本发明涉及电真空吸尘器，具体涉及一种电真空吸尘器，其内由用户在手扶处附近的软管部分输入的吸尘器操作信息借助红外线发送给该电真空吸尘器主体。 传统的电真空吸尘器通常包括：一个控制电路，该控制电路具有设置在手扶处附近的软管部分上的开关，以及设在真空吸尘器中的一个控制电路，它用一条设在软管内的电线与前面先提到的控制电路相连接，其中，设在手扶处附近的软管部分的一个开关给出的一个开关信号（操作信息）通过一条电线发送给吸尘器主体中的控制电路。这导致软管结构以及软管根部与吸尘器主体之间的耦连复杂化。同时，软管中的电线经常被拉断或在软管根部与吸尘器主体之间耦连的可靠性经常下降。此外，软管中的电线要求随着软管的波纹螺旋式卷绕成很多匝，因此增加了软管的重量，降低了可操作性，还增加软管的成本。
据此，日本专利JP-A-58-221924、JP-A-61-87527和JP-A-62-207427等业已提供了一种电真空吸尘器，其中，开关信号（迄今一直由软管中的电线传送）由于使用了发光元件和光敏二极管，从而得到最佳地光学的发射和接收。
具体说，根据JP-A-58-221924，将一个发光元件设置在扶处附近的软管部分上，由这个发光元件发出的红外线光信号由吸尘器主体接收。而JP-A-61-87527提出了一种电真空吸尘器，包括一个发光二极管、和一个光敏二极管，设置在软管根部的连接管与吸尘器主体之间的连接处，以及一个反射器，用以在主体上用光敏二极管接收从发光元件辐射的、不管什么方向上的光，其中发光二极管设置在连接管上。
再者，根据JP-A-62-207427，将一个发光二极管和一个光敏二极管插在软管根部与吸尘器主体之间的连接处。位于软管根部这个发光二极管和位于主体侧的这个光二极管在一个平面上是相对的，或将发光二极管设置在手扶处附近的软管部分上，发光二极管通过软管中的一根光纤与主体上的光敏二极管进行光耦合。
另外，JP-A-56-147635（UM）公开了一种红外线无线通信系统，该系统使用二个发光二极管在两个不同的方向上发射红外线，这样，通过利用天花反的反射，甚至在发射器与接收器之间存在障碍时，也可实现通信。
象JP-A-58-221924所公开的这种已有技术具有一个缺陷，亦即在手扶处附近的软管部分的红外线发射器要求对准吸尘器主体，这将导致真空吸尘器的使用中的问题。更具体地说，根据传统的真空吸尘器，没有提供能使设置在手扶处附近的软管部分的发光二极管（红外发射器）产生的光信号（红外线信号）总由设在吸尘器主体上的光敏二极管（红外接收器）可靠地被接收的结构。亦即，如果设在手扶处附近的软管部分的红外发射器不是总对准该吸尘器主体，则光信号就不能可靠地被发射或接收。因此，使用吸尘器软管受到很大限制而成为一个问题。此外，在电真空吸尘器的情况下，吸尘器主体不总是在一个预定方向上偏离手扶处附近的软管部分，而且手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间的光信号会被用户中断，结果吸尘器主体常常不能由扶处附近的软管部分控制。
在诸如JP-A-61-87527和JP-A-62-207427所公开的已有技术中，虽然光信号在发光二极管（红外发射器）和光敏二极管（红外接收器）之间能可靠地发射或接收，但电线和光纤需要设置软管内，使软管结构复杂并导致软管成本增加，同时还增加软管重量，又导致可操作性的下降。再者，当使用光纤时，吸尘器主体与软管根部之间的光耦合使调节复杂化，且相应地增加了产品的成本。
本发明的一个目的是提供一种电真空吸尘器，其吸尘器主体可受手扶处附近的软管部分的控制，而无需使红外发射器对准吸尘器主体，甚至在用户处在手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间时也是如此。
本发明的另一个目的是提供一种具有减轻软管重量和改进的可操作性的真空吸尘器。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，这里提供一种电真空吸尘器，它包括：一个控制器，该控制器含有一个设在手扶处附近的软管部分上的开关，用户用以输入操作信息;一个红外线发射器，用以从手扶处附近的软管部分通常是垂直向上地辐射红外线，把用户在手扶处附近的软管部分输入的开关操作信息发送给吸尘器主体;以及一个红外线接收器，设置在吸尘器主体的上表面上，以便接收从红外线发射器辐射的并由天花板或室内的墙反射的红外线。
用户按压设在手扶处附近的软管部分的开关，由控制电路检测该按压操作，产生一个与按压开关相应的数字代码。该控制电路根据所产生的代码，控制红外线发射器，使红外线发射器辐射红外线。红外线发射器被基本垂直向上地设置在手扶处附近的软管部分。从红外线发射器辐射（发射）的红外线由室内的天花板或墙壁反射，到达吸尘器的上表面由红外线接收器接收（检测）。接收的光信号在吸尘器主体中内设的控制电路中经历光/电转换。当用户操作一个开关时，根据其上所施加的操作信号，控制一个电风机。这样，不管手扶处附近的软管部分与吸尘器主体的相对位置如何，也不管用户在这两者之间所在的位置如何，红外线的发射都不受影响，以使吸尘器主体的遥控总是由手扶处附近的软管部分发出的光信号来保证。
根据本发明的另一方面，这里提供了一种电真空吸尘器，它包括一个第一红外线发射器，用以从手扶处附近的软管部分以基本上垂直向上地辐射红外线，以把用户操作一个开关而输入的操作信息从手扶处附近的软管以光学方式发送给吸尘器主体;一个第二红外线发射器，用以将红外线向下地从手扶处附近的软管部分的一个基本上水平的平面辐射红外线，以把用户输入的手扶处附近的软管部分的开关信息以光学方式发送给到吸尘器主体;以及一个红外线接收器，安装在吸尘器主体顶部，以接收从第一红外线发射器辐射的且由室内天花板或墙壁反射的红外线以及从第二红外线发射器辐射的红外线。
由用户按压设置在手扶处附近的软管部分处的开关，由设在该软管部分的控制电路检测上述的按压操作，因此产生一个对应于开关被按压的数字代码。该代码从位于手扶处附近的软管部分且基本垂直向上就位的第一红外线发射器发送出去。这样发送的红外线由室内的天花板和/或墙壁反射，并到达吸尘器主体上部的接收器，由该接收器接收。接收的代码由主体中内设的控制电路转换，以控制电风机。结果，不管手扶处附近的软管与吸尘器主体之间的相对位置如何，甚至在用户位于这两者之间时，红外线发射也不受影响，从而能够遥控吸尘器。
同时，红外线从第二红外线发射器发数字代码的形式的从手扶处附近的软管部分的一个基本水平的平面向下发射出去。甚至在高天花板或户外的环境中使用的第一红外线发射器发送的红外线不可能到达接收器时，由于第二红外线发射器指向吸尘器主体，因此遥控吸尘器主体的也是能够做到的。
图1示出本发明的第一实施例的电真空吸尘器的外观透视图。
图2示出本发明的第一实施例的电真空吸尘器的控制系统方框图。
图3示出本发明的第一实施例中发红外线光的二极管的安装就位图。
图4示出本发明的第一实施例中发红外线光的二极管的发射红外线光的角度的示意图。
图5示出本发明的第一实施例中用以驱动发红外线光的二极管的方法。
图6示出本发明的第一实施例中红外线光敏二极管光接收角度的示意图。
图7示出本发明的第二实施例的电真空吸尘器的外观透视图。
图8示出本发明第二实施例中为设置在夹具中的发红外线光的二极管定向的安装位置和角度图。
图9示出本发明的第二实施例的手扶处附近的软管部分控制电路的方框图。
图10示出本发明第三实施例的电真空吸尘器中设在手扶处附近的软管部分的开关控制电路结构的方框图。
图11示出主体控制电路结构的方框图。
图12示出用以驱动发红外线光的二极管的方法的一个例子。
图13示出用以驱动发红外线光的二极管的方法的另一个例子。
图14示出本发明的第四实施例的电真空吸尘器中设在手扶处附近的软管部分的开关控制电路的结构方框图。
图15示出本发明的第四实施例的发红外线光的二极管的驱动电流。
本发明的诸多优选实施例将参照附图来解释。在这些附图中，相同部件标注相同的标号而且将不重复描述。
首先，参照图1-6来解释本发明的第一实施例。图1示出本发明第一实施例的电真空吸尘器的外观视透图。图1中，标号101表示吸尘器主体，内含一个控制电路和一个电风机，这将在下文描述。标号102表示一根软管，与吸尘器主体101的入气口相连。标号103表示一个开关操作单元，设置在手扶处附近的软管部分109上。标号104表示发红外线光的二极管，设在手扶处附近的软管部分109上。标号150表示一段延长管，与软管102的前端（手扶处附近部分109）相连。标号106表示一个吸气口与延长管105相连。标号107表示一个红外线光敏二极管，设在吸尘器主体101的上表面上。标号108表示室内天花板。
图2示出本发明第一实施例的真空吸尘器中控制系统的主要部分配置的方框图。图2中标号201表示一个手扶处附近的软管部分控制电路设置在手扶处附近软管部分109上。标号301表示一个主体控制电路，设置在吸尘器主体101上。手扶处附近的软管部分控制电路201中标号203表示一个微计算机，用以控制，手扶处附近的软管部分控制电路201。标号204表示干电池。标号205-207表示由用户操作的开关操作单元103的开关。标号104表示发红外线光的二极管。标号208表示一个晶体管，用以驱动发红外线光的二极管104。主体控制电路301中标号107表示红外线光敏二极管。标号302表示一个微计算机，用以控制主体控制电路301。标号311表示一个接收单元，用以光/电转换将红外线光敏二极管107接收的信号复原为数字代码。标号306表示一个用于产生吸力的电风机。标号308表示一个直流电源电路，以向微计算机和其它电路提供电源电压。标号309表示一个交流电源。
现在描述该实施例的操作。当吸尘器的用户按下手扶处附近的软管部分109上的开关205-207之中的一个开关时，微计算机203检测到上述的按压动作，产生一个与按下开关相应的信号码（数字代码）。微计算机203根据这样产生的数字代码驱动晶体管208以控制发红外线光的二极管104发光，并将已产生的信号码作为红外光信号发射出去（该操作信息信号已转换为光信号）。由于发红外线光的二极管104，在下面将要描述的正常操作条件下总是向上地设置在垂直位置上，所以发红外线光的二极管104向上辐射的红外线撞击天花板108并从天花板108反射而到达吸尘器主体101的红外线光敏二极管107上。由红外线光敏二极管107接收的红外线信号由接收单元311转换成数字代码，并输入给微计算机302。微计算机302根据接收单元311产生的信号码控制驱动电路307，借此控制电风机306进入运行状态。
参照图3来解释发红外线光的二极管104的安装位置。安装在手扶处附近的软管部分109上的发红外线光的二极管104比起开关205-207（开关操作单元103）离延长管105更近些。这可以防止当用户握住手扶处附近的软管部分109的手柄型夹具110时、甚至在开关205-207都工作时手也不致挡住发红外线光的二极管104。发红外线光的二极管104离开夹具部分110还减少了因用户上半身遮挡发红外线光的二极管所辐射的红外线的机率，因增加了红外线信号到达天花板的机率。
发红外线光的二极管104的红外线方向性角度，即相对于光轴的方向角，在这个方向上发红外线光的二极管104的发射输出的相对值为0.5，这将参照图4来解释。如图4所示，在正常操作状态下，发红外线光的二极管104安装在手扶处附近的软管部分109上的一个朝上的而且通常是垂直的位置上。发红外线光的二极管104最好是一种具有窄的方向性角114（25°或更小）的发红外线光的二极管。因为辐射的红外线光由室内天花板108反射到达吸尘器101的光接收部分导致红外线光的传送距离变长，而且红外线光被天花反无规则地反射导致方向性角变宽，因此即使对于窄的方向性角而言，从天花板反射的红外线也达到足够宽的范围。
参照图5来解释驱动发红外线光的二极管104的方法。在利用红外线光的遥控系统中，为了避免因外部噪声而引起的误操作，数据被转换成由脉冲位置调制系统调制的脉冲调制信号115，以作为由副载频116进行调幅的输出信号。通常，副载频116是从33KHz-40KHz的频率范围内中选择，在本实施例中40KHz。由微计算机203驱动并控制发红外线光的二极管104，产生由微计算机203调制的数据，以作为一个红外线信号。另一方面，红外线光敏二极管107接收该红外线信号并由吸尘器主体101的光接收单元311将其转换为电信号。只有该电信号中的载波分量40KHz带通滤波器（下文称之为“BPF”）（图中未画出）而被放大，并检测该信号分量，以将一个脉冲调制信号（对应于操作信息的数据）115被发送给微计算机203。
按照这种方式，因接收单元311内设一个40KHz的BPF，故只有副载频116的基波分量被接收。假设副载频的占空因数定义为Ton/（Ton+Toff），则基波分量40KHz在占空因数50%中占有最大的量。但考虑到干电池204的寿命和发红外线光的二极管的热烧毁问题，副载频116的占空因数最好保持在从33%到低于50%的量级上。
现参阅图6说明红外线光敏二极管107的光接收角度，亦即，与光轴上的值相比灵敏度减小一半时的角度。红外线光敏二极管107基本垂直地、其光轴朝上地设置在吸尘器主体101的上表面上的一个位置上。如图6所示，要选择光接收角117在40°以上的红外线光敏二极管107。由天花板108反射的红外线信号由于光接收角117加宽到40°或以上而被可靠接收。
如上所述，根据本实施例，从设在手扶处附近的软管部分109的发红外线光的二极管104发出的红外线信号到达室内天花板或墙壁并由室内的天花板或墙壁反射，然后被吸尘器主体上表面上的红外线光敏二极管107接收。不管手扶处附近的软管部分109和吸尘器主体101的相对位置如何，甚至在用户出现在手扶处附近的软管部分109与吸尘器主体101之间时，红外线的发射也不受影响。因此，用来自手扶处附近的软管部分109的光信号能够可靠地遥控吸尘器主体101。这样，彻底消除了传统地把电线设置在软管内的问题，从而减轻了软管重量且提高了可操作性。
参照图7-9说明本发明的第二实施例。第二实施例除含有与第一实施例相同的部件以外，还包括另一个红外线光敏二极管，在正常的操作状态下，能把红外线信号直接施加在吸尘器主体101的红外线光敏二极管107上。
图7示出本发明第二实施例的电真空吸尘器的外观透视图。图7中的标号108表示一个附加的发红外线光的二极管，设置在手扶处附近的软管部分109的手柄型夹具110的夹柄端部，这个二极管在正常的操作状态下被安装得使其红外线辐射角是从一个基本水平的平面向下开放的。
参照图8来说明发红外线光的二极管108的安装位置和红外线的方向角。发红外线光的二极管安装在上述的手扶处附近的软管部分109的夹具110的夹柄端部。因此，从发红外线光的二极管108辐射的红外线信号平时很少被软管102挡住，而且更容易到达吸尘器主体101的红外线光敏二极管107上。发红外线光的二极管108还是辐射宽方向性角（大于25°）的红外线这种类型的二极管。鉴于发红外线光的二极管108与红外线光敏二极管107之间的距离受软管102长度限制的事实，宁可扩大操作范围也不扩大红外线可达到的范围。
图9示出本发明第二实施例中在手扶处附近的软管部分109侧上的软管部分控制电路201的方框图。如图9所示，发红外线光的二极管108与发红外线光的二极管104一起同时在微计算机203的控制下通过驱动晶体管208使之发光。其结果是从发红外线光的二极管104来的经天花板反射的红外线信号和直接从发红外线光的二极管108来的红外线信号同时由红外线光敏二极管107接收，从而使吸尘器主体101的可遥控性更加可靠。
根据第二实施例，从手扶处附近的软管部分109上的发红外线光的二极管104发射的红外线信号由室内的天花板或墙壁反射，或甚至在天花板或墙壁的反射不令人满意时，从安装在手扶处附近的软管部分109上的夹具110的夹柄端上的发红外线光的二极管108来的红外线到达吸尘器主体101上表面上的红外线光敏二极管107并被接收。因此，吸尘器主体101能由来自手扶处附近的软管部分109的光信号更可靠地进行遥控。
再参考图10-13说明本发明的第三实施例。
第三实施例的电真空吸尘器的外观与图7所示的外观相似，这里不再赘述。根据这个实施例，手扶处附近的软管部分控制电路201是图7所示的电真空吸尘器的一个改型。
图10示出手扶处附近软管部分控制电路201的方框图。图10中标号104表示对准天花板的发红外线光的二极管，标号108表示另一个发红外线光的二极管，在正常操作状态下，以基本水平的面向下倾斜的红外线辐射角直接把红外线信号加到吸尘器主体101的红外线光敏二极管107上。标号213表示要进行脉冲位置调制的数字数据。标号209和210表示两个副载波，用以对数字数据213进行调幅。标号211和212表示“与”门电路。标号214表示用以驱动发红外线光的二极管108的晶体管。标号215表示一个限流电阻，用以限制流经发红外线光的二极管104的电流。标号216表示另一个限流电阻，用以限制流经发红外线光的二极管108的电流。
图11示出主体控制电路301的方框图。图11中的标号303表示放大器，用以放大由红外线光敏二极管107接收的信号。标号304表示一个带通滤波器（下文称之为“BPF”），只让由红外线光敏二极管107接收的信号中的副载频分量通过。标号305表示一个检测器电路，用以将BPF304的输出信号转换成数字代码。
现在说明该电路的操作。在吸尘器的用户按压手扶处附近的软管部分上的开关206时作为一个例子，微计算机203检测出这次的按压操作，并产生相应于按压该开关的一个信号代码，该信号代码经过脉位置调制并产生一个输出。这样，经过脉冲位置调制的数字数据213是由副载频209和210进行调幅，并且发红外线光的二极管104和108由晶体管208和214激励，从而辐射红外线信号。辐射的红外线信号撞击天花板109或室内的类似结构物并被反射，然后到达吸尘器主体的红外线光敏二极管107上。
已到达红外线光敏二极管107的红外线被转换成电信号，并在图11的放大303中放大之后，只有副载波分量通过BPF304。这样得出的信号在检测器电路305中被转换成数字代码，并施加到计算机302上。微计算机302根据该具体的信号代码控制驱动电路307，借此使电风机306运行。
参照图12说明驱动发红外线光的二极管104和108的方法。在利用红外线的遥控系统中，为避免如图12中401所示的由于干扰的光噪声引起的误操作，数据要经历副载频402和403进行脉冲位置调制和幅度调制。副载波402和403的频率通常选在33KHz-40KHz之间。
微波用于驱动发红外线光的二极管104的副载频402与用来驱动发红外线光的二极管108的副载频一样，则驱动电流同时流经发红外线光的二极管104和108。
但由于手扶处附近的软管部分控制电路201的电源是干电池204，且其内阻很大，两个发红外线光的二极管的同时激励使该电源电压降落，从而时常产生一个问题，亦即所需的驱动电流不能流到发红外线光的二极管104和108。可能发生的另一个问题是这个电压降落使微计算机203不应有的复位，或使干电池204的寿命缩短。
根据这个实施例，使副载频402和403的相位偏离，就使上述的问题得以解决。换句话说，如图12所示，副载频402和403的相位相互偏离防止了驱动电流同时不流经发红外线光的二极管104和108，因此，减小了干电池204上的电压降落，从而使流经发红外线光扔二极管104和108的驱动电流增大了。
为此，在用户操作的开关上的信息更可靠地发送到主体控制器301上，以改善了其灵敏度。
又由于主体控制器301中内设了BPF403，因此只让副载频中的基波分量通过以在接收中有用。假设副载波的占空因数为Ton/（Ton+Toff），则基波分量在占空因数为50%时占有最大数量。但考虑到发红外线光的二极管104和108的热烧毁问题，每个发光二极管的副载波的占空因数不能设定到50%。
而且，如图12所示，当副载波402的占空因数1＝Ton/（Ton+Toff）设定为25%，而副载波403的占空因数2＝Ton/（Ton+Toff）被设定为25%时，因红外线光敏二极管107的占空因数3是占空因数1和占空因数2之和（＝50%）（如图12中404所示），于是，在经过BPF304后其输出最大。又因发红外线光的二极管104和108分别以占空因数为25%被驱动，故无热烧毁现象发生。
根据这个实施例，占空因数1等于占空因数2。但考虑到发红外线光的二极管108与吸尘器主体上的红外线光敏二极管107之间的距离受软管102的限制这个事实，发红外线光的二极管108的输出要小于发红外线光的二极管104的输出。如图13所示，通过设定载波501的占空因数4例如（＝Ton4/（Ton4+Toff4））为33.3%和设定载波502的占空因数5（＝Ton5/（Ton5+Toff5））为16.7%，可使占空因数4增加以超过占空因数5。当然，同时要求占空因数4加上占空因数5等于或小于50%。
如上所述，根据本实施例，甚至在红外线信号中含有从手扶处附近的软管部分发送的开关信息被室内的天花板或墙壁反射，或天花板的反射不令人满意的情况下，从一个基本水平的平面上向后安装的发红外线光的二极管辐射的红外线信号也能到达吸尘器主体的顶部所设的接收器并被接收。因此，不管手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间的相对位置如何，也不管用在手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间的是否有阻碍，红外线的发射都不受影响。因此，吸尘器主体能够被遥控，并且还可免除传统设备中电线设置在软管中的做法，从而减轻了软管的重量且提高了吸尘器的可操作性。
在软管根部与吸尘器主体之间耦连在结构上也简化了，从而降低产品成本。还消除了电线设在软管中易在软管根部与吸尘器主体之间的耦接处出故障的缺点，提高了可靠性。
下面参照图14和图15详细说明本发明的第四实施例。
图14示出本发明的第四实施例的手扶处附近的软管部分控制电路201的方框图。图14中的标号601表示一个用于对数字数据213进行调幅的副载波。标号602表示一个电容器。根据这个实施例，唯一的副载波601用以同时驱动发红外线光的二极管104和108。在该驱动过程中，因电池204的内阻使电压降落，因此流经发红外线光的二极管104的驱动电流减小而使其不能产生所需的红外线输出。
然而，考虑到发红外线光的二极管108与吸尘器主体的红外线光敏二极管107之间的距离受软管102的限制，能使发红外线光的二极管108的红外线输出比发红外线光的二极管104的输出小些。
鉴于以上的考虑，限流电阻215的阻值要比限流电阻216小在这种情况下，流经发红外线光的二极管104的驱动电流波形如图7中的701所示，而流经发红外线光的二极管108的驱动电流波形如702所示。
电容器602用于平滑电源电压。在本实施例中，由于两个发红外线光的二极管被同时激励，所以需要较大的电流来驱动这两个二极管。电容器602用于减小因干电池204内阻产生的电压降。
如上所述，根据本实施例，流经朝向天花板的发红外线光的二极管104的驱动电流增大，其结果是，在用户操作过的开关上的信息可靠地发送给主体控制器401，因而提高了可靠性。
另外，根据本实施例，含有开关信息的从手扶处附近的软管部分发射的红外线信号被室内的天花板或墙壁反射。甚至在从天花板的反射不令人满意的情况下，从一个基本水平的平面上朝后安装的发红外线二极管辐射的红外线信号也能到达吸尘器主体顶部的接收器，并被其更可靠地接收。其结果是，不管手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间的相对位置如何，也不管用户在手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间的可能阻挡如何，红外线的发射都不受影响。于是，能够对吸尘器主体遥控，并且消除了传统的设备中把电线敷设在软管中的做法，因而减轻了软管的重量和提高了吸尘器的可操作性。
在本发明的电真空吸尘器中，包含从手扶处附近的软管部分发射的、内含开关信息的红外线信号由室内的天花板或墙壁反射后，到达吸尘器主体的顶部的接收器并被其接收。因此，不管手扶处附近的软管部分与吸尘器主体之间的相对位置如何，也不管用户在手扶处附近的软管部分和吸尘器主体间的阻挡如何，红外线的发射都不会中断。其结果是，吸尘器可被遥控，消除了迄今将电线设在软管中的做法，从而减轻了软管重量且提高了操作性。
此外，软管根部和吸尘器主体之间的耦连结构被简化，且生产成本下降。同时，消除了电线设在软管中易断裂或在软管根部与吸尘器主体之间的耦连中电接触故障，从而提高了可靠性。