CN102134797B - 一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，属于洗衣机领域。包括如下步骤：1、启动洗衣机注水至设定的电机起始启动水位；2、电脑程控器启动电机旋转一个固定角度后停止；3、电脑程控器的CPU计算电机由起始位置到停止位置时所用的时间；4、重复步骤2-3两至三次，计算出所用时间的平均值，5、重复步骤2-4，同时用在后平均值减去前一次平均值，根据两者的差值判断内桶的状态：差值大于0，则表明内桶未浮起；差值小于0，则表明内桶浮起。本发明利用同样扭矩和转动角度下负荷不同，驱动电机由起始位置到停止位置时所用时间不同的特点确定内桶是否浮起，方法简单，避免了电机异常发热以及齿轮上花键等部件的损坏。

Description

一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法

技术领域

本发明涉及洗衣机领域，具体涉及一种利用水浮力控制内桶上升的浮力洗衣机的内桶浮起状态的检测方法。

背景技术

现有技术中洗衣机的工作方式有多种情况，如图1所示，其中有一种是利用外筒内不断注入的水实现内桶1浮起的离合工作方式。在这种工作方式中，电机直接驱动波轮运转，不需要减速和离合装置。其工作原理是：在内桶1底部设置空腔2和花键槽3，当外筒内的水进到一定水量时，内桶底的空腔能够存储一定量空气而形成空气腔，产生的浮力可将内桶托起，使内桶底部的花键槽脱离电机轴上的花键齿轮4，这样电脑程控器控制的电机仅带动波轮转动，完成正反转洗涤工作，内桶在排水后失去浮力下落，电机轴上的花键齿轮与内桶底的花键槽啮合，此时电机轴的转动就会带动波轮和内桶共同旋转，实现衣物的脱水。此方案能够减轻洗衣机的重量、简化离合装置，降低成本。

但是此类洗衣机存在下述问题，对于利用浮力上浮的内桶，其上升不仅只依靠水量，还与内桶本身重量、浮力室的大小、洗涤衣物量的多少、内桶底部的花键槽与电机轴花键齿轮的啮合紧密度等有关，内桶的上升不能自动控制。如果洗涤时内桶未浮起，内桶底部的花键槽与电机轴上的花键齿轮一直处于啮合状态，此时电机的输出要驱动波轮、内桶以及内桶内的水和衣物一起运转，所需要的动力就增大，即电机运转的阻力变大，此时就有可能使电机出现故障，或是超出电机的额定功率而不能工作。而在内桶浮起时，内桶底部的花键槽脱离电机轴上的花键齿轮，内桶呈漂浮状态，这时电机的输出只需驱动波轮带动桶内的衣物运转，受到的阻力就会明显变小，这不但有利于电机的正常工作还能延长电机的使用寿命。另外，内桶没有浮起时进行洗涤，还会产生较大的噪音，对内桶底部的花键槽和电机轴上的花键齿轮产生破坏。因此，在洗涤前必须判断内桶是否已经浮起，并对未浮起的内桶采取相应的措施使其浮起以完成正常洗涤工作。

发明内容

为解决现有技术中浮力洗衣机的内桶在工作中不能判定是否浮起的问题，本发明提供一种能够确定浮力洗衣机的内桶是否浮起并能对未浮起的内桶进行处理的检测处理方法。具体方案如下：一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、对洗衣机进行注水并设定一个电机起始启动水位，当水到达该起始启动水位时；

步骤2、电脑程控器启动电机旋转一个固定角度后停止；

步骤3、电脑程控器的CPU计算电机由起始位置到停止位置时所用的时间；

步骤4、重复步骤2-3两至三次，计算出所用时间的平均值，

步骤5、重复步骤2-4，同时用在后所得平均值减去前一次所得平均值，利用两者的差值判断内桶的状态，判断方法如下：

步骤51、两者的差大于0，则表明内桶未浮起；

步骤52、两者的差小于0，则表明内桶浮起，进入下一步洗涤程序。

本发明的另一优选方案：当水到达洗涤水位而内桶仍未浮起时，启动设定次数的抖动水流程序，使电机左右旋转3-5次，再运行步骤2-5，以确定内桶是否浮起：

步骤21、如内桶仍未浮起，则电脑程控器向用户发出报警信息；

步骤22、如内桶浮起，则洗衣机补进水至洗涤水位，进入下一步洗涤程序。

本发明的另一优选方案：所述步骤1的设定启动水位为低于洗衣机的洗涤水位且水的浮力不足以浮起内桶时的水位。

本发明的另一优选方案：所述电机每次启动的扭矩大小一样。

本发明的另一优选方案：所述电机的运转方向为顺时针方向。

本发明的另一优选方案：所述步骤52中优选方式为，当连续两次相减的结果都小于0时，才给出内桶浮起的信息。

本发明的另一优选方案：所述步骤52中，当第一次出现差值小于0时，即保留被减数为固定被减数，后续测得的时间仅与固定被减数相减。

本发明利用电机在施加同样扭矩和同样的转动角度的情况下，负荷不同，驱动电机由起始位置到停止位置时所用的时间不同的特点，确定内桶是否浮起。如内桶未浮起时，电机在转动过程中不但要驱动波轮带动水旋转还要驱动啮合的内桶旋转，电机就需要用更多的时间由起始位置到达停止位置，而在同样条件下，内桶浮起后，电机只需要驱动波轮带动桶内的水和衣物旋转即可，此时电机的负荷大大降低，在转动同样的角度下，电机由起始位置到停止位置将花费更少的时间，利用两种状态下电机转动所用时间的不同即可明确得知内桶是否浮起。为防止出现误差，本方案还进一步采用多次旋转电机求平均值的测试方式，以得到精确的测试结果。本方案大大延长了洗衣机电机的寿命，避免了电机在内桶未浮起时继续工作的问题，降低了电机的功耗和发热量。利用抖动水流程序来克服内桶上花键槽与驱动轴上花键齿轮的啮合力，加速了内桶的上浮。本方案测试过程简单，不需要增加新的设备，帮助洗衣机主控程序了解当前内桶的沉浮状态，为全自动洗衣控制提供了方便。

附图说明

图1现有技术中浮桶洗衣机的结构示意图。

图2本发明的实施例1的判断过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，由于洗衣机是浮桶式结构，内桶1底部有一空气室2，当洗衣机进水时，如果进的水产生的浮力不足以将内桶以及里面的衣物浮起，内桶上的花键槽3与电机轴上的花键齿轮4一直处于啮合状态，此时如果启动电机运转，电机不仅要驱动波轮带动内桶中的水以及衣物运转，还要带动内桶一起运转，所需要的力矩很大，即电机运转的阻力变大。如果继续进水，当进入的水产生的浮力足够大，能将内桶以及里面的衣服浮起时，内桶底部的花键槽脱离电机轴上的花键齿轮，内桶漂浮起来，呈自由漂浮状态。这时启动电机只需驱动波轮带动内桶中的水和衣物运转，电机的阻力就会明显变小。因此，如果给电机相同的启动转矩，运转相同的角度，电机在阻力不一样的时候，所用的时间是不一样的。阻力大时，相同的启动转矩，运转相同的角度，所需的时间长，相反，阻力小时，运转相同的角度所需的时间就会缩短。当内桶漂浮起来后，即使水不断注入，电机在相同的启动转矩，运转相同的角度，所需的时间也基本会保持不变。这时只需连续测出电机运转相同的角度时时间的变化，就可以判断出内桶是否浮起。

本方案设定一个电机起始启动水位，电机起始启动水位是指一个既可以减轻电机的发热又保证进水到该水位时内桶不会浮起的水位。该电机起始启动水位需要低于洗衣机设定的洗涤启动水位，这个水位高度根据洗衣机桶的大小会发生变化，需要根据不同的洗涤容量事先测得，一般是2或3水位。将电机以顺时针方向进行旋转一个角度后停止，记录电机由启动位置运转至停止位置所用的时间。将电机以顺时针旋转是因为多数洗衣机注水时，水流会以顺时针的方向在桶内流动，因此将电机设定为以顺时针方向转动，能够减少外界因素对电机转动的影响，减少电机过热的情况。间隔一段时间后，此间隔时间一般为200ms-500ms，继续驱动电机以相同的扭矩旋转同样的角度，并记录每次使用的时间，然后利用后一次测得的时间减去第一次或前次测得的时间，根据差值的大小即可确定内桶是否浮起。由于起始启动水位时内桶未浮起(此是专门设定)，因此电机此时的负荷大，需要同时带动内桶和水进行旋转，转过规定的角度所花费的时间也相对较长。而电机在第二次旋转时，由于测量过程中洗衣机的注水一直未停止，这时就可能出现两种情况：

1、洗衣机内增多的水还不够将内桶浮起，此时测得的电机转过同样角度所花费的时间相对第一次或前次有所增加，但增加范围不大，所以第二次的时间减去第一次或前次的时间所得差会大于0，表明内桶未浮起。

2、洗衣机内不断增多的水已经将内桶浮起，此时电机的转动只需要带动水旋转，大大减轻了负荷，因此电机转过相同角度所用时间比第一次或前次短，用第二次的时间减去第一次或前次的时间所得差值会小于0，表明内桶已经浮起。这就是本方案的基本工作过程和原理。

为减小上述确定过程的误差，可以重复上述判断步骤2-3次求平均值，以取得更精确的判断结果。当洗衣机内的水到达洗涤水位而还不能确定内桶是否浮起时，则停止进水，洗衣机电脑程控器会运行抖动水流程序，即驱动电机以慢速左右旋转3-5圈以克服内桶与外桶上齿轮之间的啮合力，帮助内桶上浮，在此过程中继续前面的测量步骤，并将测得的时间与前面作为被减数的时间进行比较，以同样的判断方式确定内桶是否浮起。如果判定结果为浮起，则继续注水至洗涤水位，以准备进入下一个洗涤程序；如果判定结果是内桶仍未浮起，则电脑程控器发出报警信息通知用户或服务人员。上述抖动水流程序可以运行2-3次，以确保内桶在未出现故障的情况下浮起。

为保证测得的结果准确，当第一次出现差值小于0时，即将此时的被减数当作固定被减数，以后测得的时间都去减固定被减数，当连续出现两次或以上的差值都小于0时，才判断内桶已经浮起。

实施例1：

如图2所示，为本方案的工作流程，洗衣机进水至电机起始启动水位2时，以0.2-0.6N.m的转矩(此N.m值根据整机的结构不同而不同)使电机运转一个固定的角度，记录使用的时间(本方案采用运转120°，用芯片里面的内部时钟计时，数值一般在500-1000ms范围之内)，重复上述过程并保持转矩和角度不变，利用后一次测得的时间减去前一次测得的时间。这里为保证测量时间的精确，每次测得的时间可以取几次转动时间的平均值Tn＝1/N∑Ti，Tn为几次测得的平均时间，n为测试次数，再利用后一次的平均值与前一次的平均值进行相减，即Tn-(Tn-1)，这样会大大提高结果的准确率。所得结果小于0时，此时测得的Tn-1为固定被减数，重复前述方法测量几次，每次都用新测得的平均值Tn去减固定被减数Tn-1，当有两次以上的结果小于0时，确定内桶浮起，继续补水至洗衣机的洗衣水位，为下一步洗涤工作做好准备。

当结果大于0，表明内桶未浮起，当注水至洗涤水位时还无法判定内桶是否浮起，则运行几次抖动水流程序，本方案设定三次，每次抖动水流程序运行完毕都再执行一次上述时间测量方法，如果出现结果小于0的情况，表明内桶已经浮起，则进行补水至洗涤水位。如果三次抖动水流后，时间相减的结果还是大于0，则电脑程控器发出报警信息，以提醒用户或服务人员。

Claims (5)

1.一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、对洗衣机进行注水并设定一个电机起始启动水位，当水到达该起始启动水位时；

步骤2、电脑程控器启动电机旋转一个固定角度后停止；

步骤3、电脑程控器的CPU计算电机由起始位置到停止位置时所用的时间；

步骤4、重复步骤2-3两至三次，计算出所用时间的平均值，

步骤5、重复步骤2-4，同时用在后所得平均值减去前一次所得平均值，利用两者的差值判断内桶的状态，判断方法如下：

步骤51、两者的差大于0，则表明内桶未浮起；

步骤52、两者的差小于0，则表明内桶浮起，进入下一步洗涤程序；

测量过程中洗衣机的注水一直未停止；

所述电机每次启动的扭矩大小一样；

所述电机的运转方向为顺时针方向。

2.如权利要求1所述的一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，其特征在于，当水到达洗涤水位而内桶仍未浮起时，启动设定次数的抖动水流程序，使电机左右旋转3-5次，再运行步骤2-5，以确定内桶是否浮起：

步骤21、如内桶仍未浮起，则电脑程控器向用户发出报警信息；

步骤22、如内桶浮起，则洗衣机补进水至洗涤水位，进入下一步洗涤程序。

3.如权利要求1所述的一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，其特征在于，所述步骤1的设定启动水位为低于洗衣机的洗涤水位且水的浮力不足以浮起内桶时的水位。

4.如权利要求1所述的一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，其特征在于，所述步骤52中优选方式为，当连续两次相减的结果都小于0时，才给出内桶浮起的信息。

5.如权利要求4所述的一种利用时间差判断内桶起浮状态的检测方法，其特征在于，所述步骤52中，当第一次出现差值小于0时，即保留被减数为固定被减数，后续测得的时间仅与固定被减数相减。