ПРИВОДНОЙ БЛОК УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ, СИСТЕМА ДЛЯ ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ БЛОКОМ И КОМПЬЮТЕРОЧИТАЕМЫЙ НОСИТЕЛЬ
DRIVE UNIT OF PERSONAL HYGIENE DEVICE, PERSONAL HYGIENE SYSTEM, METHOD FOR CONTROL OF FUNCTIONAL UNIT AND COMPUTER-READABLE CARRIER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системам для личной гигиены, в частности, имеющим набор различных функциональных блоков, которые могут быть выборочно прикреплены к общему основному корпусу и откреплены от него.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Современные устройства для личной гигиены, такие как бритвы, триммеры, устройства для женской депиляции и т.п., часто представляют собой модульные устройства, в которых различные функциональные блоки могут быть выборочно прикреплены к основному корпусу. Примерами таких функциональных блоков являются бритвенные блоки, триммерные модули, модули для укладки бороды, очищающие щетки (для лица) и т.п.
Кроме того, такие устройства становятся умнее в том смысле, что они обеспечивают возможность различных настроек устройств и предоставляют пользователю обратную связь о состоянии через интерфейс пользователя. Для оптимальной работы этих функций часто бывает полезно или даже необходимо знать, какой функциональный блок в настоящее время прикреплен к основному корпусу.
Для этого требуется, чтобы функциональный блок передавал информацию о своих характеристиках контроллеру в основном корпусе. Передачу такой информации традиционно осуществляют с использованием электрических или механических (микро-)переключателей или даже при помощи передовых технологий беспроводной связи.
Однако часто нежелательно реализовывать этот подход, например, из-за недостаточного пространства для требуемых компонентов в функциональном блоке или в основном корпусе или из-за того, что электрические или механические соединения не могут выдерживать суровые условия, в которых им приходится работать (вода, мыло и т.п.). Способы с использованием беспроводной передачи данных (например, РЧИД) являются дорогими и часто невозможны из-за ограниченных возможностей размещения антенны.
Кроме того, известные способы не являются обратно совместимыми с существующими функциональными блоками. Они требуют модификаций функциональных блоков и не могут их обнаружить, если этих модификаций нет.
Следовательно, существует потребность в способе обнаружения, который использует существующие признаки функциональных блоков, не требует множества дополнительных деталей, достаточно надежен для работы во влажной или грязной среде и позволяет надежно идентифицировать относительно большое количество различных функциональных блоков.
В WO 2018/192788 раскрыто устройство для личной гигиены, в котором обрабатывающая головка может быть идентифицирована на основании тока двигателя, потребляемого в результате использования обрабатывающей головки. Однако это может не дать точных результатов и, следовательно, не обеспечить возможность надежной идентификации, если имеется значительное количество обрабатывающих головок, например, с аналогичными характеристиками тока двигателя.
В WO 2014/135589 A1 раскрыто стоматологическое устройство, содержащее захватный корпус, обрабатывающую головку, соединенную с захватным корпусом, и датчик ускорения, расположенный в основном корпусе, для измерения ускорения захватного корпуса. Устройство дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью управления обрабатывающей головкой на основании ускорения, измеренного датчиком ускорения. В частности, контроллер сравнивает последовательность движений, измеренную датчиком ускорения, с заданной последовательностью движений, которая связана с заданной командой. Когда измеренная последовательность движений совпадает с заданной последовательностью движений, контроллер управляет обрабатывающей головкой на основании указанной заданной команды. Таким образом, пользователь стоматологического устройства может управлять работой стоматологического устройства посредством перемещения захватного корпуса в соответствии с заданной последовательностью движений. Например, обрабатывающая головка содержит световод, который направляет свет, генерируемый светодиодом, в рот, и пользователь может переключать интенсивность генерируемого света, прикладывая рабочее усилие кончиком пальца к поверхности захватного корпуса.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение определено формулой изобретения.
Согласно примерам в соответствии с аспектом изобретения предлагается приводной блок устройства для личной гигиены, содержащий:
основной корпус;
двигатель, расположенный в основном корпусе;
средство сопряжения с соединением, расположенное на основном корпусе, выполненное с возможностью обеспечения соединения любого выбранного одного из набора различных функциональных блоков с основным корпусом таким образом, чтобы обеспечить возможность приведения в действие подвижного функционального компонента выбранного одного из набора различных функциональных блоков посредством двигателя;
датчик тока для измерения по меньшей мере одного параметра тока, относящегося к электрическому току, приводящему в действие двигатель;
датчик вибрации, расположенный в основном корпусе, для измерения по меньшей мере одного параметра вибрации, относящегося к вибрации основного корпуса во время приведения в действие выбранного одного из набора различных функциональных блоков, когда он соединен с основным корпусом; и
контроллер,
причем контроллер выполнен с возможностью генерирования выходного сигнала, связанного с выбранным одним из набора различных функциональных блоков, в зависимости от значения по меньшей мере одного параметра тока, измеренного датчиком тока, и значения по меньшей мере одного измеренного параметра вибрации, измеренного датчиком вибрации.
В приводном блоке устройства для личной гигиены в соответствии с изобретением используют измерение вибрации и измерение тока двигателя для генерирования выходного сигнала, который связан с выбранным одним из различных функциональных блоков. Функциональные блоки представляют собой, например, приспособления для личной гигиены, прикрепляемые к основному корпусу. Выходной сигнал "связан с" выбранным (т.е. соединенным) функциональным блоком в том смысле, что выходной сигнал выбран как сигнал, который относится к этому конкретному функциональному блоку. Это может быть сигнал управления для управления функциональным блоком определенным образом или для управления другим компонентом, например устройством вывода, для представления информации, относящейся к функциональному блоку. Например, выходной сигнал может управлять дисплеем для обеспечения отображения дисплеем идентифицируемого функционального компонента или обеспечения представления пользователю набора опций, относящихся к этому функциональному блоку. За счет генерирования выходного сигнала, связанного с выбранным одним из набора различных функциональных блоков, в зависимости от значения по меньшей мере одного параметра тока, измеренного датчиком тока, и значения по меньшей мере одного параметра вибрации, измеренного датчиком вибрации, контроллер приводного блока устройства для личной гигиены выполнен с возможностью идентификации выбранного одного из набора различных функциональных блоков, фактически соединенных с основным корпусом приводного блока устройства для личной гигиены, на основании как измеренного значения по меньшей мере одного параметра тока, так и измеренного значения по меньшей мере одного параметра вибрации. В этом случае выходной сигнал может автоматически управлять идентифицированным функциональным блоком, подлежащим приведению в действие двигателем, соответствующим образом.
Использование как измерения вибрации, так и измерения тока (которое определяет электрическую нагрузку, вызванную функциональным блоком) обеспечивает возможность идентификации множества различных функциональных блоков. В частности, в некоторых блоках может быть использовано вращательное движение и, следовательно, может возникать лишь небольшая вибрация (или не возникать вообще). В других функциональных блоках может быть использовано возвратно-поступательное движение, вызывающее вибрации. Принимая во внимание как вибрацию, так и ток привода двигателя (т.е. нагрузку, воспринимаемую двигателем), можно различать разные функциональные блоки, даже если они вызывают один и тот же тип вибрации (при разном токе), или если они приводят к одному и тому же току двигателя (при разных характеристиках вибрации). Таким образом, посредством обеспечения двух степеней свободы в процессе измерения можно значительно повысить точность обнаружения.
Контроллер может содержать память, выполненную с возможностью хранения множества наборов данных, причем:
каждый набор данных из множества наборов данных связан с соответствующим одним из набора различных функциональных блоков; и
контроллер выполнен с возможностью выбора набора данных из множества наборов данных в зависимости от измеренного значения по меньшей мере одного параметра тока и измеренного значения по меньшей мере одного параметра вибрации и возможностью генерирования выходного сигнала таким образом, чтобы выходной сигнал относился к выбранному набору данных.
Таким образом, набор данных связан с каждым функциональным блоком, и набор данных выбирают на основании того, какой функциональный блок идентифицирован как соединенный с основным корпусом.
Приводной блок устройства для личной гигиены может дополнительно содержать систему управления с обратной связью по частоте вращения, выполненную с возможностью управления частотой вращения привода двигателя.
За счет управления частотой вращения привода двигателя с помощью точной системы управления с обратной связью по частоте вращения вибрации, вызванные самим двигателем (например, из-за небольшого дисбаланса), будут вызывать известные параметры вибрации, которые затем могут быть отфильтрованы или проигнорированы как не относящиеся к соединенному функциональному блоку. Кроме того, вибрирующие функциональные блоки, которые вибрируют с близкими друг к другу частотами, также лучше различимы.
Система управления с обратной связью по частоте вращения, например, выполнена с возможностью осуществления управления частотой вращения двигателя, приводящего к отклонению частоты вращения привода двигателя менее чем на 1% от целевой частоты вращения привода.
Чем точнее частота вращения привода двигателя, тем точнее могут быть определены вибрации, вызванные самим двигателем, и, следовательно, они не будут рассматриваться как относящиеся к соединенному функциональному блоку.
Система управления с обратной связью по частоте вращения, например, выполнена с возможностью генерирования сигнала обратной связи по частоте вращения двигателя на основании измеренного значения по меньшей мере одного параметра тока, и при этом система управления с обратной связью по частоте вращения содержит ПИ-контроллер для обработки разности между сигналом обратной связи по частоте вращения двигателя и целевой частотой вращения привода.
Использование тока привода двигателя для выведения частоты вращения двигателя устраняет необходимость в дополнительных датчиках обратной связи. ПИ-контроллер обеспечивает необходимое точное управление частотой вращения привода двигателя.
Контроллер может быть выполнен с возможностью:
запуска двигателя с характеристиками привода двигателя по умолчанию; и
генерирования через заданный период времени после запуска двигателя выходного сигнала, связанного с выбранным одним из набора различных функциональных блоков, в зависимости от измеренного значения по меньшей мере одного параметра тока и измеренного значения по меньшей мере одного параметра вибрации.
Этот заданный период времени обеспечивает возможность стабилизации тока привода двигателя. Первоначальный запуск двигателя, например, основан на общем типе привода, который может быть безопасно применен к любому функциональному блоку. Таким образом, это первоначальное приведение в действие соответствует характеристикам привода двигателя по умолчанию. После идентификации функционального блока генерируют выходной сигнал. Это может, например, относиться к схеме привода, специфичной для конкретного функционального блока. Заданное время может, например, составлять 1 секунду или меньше, например 500 мс или меньше, но обычно по меньшей мере 250 мс.
Период времени, например, является достаточно коротким, чтобы генерировать выходной сигнал до того, как функциональный блок фактически входит в контакт с пользователем. Таким образом, перед фактическим использованием функционального блока генерируют выходной сигнал для автоматического управления или для представления пользователю соответствующих опций или информации.
Выходной сигнал, связанный с выбранным одним из набора различных функциональных блоков, например, связан с заданными характеристиками привода двигателя, связанными с выбранным одним из набора различных функциональных блоков.
Таким образом, выходной сигнал относится к характеристикам привода, которые подходят для соединенного функционального блока. Тогда это может обеспечить возможность автоматического управления функциональным блоком без необходимости какого-либо ввода со стороны пользователя приводного блока устройства для личной гигиены.
Датчик вибрации, например, содержит акселерометр.
Это недорогой компонент, выполненный с возможностью генерирования необходимой информации о вибрации. Он может содержать трехосный акселерометр. По меньшей мере один параметр вибрации может содержать одно или оба из частоты вибрации и амплитуды вибрации. Они являются возможными идентифицирующими характеристиками для вибраций, вызванных соединенным функциональным блоком. Если используют оба параметра, возможно лучшее различение между различными источниками вибрации.
Контроллер, например, выполнен с возможностью определения превышения заданного порогового значения максимальной амплитуды вибрации, возникающей в заданном диапазоне частот вибрации. Таким образом, контроллер может стремиться идентифицировать вибрацию с характеристической амплитудой в определенной полосе частот.В целом, контроллер может быть выполнен с возможностью сравнения измеренного значения по меньшей мере одного параметра вибрации с по меньшей мере первым значением по меньшей мере одного параметра вибрации, связанного с вибрацией основного корпуса, вызванной приведением в действие первого выбранного одного из набора различных функциональных блоков, когда тот соединен с основным корпусом, и со вторым значением по меньшей мере одного параметра вибрации, связанного с вибрацией основного корпуса, вызванной приведением в действие второго выбранного одного из набора различных функциональных блоков, когда тот соединен с основным корпусом.
Кроме того, в соответствии с изобретением предлагается система для личной гигиены, содержащая приводной блок устройства для личной гигиены, как определено выше, и набор различных функциональных блоков, каждый из которых выполнен с возможностью разъемного соединения со средством сопряжения с соединением приводного блока устройства для личной гигиены, т.е. с основным корпусом приводного блока устройства для личной гигиены, и каждый из которых содержит подвижный функциональный компонент.
Набор различных функциональных блоков может содержать по меньшей мере первый и второй функциональные блоки, каждый из которых содержит функциональный компонент, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, и по меньшей мере третий и четвертый функциональные блоки, каждый из которых содержит функциональный компонент, выполненный с возможностью совершения вращательного движения в одном направлении.
В этом случае первый и второй функциональные блоки связаны с возникновением в основном корпусе максимальной амплитуды вибрации, превышающей, соответственно, первое и второе заданные пороговые значения, соответственно, в отличающихся друг от друга первом и втором заданных диапазонах частот вибрации, а третий и четвертый функциональные блоки тогда связаны с возникновением значения по меньшей мере одного параметра тока, соответственно, в отличающихся друг от друга различных первом и втором заданных диапазонах по меньшей мере одного параметра тока.
В этом случае контроллер выполнен с возможностью генерирования на первом этапе выходного сигнала, связанного с первым или вторым функциональным блоком, когда максимальная амплитуда вибрации, возникающая в пределах, соответственно, первого или второго заданного диапазона частот вибрации превышает, соответственно, первое или второе заданное пороговое значение. Кроме того, контроллер дополнительно выполнен с возможностью генерирования на втором этапе, следующем за первым этапом, выходного сигнала, связанного с третьим или четвертым функциональным блоком, когда значение по меньшей мере одного параметра тока находится, соответственно, в указанном первом или указанном втором заданном диапазоне по меньшей мере одного параметра тока.
Таким образом, по меньшей мере два из функциональных блоков набора используют вращение и, следовательно, не вызывают сильных сигналов вибрации, и по меньшей мере два других используют возвратно-поступательное движение, которое вызывает вибрации. Приводной блок устройства для личной гигиены выполнен с возможностью различения всех различных типов функциональных блоков и, таким образом, обеспечения подходящих выходных сигналов, например, относящихся к управлению двигателем, для каждого типа функционального блока.
Для идентификации первого и второго функциональных блоков может быть достаточно только измерения амплитуды вибрации, поскольку каждый из них имеет уникальные вибрационные характеристики. Это сокращает объем обработки. Таким образом, два измерения (ток и вибрация) могут не всегда понадобиться, но система выполнена с возможностью осуществления обоих измерений, и оба измерения используют для охвата всего набора функциональных блоков.
Набор различных функциональных блоков, например, содержит по меньшей мере бритвенный блок вращающегося типа, прецизионный триммер возвратно-поступательного типа, щеточный блок для лица вращающегося типа и блок для укладки бороды возвратно-поступательного типа.
Это один из примеров системы для личной гигиены для ухода за волосами с (по меньшей мере) четырьмя различными функциональными блоками.
В более общем смысле, набор различных функциональных блоков может содержать по меньшей мере два из бритвенного блока, щеточного блока для лица, блока для укладки бороды и прецизионного триммера. В этой более общей конфигурации системы есть по меньшей мере два функциональных блока, опять же в этом примере относящихся к уходу за волосами. В других примерах система может быть предназначена для депиляции или даже для ухода за зубами.
Кроме того, в соответствии с изобретением предлагается способ управления функциональным блоком, соединенным с основным корпусом системы для личной гигиены, причем система для личной гигиены содержит указанный основной корпус, двигатель, расположенный в основном корпусе, набор различных функциональных блоков, каждый из которых выполнен с возможностью разъемного соединения с основным корпусом, и каждый из которых содержит подвижный функциональный компонент, и средство сопряжения с соединением, расположенное на основном корпусе и выполненное с возможностью обеспечения соединения любого выбранного одного из набора различных функциональных блоков с основным корпусом таким образом, чтобы обеспечить возможность приведения в действие подвижного функционального компонента из набора двигателем,
причем способ включает:
измерение по меньшей мере одного параметра тока, относящегося к электрическому току, приводящему в действие двигатель;
измерение по меньшей мере одного параметра вибрации, относящегося к вибрации основного корпуса во время приведения в действие выбранного одного из набора различных функциональных блоков, когда он соединен с основным корпусом; и
выполнение функции вывода, связанной с выбранным одним из набора различных функциональных блоков, в зависимости от измеренного значения по меньшей мере одного параметра тока и измеренного значения по меньшей мере одного параметра вибрации.
Этот способ реализуют посредством приводного блока устройства для личной гигиены и системой для личной гигиены, описанной выше. Способ может дополнительно включать управление частотой вращения привода двигателя с отклонением менее 1% от целевой частоты вращения привода.
Это делает измерение по меньшей мере одного параметра вибрации более надежным.
Способ, предложенный в соответствии с изобретением, может быть реализован по меньшей мере частично в программном обеспечении.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из варианта(-ов) осуществления изобретения, описанных в настоящей заявке, и будут объяснены со ссылками на эти варианты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания изобретения и для более четкого показа того, как оно может быть введено в действие, далее ссылки будут делаться только посредством примеров на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает систему для личной гигиены в виде бритвы;
Фиг. 2 изображает основной корпус системы для личной гигиены (который включает компоненты, расположенные внутри основного корпуса, и может быть определен как приводной блок устройства для личной гигиены) вместе с соответствующим набором функциональных блоков;
Фиг. 3 изображает пример возможных характеристик вращения функциональных блоков;
Фиг. 4 изображает спектр частот сигнала акселерометра по оси "х" для блока укладки бороды, соединенного с ручкой;
Фиг. 5 изображает спектр частот сигнала акселерометра по оси "х" для прецизионного триммера, прикрепленного к ручке;
Фиг. 6 изображает пример возможной системы управления с обратной связью по частоте вращения;
Фиг. 7 изображает результирующие компоненты приводного блока устройства для личной гигиены;
Фиг. 8 изображает серию измерений с использованием различных ручек (одинакового типа) и различных функциональных блоков; и
Фиг. 9 графически изображает двухступенчатый подход к измерениям.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описано изобретение со ссылками на Фигуры.
Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, указывающие на примерные варианты осуществления устройства, систем и способов, представлены только в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения объема изобретения. Эти и другие признаки, аспекты и преимущества устройства, систем и способов настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего описания, прилагаемой формулы изобретения и сопроводительных чертежей. Следует понимать, что Фигуры являются лишь схематическими и изображены без соблюдения масштаба. Кроме того, следует понимать, что одинаковые ссылочные позиции использованы на всех Фигурах для обозначения одинаковых или аналогичных деталей.
В соответствии с изобретением предлагается приводной блок устройства для личной гигиены, содержащий основной корпус, в котором размещен двигатель, причем каждый набор различных функциональных блоков выполнен с возможностью разъемного соединения с основным корпусом. Контроллер генерирует выходной сигнал, связанный с соединенными функциональными блоками, в зависимости от измеренного тока и измеренной вибрации. Использование как измерения вибрации, так и измерения тока (которое определяет электрическую нагрузку, вызванную функциональным блоком) обеспечивает возможность более надежной идентификации множества различных функциональных блоков.
На Фиг. 1 изображена система 10 для личной гигиены в виде бритвы.
Бритва содержит функциональный блок 12, в частности бритвенную головку, соединенную с возможностью разъединения с основным корпусом 15 (в данном примере с ручкой) через средство 14 сопряжения с соединением. Основной корпус, включающий компоненты, размещенные внутри основного корпуса, называется в настоящем документе приводным блоком устройства для личной гигиены. Бритвенная головка имеет подвижный функциональный компонент, в данном примере набор из трех вращающихся ножей 13. В основном корпусе расположен двигатель 16 для обеспечения возможности приведения в действие подвижного функционального компонента посредством двигателя. Бритвенная головка является лишь одним из набора функциональных блоков, которые могут быть присоединены к основному корпусу.
Обеспечен датчик 18 тока для измерения по меньшей мере одного параметра тока, относящегося к электрическому току, приводящему в действие двигатель, а на основном корпусе расположен датчик 19 вибрации для измерения по меньшей мере одного параметра вибрации, относящегося к вибрации основного корпуса 15 во время приведения в действие бритвенной головки.
Датчик 18 тока измеряет электрический ток, подаваемый на электродвигатель 16, который приводит в действие функциональный блок. Двигатель обычно установлен в основном корпусе, например в ручке, и функциональный блок соединен с ним через вращающееся или смещающееся механическое средство сопряжения. Ток двигателя, как правило, является важным параметром для электроники и/или программного обеспечения, управляющего двигателем, поэтому эта информация обычно уже имеется. Датчик может просто содержать резистор, например компонент поверхностного монтажа. Напряжение измеряется и является пропорциональным току.
Датчик вибрации измеряет механические вибрации основного корпуса или внутри основного корпуса. Это может быть реализовано в виде акселерометра, такого как устройство поверхностного монтажа, представляющего собой небольшой и недорогой компонент, который может быть добавлен к основной печатной плате. В некоторых случаях, например, в устройствах, в которых интерфейс пользователя автоматически активируется при взятии устройства, такие акселерометры уже присутствуют и, таким образом, могут быть использованы. Положение на печатной плате будет влиять на обнаруженный уровень вибрации. Предпочтительно акселерометр размещен в положении, в котором легко улавливается вибрация функциональных блоков.
Контроллер 20 генерирует выходной сигнал, связанный с соединенным функциональным компонентом, т.е. бритвенной головкой в данном случае, в зависимости от значения по меньшей мере одного параметра тока, измеренного датчиком тока, и значения по меньшей мере одного измеренного параметра вибрации, измеренного датчиком вибрации.
Таким образом, в приводном блоке устройства для личной гигиены используют измерение вибрации и измерение тока двигателя для генерирования выходного сигнала, который связан с выбранным одним из различных функциональных блоков. Выходной сигнал "связан с" соединенным функциональным блоком в том смысле, что выходной сигнал выбран как сигнал, который относится к этому конкретному функциональному блоку. Использование как измерения вибрации, так и измерения тока (которое определяет электрическую нагрузку, вызванную функциональным блоком) обеспечивает возможность идентификации множества различных функциональных блоков. В частности, в некоторых блоках может быть использовано вращательное движение и, следовательно, может возникать лишь небольшая вибрация (или не возникать вообще). В других функциональных блоках может быть использовано возвратно-поступательное движение, вызывающее вибрации.
На Фиг. 2 изображен основной корпус 15 приводного блока устройства для личной гигиены вместе с соответствующим набором функциональных блоков, каждый из которых может быть соединен с возможностью разъединения с основным корпусом. Функциональные блоки содержат бритвенный блок 12 вращающегося типа, прецизионный триммер 30 возвратно-поступательного типа, щеточный блок 32 для лица вращающегося типа и блок 34 для укладки бороды возвратно-поступательного типа. Каждый из них имеет средство сопряжения с соединением для взаимодействия со средством 14 сопряжения с соединением основного корпуса. Это один из примеров системы для личной гигиены для ухода за волосами с (по меньшей мере) четырьмя различными функциональными блоками. В более общем смысле набор различных функциональных блоков может содержать по меньшей мере два из показанных различных типов.
При включении приводного блока устройства для личной гигиены частота вращения двигателя увеличивается, пока не достигает уровня устойчивого состояния. До достижения этого уровня устойчивого состояния показания датчика тока и акселерометра нестабильны. Достаточно устойчивый сигнал может быть получен, например, после периода задержки, например, от 250 до 500 мс.Следовательно, сигналы датчика тока и акселерометра, используемые для определения выходного сигнала, например, получают в течение периода времени от 250 мс до 500 мс после включения до максимальной задержки, например, в 1 секунду. Предпочтительно сбор и анализ сигналов датчиков происходит до того, как пользователь начинает использовать устройство.
Сигнал датчика тока может быть отфильтрован аппаратно и/или программно. В случае фильтрации посредством программного обеспечения средний ток определяют, начиная после периода задержки и в течение временного интервала, например, до 250 мс.
Сигнал акселерометра может, например, быть дискретизирован, к примеру, на частоте около 1 кГц, например, на частоте 1600 Гц. Представляющие интерес сигналы являются сигналами вибрации, а не сигналами ускорений, вызванных силой тяжести или другими медленными движениями пользователя, перемещающего ручку, так что сигнал акселерометра фильтруют при помощи полосового или высокочастотного фильтра, например, с низкочастотной границей пропускания около 30 Гц. Высокочастотная граница пропускания для полосового фильтра может составлять, например, около 200 Гц. Акселерометр представляет собой, например, трехосное устройство.
Различные функциональные блоки имеют разные токовые и вибрационные характеристики.
На Фиг. 3 изображен пример возможных характеристик вращения. Показан двигатель 16 с частотой вращения ротора 6000 об/мин. Выходная зубчатая передача имеет понижающее передаточное отношение, равное 2,273, обеспечивающее частоту вращения выходного вала двигателя 2640 об/мин.
Каждый функциональный блок имеет разную зубчатую передачу, обеспечивающую передаточное отношение вращения. Бритвенный блок 12 имеет понижающее передаточное отношение, равное 1,32, обеспечивающее частоту вращение 2000 об/мин без вибрации (или с минимальной вибрацией). Прецизионный триммер 30 имеет передаточное отношение, равное 1,0, обеспечивающее возвратно-поступательное движение с частотой 2640 об/мин, которое обеспечивает сильный сигнал вибрации на соответствующей частоте 44 Гц. Вращающаяся щетка 32 имеет понижающее передаточное отношение, равное 11,52, обеспечивающее частоту вращение 229 об/мин без вибрации (или с минимальной вибрацией). Блок 34 для укладки бороды имеет понижающее передаточное отношение, равное 0,437, обеспечивающее возвратно-поступательное движение с частотой 5573 об/мин, которое обеспечивает сильный сигнал вибрации на соответствующей частоте 92,9 Гц.
В этом примере только два вибрирующих функциональных блока. Это блок для укладки бороды и прецизионный триммер. Бритвенный блок и щетка представляют собой вращающиеся системы. Следовательно, от этих двух функциональных блоков не ожидается никакой частоты вибрации.
Если для управления частотой вращения двигателя используют управление с прогнозированием, можно ожидать отклонение+/- 10% от заданной частоты вращения. Это отклонение напрямую отражается на ожидаемой частоте вибрации. При таком уровне допуска частота прецизионного триммера может находиться в диапазоне от 39,6 Гц до 48,4 Гц, а частота блока для укладки бороды может находиться в диапазоне от 83,6 Гц до 10,2 Гц.
На Фиг. 4 показан частотный спектр, полученный путем выполнения БПФ (быстрого преобразования Фурье) для сигнала акселерометра по оси "х" (которая является доминирующей осью вибрации) для блока укладки бороды, соединенного с ручкой.
На Фиг. 4 показано, что в частотном интервале, где ожидается сигнал блока для укладки бороды, есть пик 50 амплитуды. Это указывает на то, что должно быть прикреплен блок для укладки бороды. Однако на Фиг. 4 также показан пик амплитуды, вызванный дисбалансом двигателя, на частоте около 100 Гц (соответствует 6000 об/мин). Эта частота находится в том же общем частотном интервале, что и сигнал блока для укладки бороды. В некоторых случаях амплитуда частоты дисбаланса может быть достаточно высокой, так что создается впечатление, что к ручке прикреплен блок для укладки бороды, в то время как на самом деле прикреплен бритвенный блок. Это может привести к ошибочной классификации.
Эта проблема дисбаланса двигателя еще более очевидна на Фиг. 5. Частотный спектр снова показан на основании БПФ сигнала акселерометра по оси "х" с прецизионным триммером, прикрепленным к ручке.
В этом случае не ясно, что прикреплено к ручке, поскольку как в ожидаемом частотном интервале блока для укладки бороды, так и в частотном интервале прецизионного триммера виден большой пик амплитуды. Пик 60 находится в интервале прецизионного триммера, а пики 62 и 64 находятся в общем интервале, где ожидается сигнал блока для укладки бороды. Пик 62 представляет собой частоту второй гармоники прецизионного триммера. Например, пик 60 находится на частоте 43,5 Гц, а пик 62 - на частоте 87 Гц, с меньшей амплитудой, чем пик 60 первой гармоники. Пик 64 представляет собой пик дисбаланса двигателя. Это также может привести к ошибочной классификации.
Для повышения надежности частоту вращения двигателя можно регулировать более точно с использованием метода обратной связи. С этой целью для измерения частоты вращения двигателя может быть использован цифровой алгоритм или аналоговая система, а для точного управления частотой вращения двигателя с использованием управления с обратной связью может быть использована цифровая или аналоговая система.
На Фиг. 6 изображен пример возможной системы управления с обратной связью по частоте вращения; Это означает, что вибрации, вызванные самим двигателем (например, из-за небольшого дисбаланса), будут вызывать известные параметры вибрации, которые затем могут быть отфильтрованы или проигнорированы как не относящиеся к соединенному функциональному блоку. Кроме того, вибрирующие функциональные блоки, которые вибрируют с близкими друг к другу частотами, также лучше различимы. Система управления с обратной связью по частоте вращения, например, управляет частотой вращения двигателя с отклонением менее 1% от целевой частоты вращения привода.
Требуемая частота 70 вращения двигателя представлена как входные данные. Ее сравнивают с сигналом обратной связи и разность передают на ПИ-контроллер 72 (пропорционально-интегральный). Управляющим выходом является управляющий сигнал Um для двигателя 16. Частоту вращения двигателя определяют кодовым датчиком 74 положения, и импульсы кодового датчика положения преобразуют в сигнал обратной связи по частоте вращения посредством блока 76 преобразования импульса в частоту вращения. Фактически, обнаружение посредством кодового датчика положения может быть основано на токе двигателя (т.е. по меньшей мере на одном параметре тока). Таким образом, ток привода двигателя может быть использован для определения частоты вращения двигателя, что устраняет необходимость в дополнительных датчиках обратной связи.
Система управления с обратной связью по частоте вращения устраняет необходимость улучшения собственного баланса двигателя посредством дорогостоящей конструкции. Кроме того, такая конструкция также должна включать в себя окружающие элементы, такие как рама двигателя.
В случае управления отклонением частоты вращения двигателя в пределах+/- 1%, частотный интервал для примера блока для укладки бороды составляет от 91,97 Гц до 93,83 Гц. Если целевая частота вращения двигателя равна 6000 об/мин, частота дисбаланса составляет 100 Гц (+/- 1%). В этом случае частота дисбаланса выходит за пределы требуемого интервала обнаружения для блока для укладки бороды, и ошибочной классификации можно избежать.
На Фиг. 7 изображены результирующие компоненты приводного блока устройства для личной гигиены. Выше уже описаны двигатель 16, датчик 18 тока, датчик 19 вибрации (т.е. акселерометр) и контроллер 20.
На Фиг. 7 показано, что контроллер 20 содержит память 40, в которой хранится множество наборов 42 данных. Каждый набор данных из множества наборов данных связан с соответствующим одним из набора различных функциональных блоков. Контроллер 20 выбирает набор данных из множества наборов 42 данных в зависимости от измеренных значений тока и вибрации, а затем на основании выбранного набора данных генерирует выходной сигнал.
На Фиг. 7 также показано, что контроллер 20 включает в себя алгоритм 44 ПИ-регулирования. Кроме того, на ней показан выходной дисплей 46.
Выходной сигнал, генерируемый контроллером 20, может быть использован для управления двигателем 16 и/или для управления дисплеем 46. Оба показаны на Фиг. 7. Разумеется, могут быть использованы и другие выходные устройства.
В предпочтительном варианте осуществления предусмотрено автоматическое управление идентифицированным функциональным блоком, например предпочтительной частотой вращения двигателя или изменением частоты вращения двигателя с течением времени. Таким образом, после идентификации функционального блока может быть желательно не поддерживать частоту вращения двигателя на уровне 6000 об/мин, а реализовать изменяющийся во времени профиль частоты вращения двигателя.
Начальная работа при 6000 об/мин (например) может рассматриваться как общий режим работы, который может быть безопасно применен к любому функциональному блоку. Таким образом, первоначальное приведение в действие двигателя соответствует характеристикам привода двигателя по умолчанию. После идентификации функционального блока генерируют выходной сигнал. Это может, например, относиться к схеме привода, специфичной для конкретного функционального блока.
На Фиг. 8 изображена серия измерений с использованием различных ручек (одинакового типа) и различных функциональных блоков. Измерения собирают с использованием упреждающего управления. Это дает отклонение частоты вращения примерно+/- 10%. Таким образом, кластеризация будет еще лучше при использовании управления частотой вращения с обратной связью.
По оси "х" отложен натуральный логарифм среднего измеренного тока. По оси "у" отложен натуральный логарифм Max1 и Max2. Max1 - это максимальная амплитуда в частотном интервале, в котором ожидается использование прецизионного триммера (PT) и триммера (NT) для носа. Max2 - это максимальная амплитуда в частотном интервале, в котором ожидается использование блока (BS) для укладки бороды.
Область 80 относится к бритвенной щетке (BR), область 82 относится к триммеру (NT) для носа, область 84 относится к прецизионному триммеру (PT), область 86 относится к бритвенному блоку, а область 88 относится к блоку (BS) для укладки бороды.
В одном примере набор функциональных блоков включает щетку, прецизионный триммер, бритвенный блок и блок для укладки бороды. В таком случае набор различных функциональных блоков содержит первый (прецизионный триммер) и второй (блок для укладки бороды) функциональные блоки, каждый из которых содержит функциональный компонент (например, лезвие), выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, и по меньшей мере третий (бритвенный блок) и четвертый (щетку) функциональные блоки, каждый из которых содержит функциональный компонент (например, режущий диск или головку со щетинками), выполненный с возможностью совершения вращательного движения в одном направлении.
В этом случае первый и второй функциональные блоки связаны с возникновением в основном корпусе максимальной амплитуды вибрации, превышающей, соответственно, первое и второе заданные пороговые значения в, соответственно, отличающихся друг от друга первом и втором заданных диапазонах частот вибрации. Таким образом, они вибрируют на разных частотах со своей собственной характеристической амплитудой. Третий и четвертый функциональные блоки связаны с появлением значения по меньшей мере одного параметра тока в, соответственно, отличающихся друг от друга первом и втором заданных диапазонах по меньшей мере одного параметра тока. Таким образом, они приводят к возникновению тока характеристической нагрузки для приводного двигателя.
В таком случае достаточно проверить, обнаружена ли достаточно большая амплитуда вибрации в одном из двух частотных интервалов для идентификации первого и второго функциональных блоков. Таким образом, контроллер определяет наличие превышения заданного порогового значения максимальной амплитуды вибрации, возникающей в заданном диапазоне частот вибрации. Таким образом, контроллер может стремиться идентифицировать вибрацию с характеристической амплитудой в определенной полосе частот.
Таким образом, контроллер генерирует на первом этапе выходной сигнал, связанный с первым или вторым функциональным блоком, когда максимальная амплитуда вибрации, возникающая в пределах, соответственно, первого или второго заданного диапазона частот вибрации превышает, соответственно, первое или второе заданное пороговое значение. В этом примере, если требуемая амплитуда была достигнута в частотном интервале, в котором ожидается работа прецизионного триммера, функциональным блоком, должно быть, является прецизионный триммер. Если это произошло в частотном интервале, в котором ожидается работа блока для укладки бороды, функциональным блоком, должно быть, является блок для укладки бороды.
Если амплитуда вибрации в обоих частотных интервалах недостаточно высока (не выше расчетного порога), прикрепленным функциональным блоком, должно быть, является щетка или бритвенный блок. В этом случае эти два блока можно отличить по среднему уровню тока. Ниже определенного порога тока это должна быть щетка, выше этого порога - бритвенный блок.
Кроме того, контроллер генерирует на втором этапе, следующем за первым этапом, сигнал управления, связанный с третьим или четвертым функциональным блоком, когда значение по меньшей мере одного параметра тока находится, соответственно, в указанном первом или указанном втором заданном диапазоне по меньшей мере одного параметра тока.
Для обнаружения прикрепления функционального блока может быть использован простой переключатель.
На Фиг. 9 графически изображен двухступенчатый подход к измерениям.
Первый этап обозначен позицией 90. Амплитуду вибрации измеряют в двух частотных интервалах, как показано на графике. Первое измерение определяет, присутствует ли прецизионный триммер (PT), а второе измерение определяет, присутствует ли блок (BS) для укладки бороды.
Второй этап обозначен позицией 92. Среднее значение тока используют для различения щетки (BR) и бритвенного блока (SU) (и, при необходимости, также триммера NT для носа, как показано, если одного определения частоты недостаточно).
Изобретение может быть применено к системам для личной гигиены, отличным от бритвенных систем. Например, оно может быть применено к другим системам ухода за волосами, таким как системы эпиляции, или даже к модульным системам ухода за полостью рта.
При использовании на практике даявленного изобретения, изучении чертежей, описания и приложенной формулы изобретения специалистами в данной области могут быть поняты и осуществлены изменения к описанным вариантам реализации. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а грамматическая форма единственного числа не исключает наличия множества. Единственный процессор или иной модуль может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не означает, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества. Компьютерная программа может храниться или распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим оборудованием или как его часть, но может также распространяться в других видах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы дальней связи. Если в формуле изобретения или описании использован термин "предназначен для", то следует отметить, что этот термин является эквивалентом термина "выполнен с возможностью".
Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать, как ограничивающие объем.