BR102014018397B1

BR102014018397B1 - Método de gerenciamento de velocidade e aparelho eletrodoméstico

Info

Publication number: BR102014018397B1
Application number: BR102014018397-3A
Authority: BR
Inventors: Gabriel de Oliveira Gonçalves; Luis Guilherme Duenhas Silva; Luiz Fernando Antunes
Original assignee: Whirlpool S.A.
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2022-06-28
Also published as: BR102014018397A2

Abstract

MÉTODO DE GERENCIAMENTO DE VELOCIDADE PARA APARELHOS ELETRODOMÉSTICOS. A presente invenção pertence ao campo tecnológico dos aparelhos eletrodomésticos, e refere-se a um método de gerenciamento / controle da velocidade rotacional de um aparelho eletrodoméstico - mais especialmente uma máquina de lavar roupas - para valores superiores a 100 RPM em motores do tipo PSC (Permanent Split Capacitor, normalmente utilizado em aplicações nas quais é necessária a operação em velocidades variáveis). Dessa forma, tem-se um sistema de gerenciamento que, diferentemente dos similares conhecidos, permite controlar velocidades menores que 500 RPM, proporcionando assim grande versatilidade e precisão para as mais variadas aplicações - incluindo ciclos de centrifugação em velocidades baixas.

Description

Campo da Invenção

[0001] Refere-se a presente invenção a um método de gerenciamento / controle da velocidade rotacional de um aparelho eletrodoméstico - mais especialmente uma máquina de lavar roupas - para valores superiores a 100 RPM em motores do tipo PSC (Permanent Split Capacitor, normalmente utilizado em aplicações nas quais é necessária a operação em velocidades variáveis). Dessa forma, tem-se um sistema de gerenciamento que, diferentemente dos similares conhecidos, permite controlar velocidades menores que 500 RPM, proporcionando assim grande versatilidade e precisão para as mais variadas aplicações - incluindo ciclos de centrifugação em velocidades baixas.

Fundamentos da Invenção

[0002] Conforme é do conhecimento da técnica, algumas máquinas lavadoras de roupas conhecidas atualmente operam com motores do tipo PSC (também conhecido como motores de indução de fase dividida com capacitor permanente) os quais, apesar de serem mais econômicos que os motores de indução convencionais, apresentam algumas limitações de uso como, por exemplo, o fato de apenas permitirem um controle preciso de operação para velocidades superiores a 500 RPM. Além disso, tais sistemas não permitem que se selecione, de forma contínua em que velocidade o controlador irá manter a centrifugação.

[0003] Com isso, torna-se difícil implementar um sistema de operação e controle para velocidades de centrifugação mais baixas que, para alguns ciclos de lavagem destinados ao processamento de peças delicadas, é altamente recomendável.

[0004] Na tentativa de propor uma solução para esse inconveniente, o documento BR PI0901751-8 descreve um método de controle para máquina de lavar roupas de carregamento frontal (front load) que pode operar a velocidades de 30, 60 e 108 RPM, sendo que o controle de velocidade do motor utiliza um sinal de PWM (modulação por largura de pulso) que dispara um inversor de frequência o qual, por sua vez, aciona o motor elétrico do equipamento. Ocorre, porém, que tal sistema está limitado a algumas velocidades baixas de valores específicos e, portanto, ainda apresenta restrições no que se refere à total liberdade de controle para outras velocidades menores que 500 RPM. Ademais, tal documento não especifica se a solução proposta é destinada exclusivamente ao uso com motores PSC, como é o objeto da invenção aqui apresentada.

[0005] O documento US7518280 também se refere a uma máquina de lavar de carregamento frontal e descreve um método para permitir sua operação com velocidade de rotação variável, empregando um sistema de controle de velocidade baseado no chaveamento de polos do motor elétrico de indução. Porém, tendo em vista que o foco do controle do motor do referido documento é a comutação dos polos do motor (visão generalista da característica de construção do motor de indução), é possível concluir que tal sistema de controle não pode ser utilizado em motores do tipo PSC como é a proposta da presente invenção, uma vez que tal motor possui apenas 4 polos.

[0006] Observa-se, portanto, que o atual estado da técnica carece de soluções que permitam efetuar um controle preciso de baixas velocidades de rotação para motores do tipo PSC.

Objetivos da invenção

[0007] Portanto, a presente invenção visa, basicamente, solucionar o problema técnico da dificuldade de se manter e controlar a velocidade rotacional com valores contínuos entre 100 e 500 RPM em motores do tipo PSC.

[0008] Assim sendo, é um dos objetivos da presente invenção prover um método de gerenciamento de velocidade para aparelhos eletrodomésticos que operam com baixa velocidade de centrifugação em determinadas etapas do ciclo de lavagem.

[0009] Outro dentre os objetivos da presente invenção é revelar um método de gerenciamento de velocidade que permita efetuar o controle de motores PSC quando o regime de operação envolver velocidades de, até, 500 RPM.

[0010] É também um objetivo da presente invenção revelar um método de gerenciamento de velocidades que se baseia na utilização de um controle integral- proporcional para comandar o disparo de ângulo alfa em um TRIAC que, por sua vez, aciona o motor do sistema em questão.

[0011] Finalmente é um dos objetivos da invenção prover meios para fazer com que o motor rotacione na velocidade desejada. Assim, com o dito método de gerenciamento de velocidade é possível selecionar faixas de velocidade em que o controle é acionado e faixas de velocidade na qual o controle não irá atuar, sem a necessidade de desligar o motor.

Sumário da Invenção

[0012] Os objetivos acima são alcançados por meio de um método de gerenciamento de velocidade para aparelhos eletrodomésticos, mais especificamente para máquinas de lavar roupas que compreendem pelo menos um cesto de lavagem rotativo e pelo menos um motor elétrico.

[0013] Em uma concretização preferencial da invenção, o dito método compreende as seguintes etapas: - determinação da velocidade de fechamento de ciclo desejada; - utilização de um dispositivo controlador para efetuar o cálculo dos ganhos proporcional e integral que dimensionam e possibilitam o controle entre valores pré-determinados; - monitoramento, pelo dispositivo controlador, da velocidade de rotação do cesto de lavagem, em especial do atingimento da velocidade de fechamento de ciclo estipulada; - uma vez atingida a velocidade de rotação/fechamento pré- determinada, o dispositivo controlador efetua o disparo do ângulo alfa pré- determinado em um TRIAC do sistema; e - acionamento do motor elétrico.

[0014] O método apresentado caracteriza-se, ainda, pelo fato de que o controle para velocidades de rotação do cesto de lavagem coopera com a resolução do dispositivo controlador responsável pelo monitoramento da velocidade, sendo que preferencialmente o dito dispositivo controlador compreende um controlador proporcional-integral.

[0015] A invenção em questão se refere, também, a um aparelho eletrodoméstico compreendendo o referido método de gerenciamento.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0016] A presente invenção será pormenorizadamente descrita com base nas figuras abaixo indicadas, nas quais: A Figura 1 mostra o diagrama de blocos de uma concretização preferencial do método de gerenciamento de velocidade para aparelhos eletrodomésticos da presente invenção; e A Figura 2 mostra um fluxograma das etapas do método de gerenciamento de velocidade objeto da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0017] O objeto da presente invenção passará a ser mais detalhadamente descrito e explicado com base nos desenhos apensos, que possuem caráter meramente exemplificativo e não limitativo, posto que adaptações e modificações podem ser feitas sem que, com isso, se fuja do escopo da proteção reivindicada.

[0018] A presente invenção refere-se a um método de gerenciamento de velocidade para aparelhos eletrodomésticos destinado, mais especificamente, a lavadoras de roupas - em especial aquelas de carregamento superior também conhecidas como “Top Load”.

[0019] O método de gerenciamento aqui apresentado compreende uma série de etapas e ações que devem ser implementadas em uma placa controladora capaz de identificar a velocidade de rotação do cesto de lavagem e a voltagem do sistema de alimentação de energia, além de utilizar um TRIAC (Triode for Alternating Current) para efetuar o disparo (acionamento do motor) no ângulo alfa necessário para controlar a velocidade do motor do sistema. Ademais, o referido método de gerenciamento é baseado, também, em um controlador PI (integral-proporcional).

[0020] Nesse aspecto, cabe esclarecer que tal controlador é baseado nas vantagens proporcionadas por controles de ação proporcionais e integrais, sendo que tal controlador lê os sinais de entrada e computa seu erro com base em um ponto pré- determinado definido pelo usuário. Dessa forma, o sinal de saída do controlador PI é definido com base no ganho necessário para amplificar a magnitude de erro e a soma geral de erro em uma taxa de tempo pré-estabelecida.

[0021] O algoritmo de controle para velocidades baixas utiliza, como base, o controle de velocidade já utilizado nas lavadoras convencionais, porém suas principais especificações relativas às variáveis, nos ganhos proporcionais e integrais, são novas a fim de possibilitar um controle de velocidade para valores superiores a 100 RPM, e para prover a possibilidade de abertura e fechamento do retorno de ciclo em qualquer velocidade desejada. Assim, o controle de ação integral e proporcional teve de ser reconstruído para atender à resposta dinâmica necessitada a fim de apresentar um resultado eficiente e seguro que torna possível selecionar faixas de velocidade em que o controle é acionado e faixas de velocidade na qual o controle não irá atuar, sem a necessidade de desligar o motor do aparelho.

[0022] O controle de fechamento de ciclo de baixa velocidade atualmente tem sido testado nas etapas de aceleração de velocidade e também para elevar lentamente a velocidade rotacional durante a etapa de centrifugação da lavadora. A possibilidade de utilização de velocidades mais baixas durante a etapa de centrifugação permite minimizar alguns problemas relacionados à fixação do cesto de lavagem causados pela quantidade excessiva de água e espuma que se forma na unidade de lavagem, e isso é possível porque uma velocidade reduzida corresponde a uma menor taxa de extração de água, além de suavizar a formação de espuma.

[0023] É importante ressaltar, no entanto, que os métodos de gerenciamento de baixas velocidades utilizados até então apresentam uma série de restrições relacionadas ao limite inferior de controle de velocidade - que atualmente é de 500 RPM - posto que os sistemas conhecidos não são suficientemente eficientes para impedir a ocorrência de problemas de centrifugação principalmente com cargas de lavagem elevadas (por exemplo, de 15 kg).

[0024] A Figura 1 anexa mostra um diagrama de blocos esquemático do método de gerenciamento em questão que, conforme ilustrado de forma mais didática no fluxograma da Figura 2, compreende as seguintes etapas principais: - determinação da velocidade de fechamento de ciclo desejada; - utilização de um controlador PI (proporcional-integral) para efetuar o cálculo dos ganhos proporcional e integral que dimensionam e possibilitam o controle entre 100 e 500 RPM; - monitoramento, pela placa controladora PI, da velocidade de rotação do cesto de lavagem, em especial do atingimento da velocidade de fechamento estipulada; - uma vez atingida a velocidade de rotação/fechamento pré- determinada, o controlador PI controla e efetua o disparo do ângulo alfa pré- determinado no TRIAC do sistema; - ocorre acionamento do motor.

[0025] Assim, com o método de gerenciamento apresentado tem-se total liberdade de controle da velocidade de rotação do cesto de lavagem que, até o atual estado da técnica, ficava restrito a uma velocidade mínima de 500 RPM. Nota-se, portanto, que o objeto da presente invenção soluciona os inconvenientes do atual estado da técnica de forma totalmente inédita e eficaz no que se refere à solução do problema de controle de baixas velocidades de rotação para máquinas lavadoras de roupas.

Claims

1. Método de gerenciamento de velocidade para aparelhos eletrodomésticos, mais especificamente para máquinas de lavar roupas que compreendem pelo menos um cesto de lavagem rotativo e pelo menos um motor elétrico PSC, CARACTERIZADO pelo fato de compreender as seguintes etapas: - determinação da velocidade de fechamento de ciclo desejada; - utilização de uma placa controladora integral-proporcional PI para efetuar o cálculo dos ganhos proporcional e integral que dimensionam e possibilitam o controle da velocidade entre 100 e 500 RPM; - monitoramento, pela placa controladora PI, da velocidade de rotação do cesto de lavagem, em especial do atingimento da velocidade de fechamento de ciclo estipulada; - uma vez atingida a velocidade de rotação/fechamento pré- determinada, a placa controladora PI efetua o disparo no ângulo alfa pré-determinado em um TRIAC do sistema; e - acionamento do motor elétrico; em que o sinal de saída da placa controladora PI é definido com base no ganho necessário para amplificar a magnitude de erro e a soma geral de erro em uma taxa de tempo pré-estabelecida.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controle para velocidades de rotação do cesto de lavagem coopera com a resolução do dispositivo controlador responsável pelo monitoramento da velocidade.

3. Aparelho eletrodoméstico compreendendo um método de gerenciamento de velocidade, mais especificamente para gerenciamento de baixas velocidades de rotação para uma máquina de lavar roupas que compreende pelo menos um cesto de lavagem rotativo e pelo menos um motor elétrico PSC, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito método de gerenciamento compreende as seguintes etapas: - determinação da velocidade de fechamento de ciclo desejada; - utilização de uma placa controladora integral-proporcional PI para efetuar o cálculo dos ganhos proporcional e integral que dimensionam e possibilitam o controle da velocidade entre 100 e 500 RPM; - monitoramento, pela placa controladora PI, da velocidade de rotação do cesto de lavagem, em especial do atingimento da velocidade de fechamento de ciclo estipulada; - uma vez atingida a velocidade de rotação/fechamento pré- determinada, a placa controladora PI efetua o disparo no ângulo alfa pré-determinado em um TRIAC do sistema; - acionamento do motor elétrico; em que o sinal de saída da placa controladora PI é definido com base no ganho necessário para amplificar a magnitude de erro e a soma geral de erro em uma taxa de tempo pré-estabelecida.