发明内容:
本发明的目的是提供一种洗衣机偏心检测控制方法和检测控制系统、脱水方法和脱水系统;所述提供的技术方案不仅精确检测偏心,同时控制减小偏心,从而达到平衡偏心、减小震动和减小噪音的目的。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种洗衣机的偏心控制方法,用于包括带平衡环的滚筒洗衣机的偏心控制;所述方法包括:
多次测量设置在滚筒洗衣机滚筒中的偏心块的偏心数据;
选取所述偏心数据中的测量点,确定偏心块的实际偏心数据;
确定衣物的实际偏心值;
通过所述测量点和衣物的实际偏心值确定减小所述滚筒洗衣机偏心的控制参数的数值。
本发明提供的一种洗衣机的偏心控制系统,包括:
检测单元,采集偏心块的偏心数据,获取偏心数据测量点,确定实际偏心块和衣物的偏心值;
控制单元,通过洗衣机平衡环内的钢球相对于实际衣物偏心的角度控制洗衣机的电机速度和加速度,确定控制参数;使得的平衡环钢球在达到相对洗衣机滚筒无相对运动前,运动到衣物偏心的对面位置上,洗衣机在偏心最小的状态下运行。
本发明提供的一种洗衣机的脱水方法,用于包括平衡环和滚筒的洗衣机脱水控制;包括:
多次测量设置在滚筒洗衣机滚筒中的偏心块的偏心数据;
选取所述偏心数据中的测量点,确定偏心块的实际偏心数据;
确定衣物的实际偏心值;
通过所述测量点和衣物的实际偏心值确定减小所述滚筒洗衣机偏心的控制参数的数值;
通过所述控制参数确定洗衣机的脱水控制曲线。
本发明提供的一种洗衣机的脱水系统,包括:
检测单元,采集偏心块的偏心数据,获取偏心数据测量点,确定实际偏心块和衣物的偏心值;
控制单元,通过洗衣机平衡环内的钢球相对于实际衣物偏心的角度控制洗衣机的电机速度和加速度,确定控制参数;使得的平衡环钢球在达到相对洗衣机滚筒无相对运动前,运动到衣物偏心的对面位置上,洗衣机在偏心最小的状态下运行;和
脱水曲线生成单元,根据获取所述控制单元中的控制参数,确定达到脱水速度前的电机升速过程。
和最接近的现有技术比,本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明提供的技术方案较为准确的检测了洗衣机的偏心并加以控制;
2、本发明提供的技术方案通过准确的控制偏心使得洗衣机在脱水时,震动小,噪音小;
3、本发明提供的技术方案延长洗衣机寿命;
4、本发明提供的技术方案通过补偿控制保证准确的检测洗衣机的偏心数据;
5、本发明提供的技术方案在即便是少量的无法正常分布均匀的衣物也可轻松安静地脱水,解决滚筒机少量衣物不脱水的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
实施例1:
如图1-8所示,本例的发明提供了一种洗衣机偏心检测控制方法和检测控制系统、脱水方法和脱水系统;洗衣机偏心控制方法,用于包括带平衡环的滚筒洗衣机的偏心控制;如图1所示,所述平衡环包括同轴设置的钢球环3和盐水环2;所述钢球环中设有若干沉浸在硅油中的钢球4。
本申请利用分布时衣物偏心转速与钢球转速的偏差,经数据处理,精确感知衣物的实际偏心。根据所控制钢球在不同滚筒转速下运动状态,控制钢球主动平衡衣物的偏心,将整个滚筒的偏心状态达到最小,达到脱水静音的目的。即便是少量的无法正常分布均匀的衣物也可轻松安静地脱水,解决滚筒机少量衣物不脱水的问题。
所述控制方法包括:
步骤s101:多次测量设置在滚筒洗衣机滚筒中的偏心块的偏心数据;
步骤s102:选取所述偏心数据中的测量点,确定偏心块的实际偏心数据;
步骤s103:确定实际衣物的偏心值;
步骤s104:通过所述测量点和衣物的实际偏心值确定减小所述滚筒洗衣机偏心的控制参数的数值。
将任意重物点放置在所述滚筒中,模拟衣物洗涤时的产生的偏心;所述滚筒旋转一周的时间,至少获取一次,这样测到数据准确,否则会丢失数据;所述偏心数据通过检测洗衣机的电机转速确定。所述偏心数据采用所述滚筒转一周内的最大速度与最小速度的偏差值。电机转速是变频驱动板通过霍尔电机或测速电机等方式测得的。电机的控制系统可以精确测知其转子的位置或者可以准确知道滚筒转过一周的时间。由此可以测得滚筒一周内的实时速度,测出一周内的最大最小速度的差值,以此差值作为偏心对应的数据。
根据实测数据得知,测得的综合洗衣机偏心值是按一定的规律周期变化的,但并不是正弦规律。原因是钢球在环内运动中有上升及下降两个阶段,相对于衣物偏心的角速度是不一样的。
为了精准控制洗衣机,必须找到合适的测量点测量,再跟标准的偏心块的数据对比,得出准确的偏心值。理论上,查找洗衣机的偏心数据的波峰或波谷比较好实现,可以取波峰或波谷点作为测试点,实际测试中,效果还算理想,但因为电机控制及外界干扰的原因,有时会测到变化较大的数据,影响了对系统的精确控制,造成振动大甚至移位现象。即使增加了有最高限制值保护,但整机振动效果不好。为了安全考虑,避免此类现象,采用该周期的偏心数据平均值作为实际偏心块偏心值,这样虽然不够精准,但可以弱化异常数据的影响,使总体性能稳定。图4是按平均值法测得的不同偏心块重量下不同偏心下计算后得到的数据,从结果看,完全可以准确区分各种偏心,同时波峰及波谷值也参与控制,保证不会因为误判造成移位等不良后果。如图4所示,偏心值与滚筒的重量有一定的函数关系,实际应用中可根据实测数据,转化为数据表格的形式,通过查表方法来确定衣物偏心范围。
理论上,在滚筒运转过程中,衣物造成的偏心相对于滚筒的位置是不变的,这一偏心对于滚筒速度的影响是固定的。平衡环中的钢球4在分布转速下,是随着滚筒转动而运动的,相对于滚筒的位置是在变化的,这一变化会受到速度、环境温度等外界因素的影响。对于整个系统来讲,最终影响系统振动的偏心是衣物偏心、钢球4及盐水综合的结果。
在分布速度下的匀速转动过程中,衣物偏心相对于滚筒是不动的,钢球4及盐水是在按一定的相对角速度做运动的。某一时刻测得的偏心值是二者的叠加。此偏心数据是以一定的周期变化的,这一周期就是钢球相对于衣物偏心的位置变化周期。
因随着滚筒重量即衣物重量的增加,同一偏心量测得的偏心所对应的数据是不同的,要想得到准确的偏心值,必须知道衣物重量,因此在测量偏心值前需要衣物称重环节。在知道衣物重量的前提下,再根据事先建立偏心块的偏心数据表;根据所述衣物的实际重量查找与其重量相同的所述偏心块所对应的偏心数据;将所述偏心数据表存储在存储器中,所述存储器设置在洗衣机的控制芯片上或者设置在外设的终端中。如图4所示,不同滚筒与衣物总和的重量,测出不同的偏心数据图,其中横坐标为偏心重量,纵坐标为偏心值。
如图7所示,偏心检测思路:按一定间隔采集偏心数据,找波峰或波谷位置,进而找到一个完整的偏心值变化周期,这时就知道了钢球运行周期和钢球的位置,再根据这些数据进行后期的系统控制。在寻找完整周期的时候,判断当前偏心值是否大于前一偏心值;若判断为大于,则判断是否是初次判断,若是初次判断,则设置当下次判断当前洗衣机偏心值大于前一偏心值时已是非初次判断的标志;并设置当前偏心值的上升为先标志;判断此后的测量到的偏心值是否依旧为上升先标志,如果测量到的偏心值一直是上升先标直到偏心值下降找到第二偏心峰值,在偏心值一直上升的阶段中,存入钢球偏心第一次最大时刻T1;若初次判断当前偏心值大于前一偏心值之后,测量到的偏心值开始下降,则存钢球偏心第二次最小时刻T1;若不是初次判断则直接判断此后的测量到的偏心值是否依旧为上升先标志。
若当前偏心值小于前一偏心值,则判断是否是初次判断,若是初次判断,则设置当下次判断当前偏心值小于前一偏心值时已是非初次判断的标志;并设置当前偏心值的下降为先标志;判断此后的测量到的偏心值是否依旧为下降先标志,如果测量到的偏心值一直是下降先标直到偏心值上升找到第二偏心峰值,在偏心值一直下降的阶段中,存入钢球偏心第一次最小时刻T2;若初次判断当前偏心值小于前一偏心值之后,测量到的偏心值开始上升,则存钢球偏心第二次最大时刻T2;若不是初次判断则直接判断此后的测量到的偏心值是否依旧为下降先标志。测量完成,周期为T2-T1或T1-T2;确定升速时刻。
经过上述检测后,还只是准确知道了衣物偏心的大小,如何能够以最小的振动控制洗衣机平稳运行,还包括以下步骤:
控制偏心:通过电机速度及加速的控制,找到合适的控制参数,使钢球在达到相对滚筒无相对运动前,运动到衣物偏心的对面位置上,从而抵消一部分衣物偏心,使整个系统在最小的偏心下高速平稳运转。所述控制参数包括滚筒的升速角度和滚筒的加速度。
在测完偏心后,根据实际衣物偏心值找到钢球4相对于衣物偏心的角度以固定的加速度开始升速,用检测单元监测测得的实时偏心数据,同时还可以在滚筒及洗衣机壳体上设有振动传感器探头,用测振仪器测量实际的振动情况;找到某一加速度下的最合适的升速角度。
在测完偏心后,根据实际衣物偏心值找到钢球相对于衣物偏心的所述角度以不同加速度开始升速,用检测单元监测测得的实时偏心数据,同时还可以在滚筒及壳体上设有振动传感器探头,用测振仪器测量实际的振动情况。找到所述角度下的最合适的加速度。
所述控制参数的数值使得所述滚筒在转动时避开其共振点。
对于洗衣机的运行,会存在固定的一个或几个共振点,所以在控制过程中要加以处理,
在共振点
附近要快速通过,在非共振点处保持恒速脱水。
平衡环洗衣机在150~300RPM附近会有一共振点,此时滚筒扭动及振动比较大。所以在根据找到的合适的控制参数时,要结合这一阶段的特点,兼顾振动机扭动,找到合适的角度及加速度。
找到合理参数后,可以顺利通过150~300RPM的振动区间,再经过控制参数确定的几个台阶的升速,达到最终的脱水转速。一般在高速阶段还会有个共振区域,实际调试中也要避免在此速度范围内停留。
通过补偿控制方式弥补对获取偏心数据的偏差影响。电机温度在额定的范围内,电机的速度控制精度可以达到设计要求,但如果电机温度过高,电机速度控制会达不到设计要求,所以偏心数据也会与正常温度下的偏心的数据有一些偏差。调试过程中,对于电机高温的情况要做些补偿。具体做法:先测出不同电机温度下,各档位(一般以100g为一档)偏心的实测数据,找到其与正常温度下的相应偏心数据的偏差,将此对应关系作成数据表,在实际分布测偏心的过程中根据不同温度对偏心作出补偿。如:试验测得常温30℃时200g偏心对应值为33,100℃时的200g偏心值为39,这样在实际测试中,若温度为100℃,则实际参与控制的偏心值=(实测的偏心值-6)。
平衡环周围的环境温度对硅油的粘稠的有影响,进而会影响钢球的运行周期。正常情况下周期判断是根据实际的偏心数据曲线测峰峰或谷谷之间的时间来得的,温度不会影响周期测量,但为了异常情况,如干扰等原因造成峰值判断不准时,需加入一个周期范围限制值,当测试周期超出范围时以限制值来进行数据处理,这时就要加入环温的补偿,即根据环温来设定钢球周期限定值。如常温度下,钢球的周期范围在13~16s之间,环温60℃时的钢球周期为11~13s之间。
洗衣机偏心控制系统,包括:
检测单元,采集偏心块的偏心数据,获取偏心数据测量点,确定实际偏心块和衣物的偏心值;
控制单元,通过洗衣机平衡环内的钢球相对于实际衣物偏心的角度控制洗衣机的电机速度和加速度,确定控制参数;使得的平衡环钢球在达到相对洗衣机滚筒无相对运动前,运动到衣物偏心的对面位置上,洗衣机在偏心最小的状态下运行。
所述检测单元包括:
数据采集单元,用于采集电机的转速和实际衣物重量;
数据处理单元,获取并处理电机的转速数据,确定洗衣机偏心块的偏心数据;确定偏心数据的测量点,确定偏心块的实际偏心数据;根据衣物的实际重量和偏心块的偏心数据确定衣物实际偏心值;和
补偿单元,弥补对获取偏心数据的偏差影响;
所述控制单元包括:
主控单元,根据获取所述检测单元中确定的衣物实际偏心值,确定平衡环内的钢球相对于衣物偏心的角度并以不同的电机转速和加速度进行升速;和
数据处理单元,获取主控单元中的电机的转速和加速度;通过处理电机转速,确定洗衣机的偏心值;查找最小洗衣机偏心值、最小洗衣机偏心值对应的转速和加速度。
所述洗衣机脱水方法,其流程如图6所示,用于包括平衡环和滚筒的洗衣机脱水控制;包括:上述实施例中控制方法所有的步骤和数据处理;
多次测量设置在滚筒洗衣机滚筒中的偏心块的偏心数据;
选取所述偏心数据中的测量点,确定偏心块的实际偏心数据;
确定衣物的实际偏心值;
通过所述测量点和衣物的实际偏心值确定减小所述滚筒洗衣机偏心的控制参数的数值;
还包括步骤:通过所述控制参数确定洗衣机的脱水控制曲线。
其中,由于步骤s101-s103,与控制方法中的实施例中的相同,在此就不作赘述。
根据确定的所述控制参数的数值对电机进行控制,并通过洗衣机的振动区间,达到洗衣机的脱水转速,从而进行脱水。因洗衣机的振动与整机机械结构有直接关系,实际调试中要注意共振点的处理。通过结构解析及整机测试,找到合适的甩干曲线,使洗衣机在各转速下平稳安静运行。
洗衣机脱水系统,包括:上述控制系统和控制系统中的所有单元;包括:
检测单元,采集偏心块的偏心数据,获取偏心数据测量点,确定实际偏心块和衣物的偏心值;
控制单元,通过洗衣机平衡环内的钢球相对于实际衣物偏心的角度控制洗衣机的电机速度和加速度,确定控制参数;使得的平衡环钢球在达到相对洗衣机滚筒无相对运动前,运动到衣物偏心的对面位置上,洗衣机在偏心最小的状态下运行;
所述检测单元包括:
数据采集单元,用于采集电机的转速和实际衣物重量;
数据处理单元,获取并处理电机的转速数据,确定洗衣机偏心块的偏心数据;确定偏心数据的测量点,确定偏心块的实际偏心数据;根据衣物的实际重量和偏心块的偏心数据确定衣物实际偏心值;和
补偿单元,弥补对获取偏心数据的偏差影响;
所述控制单元包括:
主控单元,根据获取所述检测单元中确定的衣物实际偏心值,确定平衡环内的钢球相对于衣物偏心的角度并以不同的电机转速和加速度进行升速;和
数据处理单元,获取主控单元中的电机的转速和加速度;通过处理电机转速,确定洗衣机的偏心值;查找最小洗衣机偏心值、最小洗衣机偏心值对应的转速和加速度。
此外,还包括:
脱水曲线生成单元,根据确定的控制参数,确定在达到脱水速度前的电机升速过程并生成脱水曲线。
如图2-3所示,500克偏心筒重与衣物总重10千克时偏心试验数据图,横坐标为电机转速,纵坐标为偏心值:根据上述控制方法控制偏心;当分布电机转速达到100RPM时,延时3s开始偏心检测,检测方法及过程如上述所述,当捕捉到两个波谷时,就可得出钢球运行周期,本次周期内的偏心最大最小值及平均值。
此方法在测量时,峰值是延时了一个采样周期+峰值维持周期测得的。但这并不影响测量结果。最大偏心值为31,最小偏心值为17,平均偏心值为24。
图3只列出一种情况,还有如果3s后遇到偏心上升阶段,将会测得峰峰值,检测过程相同。
测得偏心后在波谷点钢球相对于偏心块转过的30°开始以加速度20,即每秒升20转,开始升速至160RPM,在此速度下维持10s后已加速度10开始升速至300RPM,在此阶段维持20s后开始接下来的阶梯升速阶段,一般取加速度20,洗衣机的高速共振点在1000转左右,所以滚筒仅在900RPM及1130RPM处停留,此共振区间以加速度60快速通过。这些参数是通过大量实验后确定的。在实际衣物脱水的情况下,此系统在160~300RPM区间会有一个类似共振的现象发生,因此通过扭动判断进行处理,。
按下面表格式进行试验,振动结果可以是测试仪测量的结果,也可是电机的速度达到300时测量的速度偏差值,由图5可看出,到达300RPM时偏心数据曲线已基本平直,说明钢球相对运动已不明显,以此判断振动是否理想是可行的。各种衣物重量即筒重,空筒0kg、1kg、2kg……的情况都要测试,因为筒重不同,同一偏心量对应的偏心值是不同的。
空筒、加速度为10时的测量结果
空筒、加速度为20时的测量结果
根据上面的描述,构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外,本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白,可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容,并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解,可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的服务器、客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如,PC程序和PC程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在PC可读介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的PC来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。