CN100540791C - 滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，其能够计算通过相控施加至马达的输入电压与单周期输入电压的比，直到马达达到确定的每分钟转数为止，从而精确地检测容置在与马达连接的滚筒中的衣物重量或衣物离心量。该滚筒式洗衣机包括：马达，用于使滚筒旋转；以及控制单元，用于依据洗涤操作来控制该马达的每分钟转数，并且计算施加到该马达的输入电压的比、即计算改变的电压值，以确定容置在该滚筒中的衣物重量。本发明按等级精确地检测容置在滚筒中的衣物重量，因此，减小了耗水量，并且可进行均匀的洗涤操作。

Description

滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法
技术领域
本发明涉及一种滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，尤其涉及这样一种滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，其能够计算通过相控施加至马达的输入电压的比，直到马达达到确定的每分钟转数为止，从而精确地检测出容置在与马达连接的滚筒中的衣物重量和/或衣物离心量。
背景技术
通常，滚筒式洗衣机是当通过马达的驱动力使滚筒旋转时利用其内容置有洗涤剂、洗涤水和衣物的滚筒与衣物之间的摩擦力进行洗涤操作的洗衣机。当在滚筒式洗衣机中洗涤衣物时衣物不会发生缠结，因此使得对于衣物的损害最小化。
图1是示出传统滚筒式洗衣机的内部结构的剖视图。
如图1所示，传统滚筒式洗衣机包括：固定安装在机壳1中的盛水桶2；可旋转地设置在该盛水桶中的滚筒3，用于容置衣物；连接至滚筒3的马达10，用于使滚筒3旋转；连接至洗涤剂盒5的供水管6，用于将纯净的洗涤水或含有洗涤剂的洗涤水提供至盛水桶2；排水管7，用于将用来洗涤过衣物的洗涤水排出滚筒3；以及连接至排水管7端部的排水泵8和排水软管9，用于强制泵出(pump out)通过排水管7排出的洗涤水，以使洗涤水从洗衣机排尽。排水管7、排水泵8和排水软管9构成排水单元。
马达10包括定子(未示出)和转子(未示出)。随着转子旋转，滚筒3旋转。传统滚筒式洗衣机还包括：用于控制马达10的运作的控制单元(未示出)。
此外，传统滚筒式洗衣机还包括：用于检测马达10的每分钟转数或转角的检测单元(未示出)。检测单元可以是小孔传感器(hole sensor)。
下面说明具有上述结构的传统滚筒式洗衣机的操作。
当用户将衣物放入滚筒3、关闭门(未示出)并操作该滚筒式洗衣机时，控制单元检测容置在滚筒3中的衣物的重量，并基于检测到的衣物重量设定洗涤水高度、洗涤时间、洗涤剂的量、漂洗水流及洗涤水流。
基于设定的洗涤水高度，通过供水管6向盛水桶2供应预定时间段的洗涤水。由此，将洗涤水在盛水桶2中填充至设定的洗涤水高度。
控制单元控制以预定的每分钟转数驱动马达10预定时间段，以通过马达10使滚筒3旋转。结果，通过洗涤水的运作将污垢与容置在滚筒3中的衣物分离。在如上述洗涤衣物后，即在洗涤操作完成后，盛水桶2中的污水、即用来洗涤过滚筒3中的衣物的洗涤水通过排水单元从该滚筒式洗衣机排出。
随后，将用于从衣物漂洗出泡沫的漂洗操作进行多次。此时，基于当进行洗涤操作时检测到的衣物重量控制供水单元和马达10。在进行了反复的漂洗操作之后，进行脱水操作以利用离心力从漂洗的衣物除去水分。这样，滚筒式洗衣机的操作完成。
在具有上述结构及操作方式的传统滚筒式洗衣机中，检测衣物重量对于设定洗涤水高度、洗涤时间、漂洗水流及洗涤水流非常重要。为此，已经提出了多种衣物重量检测方法。
衣物重量检测方法的一个例子是将基于当前衣物重量的滚筒3的加速时间与将滚筒加速至预定速度所必需的时间相比较，从而利用以下原理确定容置在滚筒3中的衣物重量：当衣物重量大时增大加速时间，而当衣物重量小时减小加速时间。
当洗涤水被提供入滚筒3时，容置在滚筒3中的衣物吸收提供入滚筒3的洗涤水，因此初始洗涤水高度降低，由此，洗涤水被进一步提供入滚筒3，以补偿降低的洗涤水高度。衣物重量检测方法的另一个例子是通过测算向滚筒3进一步提供洗涤水的次数来检测衣物重量。
但是，利用所提出的衣物重量检测方法，由于衣物材料和特性的不同，无法精确地进行衣物重量检测。
为解决上述问题，已经提出一种衣物重量检测方法，其使用用于控制马达10的操作的触发三极管(triac)来检测当马达10达到预定的每分钟转数时的相角大小，确定检测到的相角所属的区段(section)，并基于所确定的区段来确定衣物重量是大还是小，从而不管衣物是什么材料都能检测出衣物重量，这揭示于韩国待审专利公开No.1997-0075044中。
但是，利用上述用于检测相角以检测衣物重量的方法，仅能确定衣物重量是大还是小。因此，难以细分衣物重量。而且，未考虑具有较大离心量的相同材料负载，例如牛仔裤或毛巾，因此无法精确检测衣物重量。
发明内容
因此，鉴于上述问题而提出本发明，本发明的一个目的是提供一种滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，其能够计算通过相控施加到马达的输入电压的比，直到马达达到预定的每分钟转数为止，从而精确地检测出容置在与马达连接的滚筒中的衣物重量。
本发明的另一目的是提供一种滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，其当马达达到确定的每分钟转数时能够计算马达的每分钟转数中的波动(ripple)，从而基于计算出的马达的每分钟转数中的波动及输入电压的比，来精确地检测出具有较大离心量的相同材料衣物的重量。
按照本发明的一个方案，通过提供一种滚筒式洗衣机而能够达到上述及其它目的，该滚筒式洗衣机包括：马达，用于使滚筒旋转；以及控制单元，用于依据洗涤操作来控制该马达的每分钟转数，并且计算施加到该马达的输入电压与单周期输入电压的比，即改变的电压值，以确定容置在该滚筒中的衣物重量，其中该控制单元包括：驱动控制部，用于控制施加到该马达的输入电压的相位，以控制该马达的驱动速度；以及衣物重量计算部，用于在该驱动控制部的每个相控周期计算所述改变的电压值，并累加计算出的各个改变的电压值，直到该马达的每分钟转数达到预定的每分钟转数为止，从而按等级确定衣物重量，其中当该马达的每分钟转数达到该预定的每分钟转数时，该衣物重量计算部计算该马达的每分钟转数中的波动，并基于所述改变的电压值的总和与计算出的该马达的每分钟转数中的波动来检测衣物重量。
改变的电压值是通过相控施加到该马达的电压与单周期正弦波输入电压之比。
按照本发明的另一方案，提供一种检测滚筒式洗衣机的衣物重量的方法，包括：第一步骤，将相控输入电压施加到马达；第二步骤，在每个控制周期计算施加到该马达的电压与单周期输入电压之比，即计算改变的电压值，并确定该马达的每分钟转数是否达到预定的每分钟转数；以及第三步骤，当该马达的每分钟转数达到该预定的每分钟转数时，累加在第二步骤计算的改变的电压值，以确定衣物重量。
优选地，该衣物重量检测方法还包括：当该马达以预定的每分钟转数定速旋转时，计算该马达的每分钟转数中的波动，以基于所述改变的电压值的和与计算出的该马达的每分钟转数中的波动，来确定衣物重量或衣物的离心量。
根据本发明，计算施加到马达的输入电压的比，从而按等级(in steps)精确地检测出容置在滚筒中的衣物重量。因此，本发明具有减小进行洗涤操作时的耗水量以及进行均匀的洗涤操作的功效。
并且，计算当马达定速旋转时马达的每分钟转数中的波动，以精确地检测出具有较大离心量的相同材料衣物、例如牛仔裤或毛巾的重量。因此，本发明具有提高离心率的检测精度的功效，这是进行脱水操作时所需要的，并因此极大地提高了滚筒式洗衣机的可靠性。
附图说明
通过结合附图的以下详细说明，本发明的上述和其它目的、特点以及其它优点将被更加清楚地理解，在附图中：
图1是示出传统滚筒式洗衣机的内部结构的剖视图；
图2是示出根据本发明的滚筒式洗衣机的内部结构的框图；
图3(a)和图3(b)是分别示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的、改变的电压值计算方法的示例的曲线图；
图4是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的、基于相控的马达的每分钟转数的曲线图；
图5是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的检测衣物重量的方法流程图；以及
图6是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的、基于改变的电压值和每分钟转数中的波动的衣物重量检测示例的图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。根据本发明的滚筒式洗衣机的内部结构与参照图1在前说明的传统滚筒式洗衣机的内部结构相似，不再给出其详细说明。
具体地说，根据本发明的滚筒式洗衣机包括：机壳，其形成滚筒式洗衣机的外观；安装在机壳中的盛水桶，用于容置洗涤水，该盛水桶由弹簧和减震器支撑，以使施加到盛水桶的冲击力由弹簧和减震器吸收；可旋转地设置在盛水桶中的滚筒，用于容置衣物，该滚筒在其外圆周表面上形成有多个水孔；附着于滚筒的内侧表面的多个提升件(lifter)，用于当滚筒旋转时将衣物提升至预定高度，从而使衣物在重力作用下从预定高度掉落；安装在盛水桶后部的马达M，用于将旋转力传送至滚筒；铰接至机壳前表面的门，用于打开和关闭形成在机壳前表面上的衣物入口/出口孔；以及安装在马达一侧的多个小孔传感器，用于检测马达的每分钟转数和转角。
图2是示出根据本发明的滚筒式洗衣机的内部结构的框图。如图2所示，根据本发明的滚筒式洗衣机包括：用户界面(UI)10，用于从外部输入控制命令并基于输入的控制命令输出状态数据；以及控制单元20，用于基于从用户界面10输入的控制命令来控制滚筒式洗衣机的操作。
根据本发明的滚筒式洗衣机还包括：转数检测传感器30，用于感测马达M的每分钟转数并将检测到的信号传送至控制单元20。
控制单元20包括：衣物重量计算部22，用于计算马达M的输入电压的比，以按等级检测出容置在滚筒式洗衣机中的衣物重量；以及驱动控制部23，用于控制马达M的速度。
控制单元20还包括：主控制部21，用于从用户界面10和转数检测传感器30接收数据，基于接收到的数据创建控制命令，并将创建的控制命令传送至用户界面10和转数检测传感器30，以完全控制滚筒式洗衣机的各组件的操作；以及存储器部24，用于存储驱动主控制部21所必需的控制程序以及经用户界面10输入的用户定义数据。
用户界面10包括：输入部(未示出)，用于输入控制命令；以及输出部(未示出)，用于输出滚筒式洗衣机的状态信息。用户界面10可以是安装在机壳上部的控制面板。
衣物重量计算部22用于按等级确定容置在滚筒中的衣物重量。具体地说，衣物重量计算部22定义施加到马达M的输入电压的、改变的电压(MV)值，并累加在各相控周期计算的改变的电压值，以确定衣物重量是大还是小。
这里，改变的电压值是施加到马达的电压(其在各相控周期可以改变)与单周期正弦波输入电压之比。
图3(a)和图3(b)分别是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的、改变的电压值计算方法的示例的曲线图。
施加到马达M的输入电压为正弦波输入电压，其从外部提供至滚筒式洗衣机，并且其相位由触发三极管控制。施加到马达M的电压取决于触发三极管如何工作而变化。改变的电压值是电压变化量的比。
例如，当全部单周期正弦波输入电压施加到马达M时，马达以最大速度旋转。此时，改变的电压值设定为100。
当控制正弦波输入电压的相位时，输入电压因而以图3(a)所示的曲线图的形状施加到马达M，图3(a)示出的a部分和b部分对应于单周期输入电压的一半。因此，改变的电压值为50。
另一方面，当输入电压以图3(b)所示的曲线图的形状施加到马达M时，图3(b)示出的a’部分和b’部分对应于单周期输入电压的四分之一。因此，改变的电压值为25。
如上所述，利用上述改变的电压值计算方法计算对于施加到马达M的单周期输入电压的改变的电压值，并且将一直到马达M以定速旋转为止计算出的改变的电压值进行累加，以检测衣物重量。
由衣物重量计算部22累加的、用以检测衣物重量的改变的电压值的总和可被分为从最大值到最小值范围内的预定等级(step)。因此，基于改变的电压值的总和所属的等级来确定衣物重量是大还是小。
例如，改变的电压值总和可被分为基于最大值到最小值的第一至第四等级。当改变的电压值的总和属于第一等级时，则确定容置在滚筒中的衣物重量非常小。另一方面，当改变的电压值的总和属于第四等级时，则确定容置在滚筒中的衣物重量非常大。
应当注意的是，基于改变的电压值的总和划分的等级或者在各等级中的衣物重量检测结果可以由制造商进行各种设定。
即使对于具有较大离心量的相同材料负载，衣物重量计算部22也能够计算马达的每分钟转数中的波动，以精确地检测衣物重量。
具体地说，当马达M达到预定的每分钟转数、并以定速旋转预定时间段时，取决于容置在滚筒中的衣物的离心量，马达的每分钟转数并非均匀地保持。
图4是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的、基于相控的马达的每分钟转数的曲线图。
当通过相控改变的输入电压施加到马达时，马达的每分钟转数根据施加的电压而逐渐增大。在马达的每分钟转数达到预定的每分钟转数(例如108rpm)之后，马达以定速旋转预定时间段。
因此，期望马达以定速旋转的同时以预定的每分钟转数驱动。然而，实际上，马达的每分钟转数取决于衣物的离心量而略微增大或减小。当具有较大离心量的衣物、例如牛仔裤或毛巾容置在滚筒中时，尽管衣物是相同材料负载并且衣物重量较小，马达的每分钟转数中的波动RE也增大。
马达的每分钟转数中的波动RE基于容置在滚筒中的衣物的离心量而变化。具体地说，随着容置在滚筒中的衣物的离心量增大，马达的每分钟转数中的波动RE增大。即使当马达M的每分钟转数增大直到马达以定速旋转时，都是如此。因此，尽管衣物重量较小，但与对于较小重量普通衣物的改变的电压值相比，直到马达以定速旋转为止计算出的改变的电压值都相对增大。
因而，衣物重量计算部22在马达以定速旋转的同时检测马达的每分钟转数中的波动RE，以在每个相控周期累加马达的每分钟转数中的波动RE。此时，计算出的波动可通过各种方法转换为数值。例如，当马达旋转时生成的一个波动设定为1时，马达的每分钟转数中的波动RE就基于波动数而转换。根据马达的每分钟转数中累加的波动，能按等级确定衣物的离心量是大还是小。
如上所述，随着衣物的离心量增大，计算出的改变的电压值增大。因而，衣物重量计算部22可以计算改变的电压值的总和与马达的每分钟转数中的波动的总和之间的差值，并且基于计算出的差值按等级确定衣物重量是大还是小。
图5是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的检测衣物重量的方法流程图。
首先，将待洗衣物放入滚筒中，并通过控制面板输入洗涤操作执行命令。
根据通过控制面板输入的洗涤操作执行命令，将电压施加到马达以驱动马达(S1)。
优选地，马达是具有附加的、用于控制马达转速的减速器的感应马达，但本发明并不限于感应马达。
通过马达的相控来控制施加到马达的输入电压。因而，转速发生变化，因此其内容置衣物的滚筒以预定速度旋转(S2)。
通过包括触发三极管装置的相控电路来进行相控，用于当正弦波输入电压、即单相电源(例如220V/60Hz)施加到马达时改变马达的速度。
因而，触发三极管基于附加的输入脉冲信号以点弧角(firing angle)来控制施加的正弦波输入电压，以将输出电压的大小改变至期望值，从而能改变马达的转速。
随着点弧角增大，电压的大小减小，因此，马达的速度从高速减至低速。另一方面，随着点弧角减小，电压的大小增大，因此，马达的速度从低速增至高速。因而，施加至马达的输入电压能够基于相控而变化。
当正弦波输入电压通过上述相控施加到马达时，在每个相控周期计算改变的电压值(MV)、即施加到马达的电压与单周期正弦波输入电压之比(S3)。
随后，当驱动马达的同时马达的每分钟转数达到预定的每分钟转数(目标RPM)时，控制施加到马达的电压以使马达以定速旋转预定时间段(S4)。
当马达以定速持续旋转时，直到马达的每分钟转数达到预定的每分钟转数(目标RPM)为止将在每个周期计算出的改变的电压值(MV)累加，并基于改变的电压值的总和确定衣物重量是大还是小(S5和S6)。
在马达以定速旋转预定时间段之后，没有输入电压施加到马达，因此马达靠惯性旋转，然后停止。
因而，将马达以定速旋转直到马达停止为止时在每个周期计算的马达的每分钟转数中的波动累加，并基于马达的每分钟转数中的波动确定精确的衣物离心量(S7和S8)。
随后，计算在改变的电压值的总和与马达的每分钟转数中的波动总和之间的差值，以在包括至少一个等级的预定范围内确定衣物重量(S8)。
图6是示出用于根据本发明的滚筒式洗衣机的、基于改变的电压值和每分钟转数中的波动的衣物重量检测的示例的图。
如图6所示，随着用于确定衣物重量的、在改变的电压值的总和与马达的每分钟转数中的波动总和之间的差值增大，用于实验的测试衣物的重量增大。因而，尽管衣物是具有较大离心量的相同材料负载，也能精确检测出衣物重量。
从上述说明中可以明显看出，本发明提供一种滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，其能够计算施加到马达的输入电压的比，以按等级精确地检测容置在滚筒中的衣物重量。因而，本发明具有减小进行洗涤操作时的耗水量以及进行均匀的洗涤操作的功效。
而且，本发明提供一种当马达以定速旋转时能够计算马达的每分钟转数中的波动的滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法，以精确地检测具有较大离心量的相同材料衣物，例如牛仔裤或毛巾的重量。因而，本发明具有提高离心率的检测精度的功效，这是进行脱水操作时所需要的，并因此极大地提高了滚筒式洗衣机的可靠性。
虽然为说明目的已经揭示了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应当了解，不脱离所附权利要求书中揭示的本发明的范围和精神，可进行各种改型、添加及替换。

Claims (9)

1、一种检测滚筒式洗衣机的衣物重量的方法，包括：
第一步骤，将相控输入电压施加到马达；
第二步骤，在每个控制周期计算施加到该马达的电压与单周期输入电压之比，即计算改变的电压值，并确定该马达的每分钟转数是否达到预定的每分钟转数；以及
第三步骤，当该马达的每分钟转数达到该预定的每分钟转数时，累加在该第二步骤计算的改变的电压值，当该马达以预定的每分钟转数定速旋转时，计算该马达的每分钟转数中的波动，以基于所述改变的电压值的总和与计算出的该马达的每分钟转数中的波动来确定衣物重量。
2、如权利要求1所述的方法，其中该第三步骤还包括：
波动累加步骤，累加计算出的该马达的每分钟转数中的波动。
3、如权利要求2所述的方法，其中，在进行波动累加步骤之后，衣物重量检测步骤计算所述改变的电压值的总和与该马达的每分钟转数中的波动的总和之间的差值，以确定衣物重量是大还是小。
4、如权利要求1所述的方法，其中该第三步骤包括：
基于该马达的每分钟转数中的波动，来确定衣物的离心量。
5、如权利要求1所述的方法，其中所述改变的电压值是通过相控施加到该马达的电压与单周期正弦波输入电压之比。
6、一种滚筒式洗衣机，包括：
马达，用于使滚筒旋转；以及
控制单元，用于依据洗涤操作来控制该马达的每分钟转数，并且计算施加到该马达的输入电压与单周期输入电压的比，即计算改变的电压值，以确定容置在该滚筒中的衣物重量，
其中该控制单元包括：
驱动控制部，用于控制施加到该马达的输入电压的相位，以控制该马达的驱动速度；以及
衣物重量计算部，用于在该驱动控制部的每个相控周期计算所述改变的电压值，并累加计算出的各个改变的电压值，直到该马达的每分钟转数达到预定的每分钟转数为止，从而按等级确定衣物重量，
其中当该马达的每分钟转数达到该预定的每分钟转数时，该衣物重量计算部计算该马达的每分钟转数中的波动，并基于所述改变的电压值的总和与计算出的该马达的每分钟转数中的波动来检测衣物重量。
7、如权利要求6所述的洗衣机，其中还包括：
每分钟转数检测传感器，用于感测该马达的每分钟转数。
8、如权利要求6所述的洗衣机，其中该衣物重量计算部基于计算出的该马达的每分钟转数中的波动大小，来按等级确定衣物的离心量。
9、如权利要求6所述的洗衣机，其中所述改变的电压值是通过相控施加到该马达的电压与单周期正弦波输入电压之比。
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