CN104918531A - 具有电压编码布线的电器锁 - Google Patents

Abstract

一种用于电器的锁定系统，其提供用于机盖关闭和机盖锁定的多个检测开关(24,30,31)，所述锁定系统将开关状态编码为单信号线(42)上的不同电压来降低线束成本。

Description

具有电压编码布线的电器锁

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年1月17日提交的美国临时申请61/753,476的权益，该美国临时申请通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及洗衣机等，具体涉及减少布线的锁组件。

背景技术

在洗衣机旋转周期内，通过在转筒中高速旋转衣服来将水从湿衣服上离心地除去。为了降低用户受伤的可能性，在旋转或搅动周期中的任一期间，当转筒运转时，必须防止用户接触到转筒。

一种保护用户不接触旋转筒的方式是使用用于洗衣机机盖的电锁闩。在旋转周期内以及旋转周期之后转筒逐渐停止所需的时期内，锁闩将机盖保持和锁定在关闭位置。该锁闩可通过热电元件，例如双金属片或蜡电机操作。然而，优选地，可将快动电磁阀或电动机用于锁定机构，从而当转筒已停止时允许快速接触到衣服。电动机或双稳态电磁阀可以接收第一极性电脉冲来锁定机盖以及第二极性电脉冲来解锁机盖，从而在稳态下节约电力。

为了防止锁定失败，已知的做法是放置与电致动器串联的机盖开关，以在机盖打开时防止锁定动作。该机盖开关可以配有“锁定开关”来指示锁的闩与门锁扣接合。然后将锁定开关与洗衣机电机串联放置，或连接到洗衣机控制器上来防止在机盖未适当锁定时激活旋转周期。机盖关闭开关和机盖锁定开关一起提供了某种保障：在向洗衣机机构施加电力之前机盖应适当关闭和锁定。

最近，通过提供检测锁的锁定状态和解锁状态两者的不同的开关，提供了改进的防止锁干预。不同的开关提供了检测锁定机构卡住的能力，防止锁定机构在锁定状态与解锁状态之间的全移动，例如还可指示锁被干预或损坏。

这些额外的开关要求在锁定机构与电器控制之间的单独的独立电导线，这增加了线束的成本和制造的复杂性。

发明内容

本发明通过将这些物理上不同的开关的多个状态编码成可通过单一导线传达的独特的电平，显著降低了将多开关电器锁连接至电器控制器所需的成本。该信号可以在电器控制器上通过模拟数字转换器进行解码。

具体地，在一个实施例中，本发明提供用于电器的门的门锁以及能在解锁位置和锁定位置之间移动以锁定门的门锁定元件。门位置开关被定位成感测门的关闭，并且锁定传感开关被定位成感测处于锁定位置的门锁定元件。各自具有不同的独特的值的第一和第二电阻器各自附接至门位置开关和锁定传感开关中的相应其中一个，使得相应开关控制流过相应附接的电阻器电流，所述第一和第二电阻器与信号线通信，以提供随着门位置开关和锁定传感开关的状态而变的流过信号线的独特的电流。

因此本发明的至少一个实施例的特征是通过单一的线准确地传送门关闭和门锁定开关的状态作为不同的电流或电压。

门锁可以进一步包括解锁传感开关和第三电阻器，所述解锁传感开关具有指示门锁定元件处于解锁位置的状态，所述第三电阻器具有与第一和第二电阻器不同的独特的值，所述第三电阻器附接至控制流过第三电阻器的电流的解锁传感开关。第一、第二和第三电阻器可以与信号线通信，以提供随着门位置开关、锁定传感开关和解锁传感开关的状态而变的流过信号线的独特的电流。

因此本发明的至少一个实施例的特征是在不会过度增加线束成本的情况下允许冗余开关信号。

门锁可以进一步包括电致动器，电致动器在没有电源的情况下保持其状态，与门锁定元件通信，以通过致动线接收电力从而使门锁定元件在所述解锁与锁定位置之间移动。在一个实施例中，致动元件可以是双稳态电磁阀或电动机。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供必要的锁定和解锁确认信号，允许在门锁中使用高能效的致动器。

第一、第二和第三电阻器可以各自分别与门位置开关、锁定传感开关和解锁传感开关中的一个串联连接，并且其中串联连接的电阻器和开关共同并联连接至信号线。可选择地，第一、第二和第三电阻器中的每一个均可以分别与门位置开关、锁定传感开关和解锁传感开关中的其中一个并联连接，并且并联连接的电阻器和开关共同串联连接至信号线。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供用于编码信号线上的组合信号的独立开关的灵活互连。

门锁可以进一步包括传感电阻器，所述传感电阻器接收来自信号线的电流以生成与该电流成比例的电压。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供可以解码成开关状态的输出电压。

所述传感电阻器可以处于壳体中。

因此本发明的至少一个实施例的特征是通过将电流转换成壳体内的电压并通过线束将电压传送至高电阻输入来将线束电阻的效应降到最低。

第一、第二和第三电阻器可以各自大于或等于第一、第二和第三电阻器中的次低电阻值的两倍。

因此本发明的至少一个实施例的特征是接近提供所编码状态之间的良好抗扰度的二进制编码系统。

每个电阻器值可以小于1000欧姆。

因此本发明的至少一个实施例的特征是提供一种低阻抗电阻分压器以更好地免除电子干扰。

门位置开关、锁定传感开关和解锁传感开关中的每一个均能被独立地进行机械操作。

因此本发明的至少一个实施例的特征是对可能具有很多组合状态的开关进行编码。

门传感开关、锁定传感开关和解锁传感开关中的每一个均可以是单极单投开关，分别在门关闭、锁处于锁定位置和锁处于解锁位置时所述单极单投闭合。

因此本发明的至少一个实施例的特征是采用这样的开关，所述开关在断开状态下发生故障会促使电器安全操作。

在详细说明本发明的实施例之前，应当理解的是，本发明不限于其应用于以下描述中所述或附图中所示的构造的细节和部件的布置。本发明能够进行其他实施例，并能通过各种方式实施或实现。而且，应理解的是，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应视为限制。“包括”和“包含”及其各种变型的使用意在涵盖其后所列项及其等同物以及附加项及其等同物。

附图说明

图1是本发明的用于洗衣机等的锁闩的简化图，示出了机盖位置传感器、锁定和解锁开关以及电致动器的布置，所述电致动器移动闩从而与机盖上的锁扣接合，通过单一导线感测机盖的位置(参考电压电平)；

图2是用于将开关状态编码成电压电平的编码电路的第一实施例的示意图；

图3是与图2类似的可选的实施例的图，示出了这两个开关和所编码开关状态的电流感测；

图4是与图2类似的图，示出了可选的布线系统；以及

图5是本发明的一个实施例的示意图，其中例如电机的电致动器可以在通过与用来感测开关位置的布线相同的布线受控。

在详细说明本发明的实施例之前，要理解的是，本发明不限于其应用于以下描述中所述或附图中所示的结构的细节和部件的布置。本发明能够有其他实施例，并能通过各种方式实施或实现。而且，应理解的是，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应视为限制。“包括”和“包含”及其各种变型的使用意在涵盖其后所列项及其等同物以及附加项及其等同物。

具体实施方式

现在参见图1，现有技术的锁闩10可与电器12一同工作。所示的滚筒式洗衣机具有门14，该门可以打开和关闭来选择性地露出由电机18操作的内部转筒16。本发明还考虑到在顶部装载型洗衣机中使用。

门14可以在一个边缘铰接并且在相对边缘保持锁扣20，所述锁扣具有环路部22，所述环路部可以穿入电器12的外壳来被保持在电器12的外壳中的的锁闩10所接收。当门14关闭时，锁扣20的环路部22可以激活门位置检测器，在此情况下，电动门开关24(例如，单极单投开关或簧片继电器)指示门是关闭的。当门14是开的时候，在此情况下，门开关24可以是开着的常开开关，并在门14关闭时，门开关24是关闭的常开开关。还可以使用用于检测门关闭的其他间接机构。

当门14关闭时，电信号可以提供至致动器26，例如双稳态电磁阀或永磁体直流电机，以驱动闩28经过环路部22来锁定门14以防打开。当门被如此锁定时，附接到闩28上的机械元件还可以激活锁定开关30。锁定开关30配置成当门14被解锁时电断开，当门14被锁定时电闭合。

当门被解锁时，附接到闩28上的机械元件还可以激活复位开关(homeswitch)31。当门14被锁定时，复位开关31配置成电断开，当门14被解锁时，复位开关31配置成电闭合。一般来讲，但也不总是这样，锁定开关30和复位开关31的状态将是相反的。

开关24、30和31中的每个可以是单极单投开关，所述开关串联连接至一组相应的唯一对应开关24、30和31中每个的电阻器32、34和36。串联连接的开关(24、30和31)和电阻器(32、34和36)可以一起并联连接到节点39。传感电阻器47具有连接至节点39的一端和连接至基准电压来提供分压器编码网络38的另一端。驱动电压40可以通过电源导线82被施加到编码网络38的一侧，并且节点39可以连接至单信号线42上来向电器12内的微控制器44的模拟数字转换器52输入。

开关24、30和31中的每个以及电阻器32、34、36和47与致动器26一起可以保持在壳体43中来提供一体锁定机构。

一般来讲，微控制器44将包括计算机处理器46，计算机处理器与以非瞬态形式保存程序的存储器48通信来基于从本领域公知的电器控制旋钮接收的信号控制包括电机18和电器显示器在内的一般电器功能。在此方面，微控制器44可以包括与电器12的其他元件通信的通用输入和输出电路50并且尤其是接收信号线42的模拟数字转换器52的输入。一般来讲，当门14打开时，通过微控制器44执行的程序将暂停电器12的操作，在电器操作的某些周期内所述程序将提供门14的锁定，并且如果锁定未检测到，则所述程序将暂停电器12的操作。以下将讨论的干预的检测也会引起电器12操作的暂停。例如，如果在致动器26已被通电之后未检测到开关30的信号，这样的干预可显示。

现在参见图2，在一个实施例中，电阻器32、34和36处于近似二进制序列中。因此，例如，电阻器32可以是100欧姆，电阻器34可以是200欧姆，电阻器36可以是500欧姆。在本示例中应当理解的是，无需精确的二进制值并且只要阻值保持近似所述比例和/或符合标准电阻值，这些电阻可以调整。

如上所述，在一个可能的操作模式中，编码网络38可与电压源45(交流或优选直流)和传感电阻器47串联放置，传感电阻与编码网络38的有效总电阻一起形成分压器。当不同的开关24、30和31断开和闭合时，在传感电阻器47与编码网络38之间的节点49处的的与模拟数字转换器52通信的电压将根据开关关闭组合而独特地改变。

下表示出了本实施例的编码：

表一

应当理解的是，上表仅示出了开关24、30和31的合法状态(每个状态代表一行)，但独特的电阻值还可提供附加的非法状态(例如，锁定开关30和复位开关31具有相同的状态，或者当机盖打开时锁定开关30被锁定)。通过检测这些非法状态，本系统能够检测各种故障。每个状态提供独特的且不同的电阻，但应当理解的是，在连续状态之间的电阻差不需要统一，在不会感测到一些非法状态的情况下，对于每个可能的非法状态不需要具有独特的电阻。

应当理解的是，编码网络38的有效电阻的变化将基于标准电压分压器方程在节点49处电压产生相应的变化，并且所述编码网络38的有效电阻的变化将取决于传感电阻器47的值。

在此方面，本发明允许去除与开关24、30和31中的两个开关相连接的两根导线，如果考虑分开的回线，可能允许去除四根导线。一般来讲，将需要三根导线，包括信号线42、接地线53以及与致动器26通信的致动器导线51。接地线53可以在传感开关24、30和31与致动器26之间共享。

现在参见图3，应当理解的是，本发明还可以仅用于两个开关24和30，例如在额外开关31不被期望的情况下。进一步，应当理解的是，由图2中的传感电阻器47所形成的分压器可以可选择地以电流传感器代替，所述电流传感器以电流回路检测器的方式测量流过编码网络38的电流。在后面的实施例中，传感电阻器47可被移除。

现在参见图4，应当理解的是，图2所示的并联布线可以用串联布线系统代替。在此情况下，开关24与电阻器32并联布线，开关30与电阻器34并联布线，开关31与电阻器32并联布线。然后每个开关电阻器的并联连接与传感电阻器47串联连接在电压源45之间。在此情况下，提供以下编码：

表二

现在参见图5，用于感测在编码网络38中的开关24、30和31的位置或状态的信号线42的相同导线还可用来控制用于锁定和解锁电器门的致动器26。为此目的，致动器26并联连接在开关24和电阻器32、开关30和电阻器34、以及开关31和电阻器36的串联组合之间。在本示例中，致动器26将具有近似40欧姆的电阻。

更复杂的控制电路60可与编码网络38一起使用并且与制动器26并联。在此情况下，信号线42将不会直接引导至微控制器44的模拟数字转换器52，而是被接收在第一电气继电器64的极点62处，第一极点62根据如图所示的启动线圈的控制线68或固态继电器的其他控制元件在第一触点(throw)66和第二触点67之间可切换。控制线68可被可能具有缓冲电路(未示出)的微控制器44的数字输出70接收。

如上所述，触点66连接至模拟数字转换器52和传感电阻器47。触点66连接至具有第一和第二触点76和78的第二继电器74的极点72，所述触点76和78分别连接至致动器驱动正电压(例如13伏特)和接地。继电器74的切换是根据同样由微控制器44的数字输出70接收的控制信号80。

当编码网络38的电源导线82附接至开关24、30和31的一个端子的公共接点时，致动器26(与信号线42的连接相反)可被第三继电器86的极点84接收。所述继电器86提供连接至电机驱动电压的第一触点88和连接至第四继电器94的第一极点92的第二触点90。继电器94的第一触点96连接至测量电压(例如5伏)，并且继电器94的第二极点98接地。继电器86可通过信号线100控制，并且继电器94可通过信号线102控制，二者都还连接数字输出70。

根据该描述应当理解的是，通过微控制器44对继电器64、86和94的适当控制，所述测量电压可被施加至电源导线82，并且产生的电流可被传导至传感电阻47和微控制器44的模拟数字转换器52。测量电压被选择不足以驱动致动器26，因此在不启动的情况下提供询问。在此情况下，可以根据下表三确定开关的状态。

表三

可选择地，继电器64的状态可改变使得信号线42与继电器74的极点72连接。在此模式下，应当理解的是，继电器74、86和94的控制可被执行来在电致动器26之间的两个极点中的任一个中施加启动电压。在此状态下，无论开关24、30和31处于哪种状态，足够的电流可被提供来驱动致动器26，例如足够的电流可将致动器26与电阻器32、34和36并联。

以此方式，信号线42的单个导线(通过不同的电源导线82增加的)不仅可以提供锁闩10的状态的读取，还可以根据该状态读取为锁闩提供动力从而锁定或解锁锁闩。

应当理解的是，本发明适用于各种不同的电器类型，并且电机18可以在这种电器中由为了用户安全一旦门打开就必须被断电的其他电气或机械元件所代表。将进一步理解的是，本发明同样适用于顶部装载型和滚筒式洗衣机，并且在此方面，术语“机盖”和“门”应被认为是可互换。

这里仅出于参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非为了限制的目的。例如，诸如上”、“下”、“上方”和“下方”之类的术语指代所参考的附图的方向。诸如“前”、“后”、“后面”、“底面”和“侧面”之类的术语以一致的方式描述部件的一部分的方向但通过参考描述在讨论的部件的本文和相关附图，任意的参考系也是清楚的。这种术语可以包括以上具体提及的词语、其衍生词以及具有类似含义的词语。类似地，除非上下文明确指示，否则指代结构的术语“第一”、“第二”和其他这种以数字表示的术语不意味顺序或次序。

当介绍本公开和示例性实施例的元件或特征时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个这种元件或特征。术语“包含”、“包括”和“具有”意为包括在内并且表示可能存在除具体说明的元件或特征之外的其他元件或特征。应进一步理解的是，除非具体指明执行次序，这里所述的方法步骤、过程和操作不应理解为一定要求它们以所讨论或说明的具体次序执行。还应理解的是，可以采用另外的或替代的步骤。

上文所述事物的变型和修改是在本发明的范围内。要理解的是，本文所公开和限定的发明扩展到提及的或根据文字和/或附图显而易见的各个特征中的两个或更多个特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可选方面。本文所述的实施例说明了对于实施本发明来说已知的最佳模式以及将使本领域的其他技术人员能够使用本发明。权利要求书应理解为包括现有技术允许的限度内的替代实施例。

以下权利要求中列出了本发明的各种特征。

Claims (18)

1.一种用于电器的门的门锁，包括：

门位置开关，其具有指示所述门处于关闭位置的状态；

门锁定元件，其能在解锁位置与锁定位置之间移动，当所述门处于所述关闭位置时，所述锁定位置使所述门啮合，以防止所述门打开；

锁定传感开关，其具有指示所述门锁定元件处于所述锁定位置的状态；以及

第一和第二电阻器，它们具有不同的独特的值，每个电阻器附接至所述门位置开关和所述锁定传感开关中的相应一个上面，使得相应开关控制流过相应附接的电阻器的电流，所述第一和第二电阻器与信号线通信，以提供随着所述门位置开关和所述锁定传感开关的不同状态而变的流过所述信号线的独特的电流。

2.根据权利要求1所述的门锁，进一步包括解锁传感开关和第三电阻器，所述解锁传感开关具有指示所述门锁定元件处于所述解锁位置的状态，所述第三电阻器具有与所述第一和第二电阻器不同的独特的值，所述第三电阻器附接至所述解锁传感开关，所述解锁传感开关控制流过所述第三电阻器的电流；

其中所述第一、第二和第三电阻器与所述信号线通信，以提供随着所述门位置开关、所述锁定传感开关和所述解锁传感开关的状态而变的流过所述信号线的独特的电流。

3.根据权利要求2所述的门锁，其中所述第一、第二和第三电阻器中的每一个分别与所述门位置开关、所述锁定传感开关和所述解锁传感开关中对应的一个串联连接，并且其中所述串联连接的电阻器和开关共同并联连接至所述信号线。

4.根据权利要求2所述的门锁，其中所述第一、第二和第三电阻器中的每一个分别与所述门位置开关、所述锁定传感开关和所述解锁传感开关中的其中一个并联连接，并且所述并联连接的电阻器和开关共同串联连接至所述信号线。

5.根据权利要求2所述的门锁，其中所述第一、第二和第三电阻器中的每一个均大于或等于所述第一、第二和第三电阻器中的次低电阻值的两倍。

6.根据权利要求2所述的门锁，其中所述门位置开关、锁定传感开关和解锁传感开关中的每一个均能被独立地进行机械操作。

7.根据权利要求6所述的门锁，其中所述门传感开关、锁定传感开关和解锁传感开关中的每一个均为常开单极单投开关，分别在所述门关闭、所述锁处于锁定位置以及所述锁处于解锁位置时闭合。

8.根据权利要求1所述的门锁，进一步包括电致动器，所电述致动器在没有电源的情况下保持其状态，与所述门锁定元件通信，以接收电力从而使所述门锁定元件在所述解锁与锁定位置之间移动，反之亦然。

9.根据权利要求8所述的门锁，其中所述电致动器具有附接至所述信号线的第一端子以及附接至电源线的第二端子，所述电源线将电流传送至所述门位置开关和锁定传感开关中的每一个从而传导至所述信号线。

10.根据权利要求8所述的门锁，其中所述电致动器是电磁阀。

11.根据权利要求8所述的门锁，其中所述电致动器是电动机。

12.根据权利要求8所述的门锁，进一步包括附接至所述信号线和所述电源线的控制网络，以可控地连接所述信号线和电源线之间的第一测量电压从而在测量状态下测量在其间传导的电流，并可控地且在不同的时间将两种极性的驱动电压中的每一种附接在所述信号线和电源线之间从而启动所述电致动器，其中所述测量电压不启动所述电致动器。

13.根据权利要求1所述的门锁，进一步包括传感电阻器，所述传感电阻器接收来自所述信号线的电流以生成与所述电流成比例的电压。

14.根据权利要求13所述的门锁，其中所述传感电阻器处于容纳所述第一和第二电阻器的壳体中。

15.根据权利要求1所述的门锁，进一步包括控制器，所述控制器提供模拟数字转换器，用以测量电压并通过所述控制器中保存的所存储的程序进行处理，并且其中所述信号线连接至所述模拟数字转换器。

16.根据权利要求15所述的门锁，进一步包括用于操作所述电器的电机，并且其中所述控制器执行所存储的程序，从而允许电机仅在下述情况下操作：所述模拟数字转换器的电压指示所述门位置开关处于所述门关闭的状态、所述锁定传感开关指示所述门关闭的状态以及所述解锁传感开关指示所述门未解锁的状态。

17.根据权利要求1所述的门锁，其中所述第一和第二电阻器的值都小于1000欧姆。

18.一种在具有门锁的电器中传达电器门的已关闭和锁定的状态的方法，所述门锁包括：

门位置开关，其定位成对所述门移动到关闭位置做出响应；

门锁定元件，其能在解锁位置与锁定位置之间移动，当所述门处于所述关闭位置时，所述锁定位置使所述门啮合，以防止所述门打开；

锁定传感开关，其感测处于所述锁定位置的所述门锁定元件的位置；

解锁传感开关，其感测处于所述解锁位置的所述门锁定元件的位置；以及

第一、第二和第三电阻器，它们具有不同的独特的值，每个电阻器附接至所述门位置开关、所述锁定传感开关和所述解锁传感开关中相应的一个，使得相应的开关控制流过所附接的电阻器的电流，所述第一、第二和第三电阻器与信号线通信，以提供随着所述门位置开关、所述锁定传感开关和所述解锁传感开关的状态而变的流过信号线的独特的电流；所述方法包括以下步骤：

(a)感测所述信号线上的电压，以匹配对应于不解锁所述门的情况下的所述门的关闭和锁定的电压；以及

(b)根据步骤(a)的匹配，允许所述电器在至少一个模式下操作。