstroms durchschaltet. Dadurch wird die Steuerspannung, die dem Thyristor Tyl über den Widerstand R8 zugeführt wird, an Masse gelegt, so dass der Thyristor Tyl sperrt. Das hat wiederum zur Folge, dass am Widerstand R1 keine Spannung mehr abfällt, wodurch bewirkt wird, dass die Thyristoren Ty2 und Ty4 in den sperrenden Zustand übergehen. Damit sind beide Halbwellen der Netzwechselspannung abgeschaltet, so dass der Elektromotor M stehenbleibt und die grüne Lampe L3 nicht mehr aufleuchtet. Jedoch leuchtet wegen des Sperrens des Thyristors Ty4 die rote Lampe L4 auf. Dieses Aufleuchten der roten Lampe L4 bei gleichzeitigem Nichtaufleuchten der grünen Lampe L3 bedeutet, dass der Elektromotor M wegen Überlastung abgeschaltet worden ist. Dieser Abschaltzustand bleibt erhalten, solange das Gerät eingeschaltet bleibt, weil sich der Thyristor Ty3 selbst hält. Um Weiterarbeiten zu können, muss zuerst ausgeschaltet und dann wieder eingeschaltet werden, wodurch das Gerät wieder in den Normalbetrieb gebracht wird, sofern vorher die Ursache der Überstromabschaltung, beispielsweise das Blockieren einer Bürste, beseitigt worden ist. Endlich sei die Einschaltverzögerung der Überstromabschal- tung erläutert: Der Elektromotor M nimmt im Moment des Einschaltens kurzzeitig einen mehrfach höheren Strom als im Dauerbetrieb unter Normalbelastung auf. In dieser Einschaltphase darf die Überstromabschaltung nicht ansprechen, was dadurch erreicht wird, dass der Kondensator C2 in dieser Einschaltphase aufgeladen wird, beispielsweise innerhalb von 1 bis 2 Sekunden. Solange sich der Kondensator C2 auflädt, fliesst ein Strom in die Basis des Transistors Tl. Dadurch schaltet der Transistor T1 das Gatter des Thyristor Ty3 an Masse und verhindert, dass dieser auf die am Widerstand Rll abfallende Spannung anspricht. Wenn schliesslich der Kondensator C2 aufgeladen ist, sperrt der Transistor T1, und das Gatter des Thyristors Ty3 wird freigegeben, so dass nun eine normale Uberstromabschaltung erfolgen kann. Die beschriebene und dargestellte elektronische Schaltungsanordnung für Fussbodenpflegegeräte mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Bürsteneinrichtung hat also insbesondere folgende Vorteile: (1) Es erfolgt eine Begrenzung der Drehzahl des Elektromo tors bei niedriger Motorbelastung. (2) Die kombinierte Anzeige von grüner und roter Lampe lässt erkennen: (a) wenn das Gerät im Normalbetrieb arbeitet, (b) wenn eine Bürste verschleissbedingt nachgestellt werden muss oder total verschlissen ist und ausge wechselt werden muss, und (c) wenn eine Bürste blockiert ist. (3) Es erfolgt ein Abschalten des Elektromotors bei Über- lastung. (4) In der Einschaltphase wird eine Überlastungsabschaltung verhindert. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungen beschränkt, sondern sie lässt sich in verschiedenster Weise abwandeln. So liegt es innerhalb des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung, anstelle des Widerstands R1 und/oder R2 einen anderen Stromfühler vorzusehen, der ein dem Strom im jeweiligen Strompfad des Stromkreises des Elektromotors M proportionales Signal abgibt, und die jeweilige Spannungsdetektionsschaltung kann allgemein eine dieses Signal detektierende und daraus ein Steuersignal für den zu betätigenden Schalter Tyl bzw. Ty2 ableitende Schaltung sein. Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, die am Widerstand R2 abgenommene Spannung oder das Signal, welches von einem entsprechenden Stromfühler erhalten wird, zur Steuerung einer automatischen Nachstellung der Bürste zu verwenden, so dass dann ein gleichzeitiges Aufleuchten der grünen und roten Lampe L3 und L4 nur noch in dem Falle erfolgt, wenn die Bürste nicht mehr nachstellbar, also vollständig verschlissen ist.

Claims: An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus with a brush device driven by an electric motor (M), comprising a control circuit arrangement (C5, D5, Ty3, P2, R11, R12) which switches off the electric motor (M) in the event of its overloading, characterised by a control circuit arrangement (C3, D3, P1, R13, R14) which reduces the speed of the electric motor (M) in the event of its underloading and by a display circuit arrangement (L3, R5; L4, C4, D4, Ty4, R3, R4, R6) comprising: (a) a first display element (L3) which produces a first display when the electric motor (M) operates with underloading and with normal loading and (b) a second display element (L4) which produces a second display when the electric motor (M) operates with underloading and when the electric motor (M) is switched off due to overloading, so that from the combination of the first and second displays it is detectable whether operation with underloading, normal loading or the disconnection of the electric motor (M) due to overloading is taking place, where the control circuit arrangement (C5, D5, Ty3, P2, R11, R12), which switches off the electric motor (M) in the event of its overloading, is a self-maintaining circuit arrangement which holds the switched off state until the floor cleaning apparatus is disconnected by the user, and where an auxiliary circuit arrangement (C2, T1, R9, R10) is provided which prevents the electric motor (M) from being switched off during the time of its increased current consumption in the switch-on phase. An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in Claim 1, characterised in that the first display element is a first lamp (L3) connected in parallel to the electric motor (M). An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in Claim 1, characterised in that the second display element is a second lamp (L4) which is arranged in the circuit of the electric motor (M) and which can be short-circuited by a switch, where the switch (Ty4) is controlled in such manner that it opens when the current in the circuit of the electric motor (M) falls below a predetermined value. An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in one of Claims 1 to 3, characterised in that the control circuit arrangement which switches off the electric motor (M) in the event of its overloading is a first voltage detection circuit (C5, D5, P2, R11, R12) which detects a voltage dropping across a resistor (R2) arranged in the circuit of the electric motor (M) and which opens a first switch (Ty1), which interrupts the entire circuit of the electric motor (M), when the current in the circuit of the electric motor (M) exceeds a predetermined value. An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in one of Claims 1 to 4, characterised in that the control circuit arrangement which reduces the speed of the electric motor (M) in the event of its underloading comprises a second voltage detection circuit (C3, D3, R13, P1, R14) which detects the voltage dropping across a resistor (R1) which is arranged in a first of two anti-parallel current paths of the circuit of the electric motor (M) and which opens a switch (Ty2), which is arranged in the second of the two anti-parallel current paths, when the detected voltage falls below a predetermined value. An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in Claim 4 and 5, characterised in that the first switch (Ty1) is arranged in the first of the two anti-parallel current paths, and that the resistor (R2), the voltage drop of which is detected by the first voltage detection circuit (C5, D5, P2, R11, R12), is arranged in the second of the two anti-parallel current paths so that the second voltage detection circuit (C3, D3, R13, P1, R14) opens the second switch (Ty2) when the first switch (Ty1) opens. An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in Claim 4, 5 or 6, characterised in that the first and/or second voltage detection circuit (C5, D5, P2, R11, R12; C3, D3, R13, P1, R14) is a circuit arrangement which detects the charging voltage connected to a capacitor (C5; C3). An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in Claim 4, characterised in that the first voltage detection circuit (C5, D5, P2, R11, R12) comprises a switch (Ty3) which opens the first switch (Ty1) when the permitted maximum current in the circuit of the electric motor (M) is exceeded and which maintains or stores this state until the floor cleaning apparatus is disconnected by the user. An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in Claim 1 and 8, characterised in that the auxiliary control circuit (T1) is a circuit arrangement which releases the switch (Ty3) of the first voltage detection circuit (C5, D5, P2, R11, R12) with a delay in relation to the time of switch-on of the electric motor (M). An electronic circuit arrangement for floor cleaning apparatus as claimed in one or more of Claims 1 to 9, characterised in that one or more of the switches (Ty1 to Ty4) is a thyristor.

Inventors: STEIN & CO. GMBH
Applicants: STEIN & CO. GMBH
Application year: 1986
Main classification: H02P7
IPC codes: A47L9, H02P25