BRPI0811006B1 - Method for controlling a drum cloth dryer - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA CONTROLAR UMA SECADORA DE ROUPAS DE TAMBOR”.

Campo da invenção [001] A presente invenção refere-se a um método para controlar uma secadora de roupas de tambor, de preferência para uso doméstico.

Antecedentes da Técnica [002] Uma secadora de roupas de tambor doméstica padrão condensa um fluxo de ar quente soprado para dentro de um tambor de secagem e o qual remove a umidade da roupa; e o acesso frontal para o tambor é fechado por uma porta dianteira do tipo de painel articulado. Mais especificamente, uma secadora de roupas conhecida compreende um sistema de ventilação (isto é, usual mente um soprador que compreende um ventilador e um motor de ventilador elétrico) e uma disposição de aquecimento, o qual aspira o ar do exterior e, através de uma disposição de conduto apropriada, aquece e sopra o ar para dentro e através do tambor de secagem de roupas. O ar de secagem quente é então ou descarregado diretamente da secadora ou alimentado para um meio de condensação para condensar a umidade coletada do ar quente.

[003] No passado, a duração de um ciclo de secagem era constante e predeterminada. No entanto, o peso e a umidade inicial da roupa a ser seca são variáveis, de modo que um ciclo de secagem de duração fixa pode ser ou muito curto (isto é, no final do ciclo de secagem, a roupa está ainda muito úmida e o ciclo de secagem, portanto ineficiente) ou muito longo (isto é, o ciclo de secagem usou muito energia e é, portanto ineficiente).

[004] Uma secadora de tambor moderna normal mente emprega um sensor para medir a umidade relativa da roupa durante o ciclo de secagem e parar o ciclo de secagem quando a umidade da roupa atinge um dado valor dependendo do ciclo de secagem selecionado pelo usuário. O modo mais eficiente de medir a umidade é uma medição direta da condutividade da roupa. Várias soluções já são comercializadas, as quais medem a condutividade entre o tambor e insertos metálicos fixos na saída de tambor ou nos levantadores, ou nas quais o tambor está dividido em duas metades, e a condutividade medida entre estas.

[005] A limitação deste último método encontra-se nas restrições impostas sobre o tambor, neste caso, deve ser feito de qualquer material condutor (por exemplo, aço inoxidável) e não pode ser revestido com materiais macios, tais como finas camadas de silicone, porque estes são isolantes. Consequentemente, o último método não pode ser utilizado em uma secadora de tambor, na qual um "tratamento suave" da roupa é conseguido revestindo o tambor com materiais macios.

[006] Para projetar o tambor sem restrições impostas pelo sistema de detecção de umidade, um novo assim denominado "Sistema Condutimétrico Limitado" foi proposto, com base em um par de pequenos eletrodos fixos a uma parte não móvel da máquina, por exemplo, o interior da porta. O "Sistema Condutimétrico Limitado" (atualmente muito comum nas secadoras de tambor no mercado) tem um número de desvantagens: devido à superfície de contato limitada entre os eletrodos e a roupa, este sistema é bastante inconfiável em parar o ciclo de secagem em tempo, especialmente com pequenas cargas (por exemplo, menos do que 1 kg) e ciclos úmidos (por exemplo, uma umidade final acima de 3-4%). Mesmo com as cargas e ciclos de secagem padrão, em alguns casos, problemas podem surgir porque a condição de final de ciclo não é totalmente repetível. Testes mostram que uma secadora de tambor que utiliza o "Sistema Condutimétrico Limitado" raramente para um ciclo de secagem com uma carga menor do que 1 kg em tempo; e, para os ciclos úmidos, mesmo uma carga de 2 kg pode ser um problema.

[007] Em outras palavras, com eletrodos deste tipo fixos no interior da porta, é bastante difícil (se não impossível) projetar um algoritmo confiável o bastante para parar o ciclo de secagem em tempo no caso de pequenas cargas e/ou ciclos úmidos.

[008] A figura 1 mostra um gráfico (relativo a uma carga de aproximadamente 3 kg) que compara um primeiro sinal de voltagem medido utilizando um "Sistema Condutimétrico Tradicional", no qual o tambor está dividido em duas metades e a condutividade medida entre estas (linha tracejada), e um segundo sinal de voltagem medido utilizando o "Sistema Condutimétrico Limitado", no qual um par de pequenos eletrodos está fixo no interior da porta (linha contínua). No "Sistema Condutimétrico Tradicional" a roupa está sempre em bom contato com o sistema condutimétrico, mesmo com cargas muito pequenas (menos de 1 kg), de modo que o sinal de voltagem é muito uniforme e regular (linha tracejada na figura 1). Ao contrário, no "Sistema Condutimétrico Limitado", a superfície de contato entre os dois eletrodos e a roupa é bastante limitada, de modo que o sinal de voltagem é irregular (linha contínua na figura 1). Mais ainda, o gráfico da figura 1 refere-se a uma carga de 3 kg; se considerado cargas menores, a situação com o "Sistema Condutimétrico Limitado" é ainda pior, enquanto que o sistema condutimétrico tradicional é sempre confiável.

[009] A U.S. Número 4.531.305 descreve uma secadora de roupas, na qual a resistência elétrica de artigos molhados e a temperatura de ar de descarga são monitoradas. O instante em que a resistência elétrica monitorada atinge um valor predeterminado, a taxa variável em tempo de mudança da temperatura monitorada é detectada para estimar quanto tempo a secadora deve ser mantida operando; e, no final do período de tempo estimado, o ciclo de calor da secadora é desliga- do.

[0010] A EP 0388939 descreve uma secadora de roupas que compreende, dentro de um invólucro, um tambor rotativo para roupa molhada, um motor para acionar o tambor rotativo, aquecedores elétricos para aquecer a roupa, um sensor de temperatura para detectar uma temperatura dentro do tambor rotativo, um sensor de umidade absoluta para detectar a umidade absoluta dentro do tambor rotativo, e um dispositivo de controle para controlar a operação da secadora de roupas em resposta a saídas do sensor de temperatura e do sensor de umidade absoluta. O dispositivo de controle compreende dispositivos de circuitos para alimentar os aquecedores elétricos em resposta à saída do sensor de umidade absoluta.

[0011] A EP 1420104 descreve um processo para a secagem de roupas em um envoltório ou tambor de roupas de um dispositivo de secagem, tal como uma máquina de secagem, uma lavadora - secadora ou gabinete de secagem, que compreende uma ou mais etapas de secar a roupa em um fluxo de ar aquecido por um meio de aquecimento e alimentado para dentro do envoltório de roupas por um meio de ventilação, e uma etapa de ventilar a roupa em um fluxo de ar na temperatura ambiente alimentado para dentro do envoltório de roupas pelo meio de ventilação, e no qual o processo de secagem inicia com a etapa de ventilação, para reduzir o conteúdo de umidade de pico inicial da roupa por meio do fluxo de ar na temperatura ambiente. Uma modalidade também utiliza um meio de sensor para detectar o conteúdo de umidade da roupa, por exemplo, medindo a condutividade elétrica da roupa. Isto é feito utilizando um sensor de condutividade (não-mostrado nos desenhos) que compreende pelo menos dois eletrodos metálicos (em contato com a roupa) dentro do envoltório de roupas. Os suprimentos de energia para o meio de aquecimento e o meio de ventilador, e com isto a duração das etapas individuais, são calculados por uma unidade de controle com base nas leituras de temperatura e/ou condutividade, e opcionalmente dos valores inseridos pelo usuário, e levando em conta os valores alvo de redução de umidade de roupa, especificamente durante a etapa de ventilação.

Descrição da Invenção [0012] É um objeto da presente invenção prover um método para controlar uma secadora de roupas de tambor, projetado para eliminar as desvantagens acima mencionadas, e o qual é barato e fácil de implementar.

Breve Descrição dos Desenhos [0013] Uma modalidade não-limitante da presente invenção será descrita como exemplo com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais: figura 1 mostra um gráfico que compara um primeiro sinal de voltagem medido utilizando um "Sistema Condutimétrico Tradicional" e um segundo sinal de voltagem medido utilizando um "Sistema Co nd uti m étri co Li mítado"; figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de uma secadora de roupas que implementa um método de controle com a presente invenção; figura 3 mostra uma vista esquemática de um par de pequenos eletrodos fixos no interior de uma porta da secadora de roupas da figura 1; figura 4 mostra uma vista esquemática de um circuito elétrico para medir a resistência entre os eletrodos da figura 3; figura 5 mostra um gráfico que compara quatro sinais de voltagem medidos pelo circuito elétrico da figura 4 com diferentes cargas; figura 6 mostra um gráfico que compara quatro sinais de voltagem medidos pelo circuito elétrico da figura 4 com uma carga de 0,5 kg; e figura 7 mostra um gráfico que compara quatro sinais de temperatura medidos por um sensor de temperatura.

Modalidades Preferidas da Invenção [0014] O número 1 na figura 2 indica como um todo uma secadora de roupas que compreende um invólucro 2 que apoia sobre um piso 3 sobre um número de pés 4. O invólucro 2 suporta um tambor de roupas rotativo 5 o qual gira ao redor de um eixo geométrico de rotação horizontal 6 (em modalidades alternativas não-mostradas, o eixo geométrico de rotação 6 pode ser inclinado ou vertical}, e um acesso frontal o qual está fechado por uma porta 7 articulada a uma parede frontal do invólucro 2. O tambor 5 é girado por um motor elétrico 8, e é alimentado com um fluxo de ar de secagem alimentado para dentro do tambor 5 por um ventilador centrífugo 9 e aquecido por elementos de aquecimento 10.

[0015] A umidade dentro da roupa dentro do tambor 5 é liberada por evaporação para o fluxo de ar de secagem quente; e o ar quente úmido do tambor 5 é conduzido para um condensador 11, o qual é resfriado por um fluxo de ar rei ativa mente frio aspirado do exterior por um aspirador centrifugo 12.

[0016] No condensador 11, o vapor do fluxo de ar quente é condensado para líquido por resfriamento, e acumulado dentro de um reservatório de condensador 13; o ar seco do condensador 11 é aspirado pelo ventilador 9 e alimentado de volta para dentro do tambor 5, sujeito a reaquecimento pelos elementos de aquecimento 10; e o ar externo utilizado para a condensação é descarregado.

[0017] A condensação coletada no reservatório de condensador 13 é bombeada por uma bomba 14 para dentro de um tanque de condensação 15 localizado a um nível mais alto do que o reservatório de condensador 13; e, quando o tanque de condensação 15 está cheio, um sensor de nível conhecido (não-mostrado) é ativado para parar a secadora 1. A operação da secadora é controlada por um programador 16 operado por botões ou acionadores 17 sobre um painel de controle frontal 18.

[0018] O tanque de condensação 15 está montado na porta 7 que fecha a abertura de carregamento do tambor 5, e contata uma parede interna 19 da porta 7. Mais especificamente, a porta 7 pode compreender um alojamento que aloja removível o tanque de condensação 15. Uma parede externa 20 do tanque de condensação 15 contata a parede interna 19 da porta 7, e, quando a porta 7 está na posição fechada, uma parede interna 21 do tanque de condensação 15 atua como uma tampa de porta para reter a roupa dentro do tambor 5. Em outras palavras, quando a porta 7 está na posição fechada, a parede interna 21 do tanque de condensação 15 fecha a abertura de acesso frontal para o tambor 5 para reter a roupa dentro do tambor 5, de modo que o tanque 15 atua tanto como um contentor de água quanto como uma assim denominada tampa de porta para reter a roupa dentro do tambor 5.

[0019] O programador 16 está conectado a um sensor de umidade 22 para medir a umidade relativa da roupa durante o ciclo de secagem e a um sensor de temperatura 23 para medir a temperatura do ar quente úmido do tambor 5. O sensor de umidade 22 compreende uma unidade de medição 24; e um par de pequenos eletrodos 25 (mostrados mais claramente na figura 3), os quais são em forma de arco, estão fixos no interior da porta 7, e estão eletricamente conectados na unidade de medição 24. A resistência / condutividade Rx da roupa dentro do tambor 5 é medida entre os dois eletrodos 25 e é utilizada para determinar a umidade da roupa.

[0020] A figura 4 mostra um exemplo de um circuito elétrico 26 projetado para interfacear os eletrodos 25 para a unidade de medição 24; Rx é a resistência da roupa, e RM a impedância interna da unidade de medição 24. O valor de Rx pode ser trabalhado bastante facilmente medindo a voltagem entre VCc e VREf (chamemo-la V0). Basicamente este esquema simples provê uma voltagem V0 que é então convertida para a resistência / condutividade de roupa Rx. O algoritmo que será descrito somente leva em conta o sinal V0, mas pode facilmente ser aplicado diretamente aos dados de Rx.

[0021] O ponto fraco principal dos eletrodos 25 é a superfície de contato bastante limitada entre os mesmos e a roupa, de modo que o contato entre os eletrodos 25 é incerto. Em outras palavras, conforme esta gira dentro do tambor 5, a roupa move para o e dos dois eletrodos 25, de modo que a resistência de contato entre a roupa e os dois eletrodos 25 varia continuamente, especificamente com uma pequena quantidade de roupa, a qual é mais móvel do que uma carga de roupa completa.

[0022] Como um resultado, o sinal emitido pelos dois eletrodos 25 é bastante ruidoso, como mostrado nos gráficos de teste da figura 5.

[0023] Uma massiva aquisição de dados de numerosos testes de laboratório demonstra a validade das seguintes suposições. O sinal emitido pelos dois eletrodos 25 tem um alto nível de ruído (se comparado com um Sistema Condutimétrico Limitado) porque, enquanto o tambor 5 está girando, a roupa está em movimento randômico, de modo que a roupa realmente em contato com os eletrodos muda continuamente; como um resultado, a voltagem V0 e a resistência Rx medidas pela unidade de medição 24 são instáveis.

[0024] O sinal medido pela unidade de medição 24 é mais estável com grandes do que com pequenas cargas, porque, com grandes cargas, a roupa é estatisticamente muito mais provável de entrar em contato com os eletrodos 25. Consequentemente, a "quantidade de ruído" ou "vibração" que sobrepõe o sinal médio medido pela unidade de medição 24 está em uma proporção inversa ao tamanho da carga.

[0025] Como a quantidade de ruído (ou vibração) depende somente do contato randômico da roupa com os eletrodos 25, a quantidade de umidade da roupa não tem nenhum efeito desde que esta seja estável, isto é, no início do ciclo de secagem, para os primeiros 10-60 minutos (dependendo da quantidade absoluta inicial de água na roupa).

[0026] O valor médio do sinal V0 (ou Rx) medido pela unidade de medição 24 depende da umidade relativa da roupa e do tamanho da superfície de contato; e o tamanho da superfície de contato depende do tamanho da carga.

[0027] Dado o acima, foi descoberto possível medir o peso da roupa (com uma precisão de 0,5 -1 kg) de 0 a 6 kg avaliando a quantidade de ruído no sinal medido pela unidade de medição 24. Em outras palavras, o peso da roupa dentro do tambor 5 é estimado avaliando o nível de ruído nos valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos 25. Por exemplo, o peso da roupa dentro do tambor 5 é estimado abaixo de um limite de peso se o nível de ruído nos valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos 25 estiver acima de um limite de nível de ruído, e o peso da roupa dentro do tambor 5 é estimado acima do limite de peso se o nível de ruído nos valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos 25 estiver abaixo de um limite de nível de ruído.

[0028] No início do ciclo de secagem, o peso da roupa dentro do tambor 5 pode portanto ser estimado. Mais especificamente, é possível determinar se o peso da roupa dentro do tambor 5 está acima ou abaixo do limite de peso. Em uma modalidade diferente, o peso da roupa dentro do tambor 5 pode ser medido diferentemente, ou pode ser inserido pelo usuário pressionando um pequeno botão de carga no programador 16.

[0029] Aplicando ao sinal medido pela unidade de medição 24 (isto é, a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos 25) um filtro de passagem baixa com uma constante de tempo, uma curva mais suave, mais fácil de manipular pode ser obtida, como mostrado nos gráficos de teste da figura 6, nos quais a linha contínua mostra os valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos 25, e a linha tracejada mostra o valor médio da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos 25. Em outras palavras, a medição da resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos 25 também compreende calcular um valor médio da resistência / condutividade elétrica instantânea em um dado quadro de tempo aplicando um filtro de passagem baixa na resistência/ condutividade elétrica instantânea.

[0030] A análise dos resultados de numerosos testes de laboratório mostra que, se o peso da roupa estiver acima do limite de peso, o ciclo de secar / passar pode ser parado quando a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos 25 estiver acima / abaixo de um limite de resistência / condutividade. Em outras palavras, se o peso da roupa estiver acima do limite de peso, a decisão de terminar o ciclo de secar / passar está baseada somente na resistência / condutividade elétrica medida pela unidade de medição 24.

[0031] Por exemplo, o limite de peso pode ser ajustado para aproximadamente 0, 5 kg para um tambor 5 que tem uma carga máxima de 6 kg.

[0032] No entanto, existe ainda um problema se o peso da roupa estiver abaixo do limite de peso. Em cujo caso, é útil também utilizar as informações de temperatura do sensor de temperatura 23. A ideia é que o ciclo de secar / passar não deve ser parado se a carga não estivar quente o bastante: portanto, a temperatura do ar na saída de tam- bor precisa atingir um valor específico (limite de temperatura) antes de parar o ciclo de secar / passar; sempre que este limite de temperatura é atingido pelo menos uma vez, o ciclo de secar / passar é parado se a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos 25 estiver acima / abaixo do limite de resistência / condutividade. O limite de temperatura é ajustado, por exemplo, para 75Ό para todos os ciclos de secar / passar, e obviamente depende do tipo de sensor de temperatura (NTC, termopar...) e da sua posição fora do tambor 5.

[0033] A figura 7 mostra um gráfico que compara quatro sinais de temperatura medidos pelo sensor de temperatura 32 durante diferentes testes; o sinal de temperatura medido pelo sensor de temperatura 23 aumenta gradualmente durante o ciclo de secar / passar, e diminui rapidamente após o final do ciclo de secar / passar.

[0034] Em resumo, o método de controle descrito provê estimar o peso da roupa dentro do tambor 5; medir uma temperatura do ar de secagem na saída de tambor; parar o ciclo de secar / passar, se o peso da roupa estiver acima do limite de peso, quando a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos 25 estiver acima / abaixo de um limite de resistência / condutividade; e parar o ciclo de secar / passar, se o peso da roupa estiver abaixo de um limite de peso, quando a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos 25 estiver acima / abaixo do limite de resistência / condutividade e também quando a temperatura do ar de secagem na saída de tambor estiver acima do limite de temperatura.

[0035] Em uma modalidade preferida, o limite de resistência / condutividade não é constante e depende do tipo de ciclo (secagem ou passagem a ferro) e do peso da roupa dentro do tambor 5. Mais especificamente, o limite de resistência / condutividade é mais baixo / mais alto para o ciclo de passar do que o ciclo de secar; mais ainda, quanto maior o peso da roupa dentro do tambor 5, mais baixo / mais alto o limite de resistência / condutividade é.

[0036] O método de controle de secador de roupa acima descrito tem numerosas vantagens, sendo barato e fácil de implementar, e determinando efetivamente e eficientemente quando parar o ciclo de secar / passar. Como um resultado, o Sistema Condutimétrico Tradicional, o qual impõe restrições importantes no projeto / construção de tambor, pode ser substituído por um novo Sistema Condutimétrico Limitado, o qual não impõe nenhuma restrição sobre o tambor, enquanto mantendo o mesmo desempenho de secagem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Método para controlar uma secadora de roupas de tambor (1), o método compreendendo as etapas de, iniciar o ciclo de secar / passar e alimentar o ar de secagem para o tambor (5) de uma entrada de tambor para uma saída de tambor; e medir continuamente a resistência / condutividade elétrica entre dois eletrodos (25) que contactam a roupa dentro do tambor (5); caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de, estimar o peso da roupa dentro do tambor (5); medir uma temperatura do ar de secagem na saída de tambor; parar o ciclo de secar / passar, se o peso da roupa estiver acima de um limite de peso, quando a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos (25) estiver acima / abaixo de um limite de resistência / condutividade; e parar o ciclo de secar / passar, se o peso da roupa estiver abaixo de um limite de peso, quando a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos (25) estiver acima / abaixo de um limite de resistência / condutividade e também quando a temperatura do ar de secagem na saída de tambor estiver acima de um limite de temperatura.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o peso da roupa dentro do tambor (5) é estimado avaliando o nível de ruído nos valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos (25).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o peso da roupa dentro do tambor (5) é estimado abaixo do limite de peso se o nível de ruído nos valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos (25) estiver acima de um limite de nível de ruído, e o peso da roupa dentro do tambor (5) é estimado acima do limite de peso se o nível de ruído nos valores instantâneos da resistência / condutividade elétrica medida entre os dois eletrodos (25) estiver abaixo de um limite de nível de ruído.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de determinar o limite de resistência / condutividade como uma função do peso da roupa dentro do tambor (5); quanto maior o peso da roupa dentro do tambor (5), mais baixo / mais alto o limite de resistência / condutividade é.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir a resistência / condutividade elétrica entre os dois eletrodos (25) compreende a etapa adicional de calcular um valor médio da resistência / condutividade elétrica instantânea em um dado quadro de tempo.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o valor médio da resistência / condutividade elétrica instantânea é calculado aplicando um filtro de passagem baixa na resistência / condutividade elétrica instantânea.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o limite de peso é ajustado para 0,5 kg para um tambor (5) que tem uma carga máxima de 6 kg, e o limite de temperatura é ajustado para 75Ό.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os dois eletrodos (25) estão localizados no interior de uma porta (7) que fecha o tambor (5).