МАЛОГАБАРИТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИБОР С ИНДИКАЦИЕЙ СОСТОЯНИЯ ЗАРЯДА БАТАРЕИ
SMALL-SIZED ELECTRICAL APPLIANCE INDICATING BATTERY CHARGE STATUS

Изобретение касается малогабаритного электроприбора с батарейным питанием с индикацией состояния заряда батареи, предпочтительно прибора для стрижки волос или электрической зубной щетки, приводимого в действие осциллирующим электродвигателем или линейным электродвигателем.
Из ЕР 0712007 В1 известна электробритва с батарейным питанием с индикацией состояния заряда батареи и устройством, определяющим состояние заряда, при котором батарея разряжена настолько, что эксплуатация электробритвы может продолжаться только в течение очень небольшого времени. По достижении этого состояния заряда электродвигатель постоянного тока электробритвы начинает снабжаться от широтно-импульсного модулятора пульсирующим напряжением с постоянной частотой, коэффициент заполнения которой постепенно снижается до нуля, так что частота вращения электродвигателя тоже соответственно уменьшается. Таким образом, пользователь получает информацию о том, что электродвигатель, а вместе с ним и приводимый в движение электродвигателем режущий инструмент скоро остановится, так что пользователь интуитивно закончит бритье, прежде чем волосы на подбородке могут быть зажаты остановившимся режущим инструментом.
Известны также электробритвы и электрические зубные щетки с батарейным питанием, которые приводятся в движение осциллирующим электродвигателем или линейным двигателем. Эти электродвигатели имеют резонансную частоту, с которой они должны эксплуатироваться, чтобы достичь хорошего КПД. Когда напряжение батареи по мере разрядки батареи уменьшается, эти электродвигатели продолжают работать при уменьшенной амплитуде с резонансной частотой. Таким образом, пользователь не может по звуку электродвигателя понять, что электродвигатель скоро просто остановится из-за разряженной батареи. Эти внезапные остановки пользователь может неправильно расценивать как дефект, и в случае электробритвы они могут привести к болезненному зажиму волос на подбородке. Поэтому до сих пор пытались обратить внимание пользователя на пустую батарею и грозящую остановку электродвигателя писком и миганием соответствующего сигнального устройства.
В основе настоящего изобретения лежит задача создания малогабаритного электроприбора с батарейным питанием, приводимого в действие осциллирующим электродвигателем или линейным двигателем и имеющего индикацию состояния заряда батареи, более понятную пользователю.
Эта задача решается за счет небольшого электроприбора, содержащего первичную батарею или вторичную батарею и схему для определения состояния заряда батареи и приводимого в действие осциллирующим электродвигателем или линейным электродвигателем, управляемым электронной схемой посредством сигнала управления с широтно-импульсной модуляцией, причем схема управления при достижении определенного состояния заряда батареи, или когда заряд батареи опускается ниже определенного состояния, вызывает изменяющийся звук электродвигателя. Преимущественным образом тогда, когда при эксплуатации состояние заряда батареи падает ниже порогового значения, осциллирующий электродвигателя или линейный электродвигатель регулируется схемой управления так, чтобы издаваемый им шум изменялся, как это было бы у электродвигателя постоянного тока в такой же ситуации. Изменение шума электродвигателя представляет собой, таким образом, акустическую индикацию состояния заряда батареи, к которой пользователь привык при использовании других электроприборов с батарейным питанием и поэтому интуитивно будет правильно интерпретировать, как почти пустую батарею.
Схема управления осциллирующего электродвигателя или линейного электродвигателя выполнена уже известным образом, однако соединена со схемой для определения состояния заряда батареи, которая при достижении определенного состояния заряда батареи, или когда заряд батареи опускается ниже определенно состояния, подает соответствующий предупреждающий сигнал схеме управления. Обычно схема управления подает сигнал управления с широтно-импульсной модуляцией, частота которого взаимосвязана с механической резонансной частотой осциллирующего электродвигателя или линейного электродвигателя и который регулируется таким образом, что осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель остается в резонансе. Чтобы изменить шум осциллирующего электродвигателя или линейного электродвигателя, необходимо, однако, отступить от правила, в соответствии с которым осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель всегда следует эксплуатировать с его резонансной частотой, чтобы получить оптимальный КПД. Схема управления выполнена таким образом, что, в зависимости от предупреждающего сигнала, подаваемого схемой для определения состояния заряда батареи, она прекращает регулировать сигнал управления и вместо этого настраивает осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель на частоту, отличающуюся от резонансной, так, что он вибрирует с частотой, заданной сигналом управления, впрочем, при сильно увеличенном потреблении тока. При этом следует упомянуть, что - в зависимости от резонансного режима электродвигателя - линейный электродвигатель при настройке вне резонансной зоны практически не имеет больше амплитуды колебаний. Несмотря на это слышен измененный шум электродвигателя, который, однако, главным образом следует отнести на счет действующих электромагнитных сил. Медленное изменение частоты вращения, как оно описано для электродвигателя постоянного тока в EP 0712007 B1, у осциллирующего электродвигателя или линейного электродвигателя, который может эксплуатироваться только в резонансе, невозможно, так как осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель вне резонансной частоты имеет такой плохой КПД, что он - при повышенном потреблении тока - больше не может быть возбужден до колебания со значительной амплитудой. Одно только изменение коэффициента заполнения сигнала с широтно-импульсной модуляцией привело бы у осциллирующего электродвигателя или линейного электродвигателя только к тому, что изменилась бы амплитуда колебаний, причем электродвигатель продолжал бы колебательные движения со своей резонансной частотой, то есть изменения шума электродвигателя не произошло бы. Из-за повышенного потребления тока в нерезонансном режиме предпочтительно дополнительно к изменению частоты также понизить коэффициент заполнения сигнала с широтно-импульсной модуляцией, чтобы предотвратить окончательное падение напряжения уже почти пустой батареи. Кроме того, благодаря этому также ослабляется и громкость шума электродвигателя, что привычным образом рассматривается пользователем как знак ожидаемой в ближайшее время остановки электродвигателя.
Состояние заряда батареи можно определить известным способом, например, путем измерения напряжения батареи. Предпочтительным образом устанавливается пороговое значение напряжения батареи, соответствующее состоянию заряда, с которым малогабаритный электроприбор может эксплуатироваться еще несколько минут. Таким образом гарантируется, что малогабаритный электроприбор может эксплуатироваться по меньшей мере еще до тех пор, пока схема управления настолько не изменит свои сигналы управления, а вместе с тем частота и/или амплитуда шума электродвигателя не снизится настолько, что осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель наконец остановится. Предпочтительным образом период времени, в течение которого схема управления изменяет шум электродвигателя, составляет приблизительно от 5 до 30 секунд, предпочтительным образом от 10 до 20 секунд. Благодаря этому у пользователя остается достаточно времени, чтобы своевременно прекратить использование небольшого электроприбора. В случае если речь идет об электрической машинке для стрижки волос или электробритве, таким образом можно предотвратить болезненный зажим волос пользователя остановившимся режущим инструментом.
Ниже данное изобретение поясняется с помощью примера его осуществления, представленного на чертеже.
На чертеж схематически представлен импульсный сигнал, подаваемый электронным устройством управления небольшого электроприбора с батарейным питанием, после того как схема для определения состояния заряда установила, что пороговое значение заряда батареи достигнуто или заряд батареи ниже порогового значения. Этот сигнал управления имеет форму импульса, частота которого уменьшается с течением времени, начиная с 200 Гц, с шагом в 10 Гц. Одновременно уменьшается также ширина импульса, начиная с 45%, с шагом по 5%. Конечно, изменение частоты и/или ширины импульса также может происходить и с другим шагом или же непрерывно. Предпочтительным образом скорость изменения и ширина шага выбирается так, что проходит приблизительно от 5 до 30 секунд, предпочтительным образом от 10 до 20 секунд, пока частота и/или ширина импульса не упадет до нуля или почти до нуля.
Таким образом, чертеж показывает, что после распознавания почти пустой батареи по сигналу управления, с которым осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель эксплуатировался в резонансе (частота 200 Гц, ширина импульса 45%), частота и коэффициент заполнения сигнала управления постоянно снижаются. Это уменьшение происходит до тех пор, пока осциллирующий электродвигатель или линейный электродвигатель не остановится, т.е. в необходимом случае пока частота и/или коэффициент заполнения сигнала управления не достигнут нуля. Как уже было описано, уменьшение частоты сигнала управления приводит к эксплуатации осциллирующего электродвигателя или линейного электродвигателя вне резонансной зоны, так что амплитуда колебаний быстро падает из-за сильно ухудшающегося КПД, но благодаря действующим электромагнитным силам электродвигатель издает шум с уменьшающейся частотой, как это знакомо пользователю по электродвигателю постоянного тока, работающему от слабой батареи. Одно только одновременное уменьшение ширины импульса приводит к уменьшению подачи тока к работающему вне резонансной зоны осциллирующему электродвигателю или линейному электродвигателю, но не к изменению шума электродвигателя.