CN1056895C - 洗涤物重量检测装置及用于该装置的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测洗衣机洗涤物重量的装置，具有再检功能，在供水之前和之后检测洗涤物重量，该装置具有一个微机，用于根据检测的洗涤物重量确定水位。在为本发明装置设计的用于洗衣机洗涤物重量检测的方法中，如果洗涤物重量不大于低位，则供水到更低位并检测洗涤物重量，由此确定水位。如果洗涤物重量不小于中低位，则供水到低位并检测洗涤物重量，由此确定水位。

Description

洗涤物重量检测装置及用于该装置的检测方法

本发明涉及一种用于检测洗衣机洗涤物重量的装置和方法，更具体地讲是涉及这样一种装置和方法，在加水前检测洗涤物重量，在洗涤物重量不超过低位水位3的场合，在把水加到更低位水位2之后再次检测洗涤物重量，或者在洗涤物重量不低于中低位水位4的场合，在水加到水位3之后再次检测洗涤物重量，从而防止出现洗涤物重量检测误差和水位确定误差。

如图1所示，传统的洗衣机包括一电动机1，根据一微机的控制产生动力；一离合器5，通过皮带轮2、V型皮带3和离合器皮带轮4接受该动力；叶轮7，在该动力作用下旋转并使一盛水桶6中的水产生涡流。标号8表示衣物。

如图2所示，一种传统洗衣机的洗涤物重量检测电路包括控制全部操作的微机9；电机驱动装置10，其中包括控制电机1驱动的阵列电阻器R3-R6、R9-R10、三端双向可控硅开关(TRIAC)TA1和TA2、电容器C1-C4、电阻器R7和R8；和洗涤物重量检测装置11，其中包括二极管D1和D2、光电耦合器PC、三极管Q1和Q2及电阻器R16-R19，当切断所述电动机1的电源时，在上述元件用由电动机1的惯性力产生的剩余电压检测洗涤物重量之后，就把数据传输给微型计算机。

图3是洗衣机的水位指示示意图。水位分为5或7个高度。

下面参照附图1-6详细说明该传统洗衣机的工作情况。

首先，如果使用者选择某个键以便在检测洗涤物重量之后洗涤衣机，则微机9完成初始工作。即，微机9通过电机驱动装置打开冷水和热水阀门(没有示出)向盛水桶6把水供到预定水位。

当供水操作完成之后，在一定的时间周期内微机9通过接口P54和P55交替输出高电平，以检测所述桶6中的洗涤物重量。即，由接口P54输出的高电平经阵列电阻器R4、R6、R10和开关元件Q4作为一触发信号输给TRIAC(三端双向可控硅开关)TA1的门极，并使TRIAC TA1导通，由接口P55输出的高电平作为一触发信号经阵列电阻器R3、R5、R9和开关元件Q3提供给TRIAC TA2的门极，并使TRIAC TA2导通。因此，输入的交流电通过导通的TRIAC TA1、TA2供给电动机1，电动机1开始运转并使叶片7沿顺时针或逆时针旋转。

当电动机1开始运转时，在一定的时间周期内在电动机中产生电压，并把该电压供给洗涤物重量检测装置11，然后，洗涤物重量检测装置11把由所述电机1产生的电压变为一种波形，并把所述形状的波形输入给微机9。

在一定的时间周期内微机9还通过接口P55和P54输出信号，然后使TRIAC TA1、TA2变为截止，由此来切断供给电动机的交流电。

但是，虽然切断了交流电，可电动机1并没有停止。由于惯性力，电机要经过一定时间才能完全停止。

即，如果衣服量大，由于叶片7和衣物之间的摩擦力增大，故电机1在短时间内停下来；反之，如果衣服量小，由于叶片7和衣服之间的摩擦力减小，则电机慢慢停下来。因此，如图6(A)所示，在一定的时间周期(T2期间)内在电动机1中产生剩余电压。

洗涤物重量检测装置11检测由惯性力产生的电动机1的剩余电压，并把该剩余电压变换成波形及将所述的整形过的波形输入给微机9。即，所述产生的剩余电压经电阻器R1、R2和二极管D1被整流成半波型，然后由光发射元件和光接收元件输出图6(B)所示的矩形波。该输出的波形经三极管Q1变换，然后经三极管Q2反相，所形成的图6(C)所示的波形输给微机9。

微机9对来自洗涤物重量检测装置11的输入波形的个数进行计数，并在识别了输入波形的个数之后确定水位。例如，若波形的个数(T2周期)在最少的范围，水位确定为高度7，且设定的洗涤时间更长。另一方面，若波形的个数(T2周期)在最多的范围，水位确定为高度1，设定的洗涤时间更短。

图4表示的是按照使用者选择的键来确定水位过程的流程图。如上所述，完成水位和洗涤时间的确定后，就要进行下一步操作。此时，如图5A-G所示，微机9按照确定的水位来控制叶片7的旋转。例如，如果水位高，则实际旋转比率(叶片处于开位置的运转比率)就大；如果水位低，实际旋转比率就小。

$=\frac{(t_{\mathrm{AL}1}+t_{\mathrm{AL}2}+t_{\mathrm{AL}3}+\·\·\·+t_{\mathrm{ALN}})+(t_{\mathrm{AR}1}+t_{\mathrm{AR}2}+t_{\mathrm{AR}3}+\·\·\·+t_{\mathrm{ARN}})}{(t_{\mathrm{AL}1}+t_{\mathrm{AL}2}+\·\·\·+t_{\mathrm{ALN}})+(t_{\mathrm{AR}1}+t_{\mathrm{AR}2}+\·\·\·+t_{\mathrm{ARN}})+(t_{\mathrm{AP}1}+t_{\mathrm{AP}2}+\·\·\·t_{\mathrm{AP}2N})}$ 其中，t_AL＝逆时针方向的驱动脉冲时间周期；

  t_AR＝顺时针方向的驱动脉冲时间周期；

  t_AP＝关脉冲时间周期。

如图5所示，实际驱动比率A-G与水位成比例。

在上述过程完成之后，进行下列过程。如果洗涤过程只进行一次，则排水、断续旋转脱水、旋转甩干、暂停、供水，洗涤按如此顺序进行。如果洗涤过程超过两次，则重复所述的步骤。

然后，进行脱水过程，排水、继续旋转脱水、旋转甩干、暂停按顺序进行，由此完成全部洗涤过程。

但是，在这种类型的传统洗衣机中存在一些问题，只按选择的水位洗涤效能就下降。例如，如果水位高于洗衣量，则洗涤过程进行得很好，但衣物的缠结率高，然而，如果水位低于洗衣量，则衣物缠结率低，但是洗涤过程完成得不良而且增加衣物的破损率。

而且，由于为了确定水位只进行一次洗涤物重量检测过程，所以，当洗涤物重量检测错误时，会使总的洗涤效能降低。

本发明的一个目的是提供一种新的和改进的洗涤物重量检测装置及其检测方法，其中在供水之前检测洗涤物重量；为防止出现洗涤物重量检测误差和水位确定误差，在洗涤物重量比低位更低的场合，在水已供到更低位之后，再次检测洗涤物重量；或者，在洗涤物重量高于中低位的情况下，在供水直到低位之后，再次检测洗涤物重量。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于检测洗衣机的洗涤物重量的装置，包括：洗涤物重量检测装置，用于在供水之前和之后检测洗涤物重量；和控制装置，用于根据所述的检测出的洗涤物重量确定水位；所述的洗涤物重量检测装置包括：一恒压开关电路，用于在关断一电动机时把一磁体磁极的改变转换成电信号；和一波形变换电路，与所述的恒压开关电路相连，变换所述的恒压开关电路的输出信号并把变换过的信号输入给所述的控制装置。

一种为使用本发明的装置而设计的用来检测洗涤物重量的方法包括的步骤有(A)第一水位确定过程，其包括在供水前检测洗涤物重量和确定第一水位；(B)第二水位确定过程，其包括在所述第一水位高于中低位时，在供水达到低位之后再次检测洗涤物重量，并确定第二水位；(C)第一实际水位确定过程，其包括(i)比较第一水位与第二水位，(ii)根据所述两个水位之差确定实际水位，(iii)供水，(iv)进行洗涤；(D)第三水位确定过程，其包括在所述的第一水位不高于低位水位时，供水到更低位，检测洗涤物重量并确定第三水位；(E)第二实际水位确定过程，其包括对第一水位与第三水位进行比较，并在第一水位高于第三水位或者该两个水位之间的水位差不大于一个水位时确定第一水位作为实际水位，然后供水并继续运行；(F)在取消第三水位的确定之后，在所述第一和第三水位之间的水位差不小于两个水位时返回步骤(B)。

为更好地理解本发明，本说明书提供有附图，附图中：

图1表示一洗衣机的总结构；

图2是传统洗衣机的洗涤物重量检测电路图；

图3是一洗衣机的水位指示图，其中

图3A是一7个位的水位指示图；

图3B是一5个位的水位指示图；

图4是传统洗衣机水位确定过程的流程图；

图5A-5G是传统洗衣机叶片驱动的波形图；

图6A是图2所示电动机剩余电压的一波形图；

图6B是在图2所示的洗涤物重量检测装置中的光电耦合器的输出信号的一波形图；

图6C是图2所示微机的输入信号的一波形图；

图7是本发明的洗衣机的洗涤物重量检测装置的一框图；

图8是本发明的洗涤物重量检测装置的一局部剖视图；

图9是波形整形电路的一详细电路图；

图10是恒压开关电路的一电路图；

图11表示图7所示磁体的一详细结构；

图12是图7所示电动机驱动的一波形图；

图13是本发明的洗衣机的一水位指示和洗涤剂指示图；和

图14是本发明的洗衣机的洗涤物重量检测过程的一流程图。

下面结构附图详细说明本发明的最佳实施例。

图7是本发明洗衣机的洗涤物重量检测装置的框图。洗涤物重量检测装置30包括一个磁体31，其与电机20的转轴21相连；一个恒压开关电路32，用于检测所述磁体31磁极的变化；一个波形变换电路34，其通过连接部分33与所述的恒压开关电路32相连，并把所述恒压开关电路的输出信号进行变换及把所述的变换过的信号输到微机(未示出)。

图8是本发明的洗涤物重量检测装置的一局部剖视图，磁体31与电动机20的转轴21相连，恒压开关电路32装在所述磁体31侧对面一定距离处，并在恒压开关电路32外面套装有一外壳35。

图9是波形变换电路的一详细电路图。该波形变换电路34由电容器C1、C2、电阻器R10-R13、一个二极管D1和一开关元件Q6组成，波形变换电路34把恒压开关电路32的输出信号变换成矩形波形并连接到微机40上，该微机40计数洗涤物重量检测装置的输出脉冲并检测衣物量及使用所述的衣物量数据控制洗衣机的全部操作。

图10是恒压开关电路的一电路图。该恒压开关电路由一个霍尔传感器32a、一个比较器32b、一个恒压元件32c和一个开关元件32d组成，根据磁体31磁极的变化变换为霍尔传感器32a的输出电压，比较器32b用于对参考电压Vref与所述霍尔传感器32a的输出电压进行比较并输出比较过的数值信号，恒压元件32c用于把驱动电压Vcc变换成恒定电压并输出所述的恒压，开关元件32d根据恒压元件32c的输出信号输出开关的开或关恒压电压并输出结果。标号32a表示一电流源。

下面参照附图7-14详细说明本发明的运行和效率。

首先，在衣物放进洗衣机时，如果使用者选择启动键，则微机40检测无水时洗涤物重量，即，如图12所示，微机40使电机20和叶片沿顺时针或逆时针方向旋转预定圈数。在微机使叶片沿顺时针方向旋转预定圈数之后，切断电源来检测洗涤物重量，而在微机使叶片沿逆时针方向旋转预定圈数之后，切断电机20的电源。

如果微机切断电源，由于惯性力的作用，电机20并不立即停下来而是继续转动一段时间。此时，如果洗涤量大，则叶片旋转受到衣物与叶片之间高摩擦力的影响。如果洗衣量小，则旋转变得轻捷。

如上所述，当关掉电机20的时候，洗涤物重量检测装置30检测叶片的剩余旋转，并进而检测洗涤物重量。

当叶片沿顺时针旋转之后微机切断该电源的时候，电机20并不立即停下来而是继续旋转一段时间。此刻，附装在电机转轴中央的磁体31也跟着旋转。

如图11所示，磁体31包括三对磁极，恒定开关电路32把磁极变化转换成电信号。

即如图10所示，随着磁极的变化霍尔传感器32a的输出电压发生改变，比较器32b把基准电压Vref与所述的霍尔传感器32a的输出电压相比较并输出结果。此时，可设想，如果磁体31的N极朝向霍尔传感器32a，则霍尔传感器32a的输出电压高于基准电压Vref，如果磁体31的S极朝向霍尔传感器32a，则基准电压Vref高于霍尔传感器32a的输出电压。因此，如果磁体31的N极朝向霍尔传感器32a，则比较器32b输出高电平，如果磁体31的S极朝向霍尔传感器32a，则比较器32b输出低电平。开关元件32d根据比较器32b的输出重复打开、关断状态并输出经切换的恒压。开关元件32d输出的经切换的恒压输给波形变换电路34而由波形变换电路34整形，变换过的波形作为脉冲信号输给微机40的接口P60。因此，微机40计数脉冲信号并检测洗涤物重量，这样，微机通过计数脉冲的个数能够检测洗涤物重量。通过使叶片沿逆时针方向旋转可以重复上述操作。

换句话说，微机40使电机20沿顺时针方向转动两次，然后如图12所示(T1期间)切断电源并计数剩余旋转脉冲。在完成计数之后，微机40使电机20沿逆时针方向转动两次，然后再按如图12所示(T2期间)切断电源并计数剩余旋转脉冲。

下面参阅图14描述洗涤物重量的检测过程。

微机40通过在所述的关断期间(T1+T2)内计数的脉冲个数检测洗涤物重量(S2)，确定第一水位W1并指示所用洗涤剂的量(S3)。

此时，水位指示装置不指示确定的水位，只由洗涤剂指示装置指示洗涤剂的量，而把确定的水位数据存贮到内部存贮器中。

然后，微机40随第一水位W1确定第二水位W2。

如果第一水位不低于中低位水位4，则供水到低位水位3(S5-S6)，通过上述方法检测洗涤物重量并确定第二水位W2(S7-S9)。

然后，微机40对第一水位的量和第二水位的量相比较并计算水位差。如果水位差不超过一个水位(例如，W1＝水位6，即中高位，W2＝水位5，即中位)，则第一水位W1确定为实际水位W1(S11)，通过图13所示的水位指示装置和洗涤剂指示装置指示实际水位(S12)。然后，相应于确定的实际水位供水(S13)，继续洗涤(S15)。

如果水位差不超过一个水位，则忽略不计在含湿衣物情况下产生的洗涤物重量检测误差率。一般来讲，供水前的洗涤物重量检测比供水后的洗涤物重量检测要更准确。但是，在供水前检测洗涤物重量时，如果其中包含有湿衣物，则检测准确率降低而且所确定的水位会高于衣物的实际量。而且，当供水后检测洗涤物重量时，可以降低在含有湿衣物的情况下所产生的洗涤物重量检测误差，但是由于供水需要时间，所以，洗涤物重量检测时间周期变短。

当水位差W1-W2不小于两个水位的时候，这是确定第一水位时由湿衣物造成的，供水到低水位后所检测的第二水位被确定为实际水位W2(S16)。实际水位W2通过图13所示的水位指示装置和洗涤剂指示装置来指示。然后，相应于实际水位W2供水，进行洗涤(S13-S15)。

另一方面，在上述步骤S4中，如果在步骤S4中检测的第一水位不超过低位水位3，则供水到更低位水位2(S17-S18)，按上述相同的方法检测洗涤物重量并确定第三水位W3(S19-S21)。

然后，微机40对第一水位W1的量值与第三水位W3的量值相比较(S22)，如果第一水位W1高于第三水位W3，则确定第一水位W1为实际水位W1(S23)，通过图13所示的水位指示装置和洗涤剂指示装置指示实际水位(S12)。然后，相应于确定的第一水位供水(S13)，进行洗涤(S15)。

如果第一水位W1不超过第三水位W3，则计算水位差，如果水位差不超过一个水位，则确定第一水位W1为实际水位W1(S23-S24)，通过图13所示的水位指示装置和洗涤剂指示装置指示实际水位(S12)。然后，供水直到第一水位(S13)，进行洗涤(S15)。

而且，如果该水位差不小于两个水位，则取消第三水位W3(S25)并返回上述步骤(S5-S16)，然后进行洗涤。

在供水后检测洗涤物重量的情况下，在供水少(在更低位)和衣物量多时，洗涤物重量检测准确率低。相应地，如果前述水位差大，则供水直到水位3并检测洗涤物重量。如果洗涤物重量不超过低位水位3，最好供水到更低位水位2并检测洗涤物重量。如果洗涤物重量不低于相应的中低位水位，最好供水到水位3并检测洗涤物重量。

如上所述，本发明在供水之前和之后检测洗涤物重量。因此，本发明在洗涤物重量检测中更准确并减少衣服的缠结。即使当使用者错误设置水位之时，选择错误也能够被改正并能够提高洗衣机的效能。

在描述和图示本发明的特定实施例的同时，应该认识到对本领域普通技术人员来说可以进行改进和变化。所以，应该理解的是权利要求书意在涵盖所有处于本发明精神实质和范围之内的一切改进和变化。

Claims (6)

1.一种用于检测洗衣机的洗涤物重量的装置，包括：

洗洗物重量检测装置，用于在供水之前和之后检测洗涤物重量；和

控制装置，用于根据所述的检测出的洗涤物重量确定水位；

其特征在于，所述的洗涤物重量检测装置包括：

一恒压开关电路，用于在关断一电动机时把一磁体磁极的改变转换成电信号；和

一波形变换电路，与所述的恒压开关电路相连，变换所述的恒压开关电路的输出信号并把变换过的信号输入给所述的控制装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述磁体围绕所述电动机安装，所述恒压开关电路在所述电动机断电时把所述磁体的磁通的变化转换成所述的电信号。

3.一种为使用如权利要求1所述的装置而专门设计的用于检测洗衣机的洗涤物重量的方法，包括的步骤有：

A)第一水位确定过程，包括，在供水前检测所述的洗涤物重量并确定第一水位；

B)第二水位确定过程，包括，在所述的第一水位高于中低位时，在供水到低位后再次检测洗涤物重量并确定第二水位；

C)第一实际水位确定过程，包括，对所述的第一水位和所述的第二水位进行比较，根据所述的两水位之差确定实际水位，供水并进行洗涤；

D)第三水位确定过程，包括，在所述的第一水位不高于低位时供水到更低位，检测所述的洗涤物重量，并确定第三水位；

E)第二实际水位确定过程，包括，对所述的第一水位与所述的第三水位进行比较，当所述的第一水位高于所述的第三水位或该两水位的水位差不大于最低位的水位1时，确定所述的第一水位为实际水位，供水，并进行洗涤；和

F)当所述的水位差不小于两个水位时，在取消第三水位的确定之后返回到前述步骤B)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述的步骤B)包括下述过程：

(a)当所述的第一水位不低于中低位的水位4时供水到低位的水位；

(b)使电动机沿顺时针或逆时针方向转动预定圈数并检测所述的洗涤物重量；和

(c)根据所述的检测出的洗涤物重量确定第二水位。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述的步骤c)包括下述过程：

(a)对所述的第一水位与所述的第二水位进行比较并计算出水位差；

(b)当所述的水位差不大于一个水位时，确定所述的第一水位为实际水位；和

(c)当所述的实际水位差不小于两个水位时，确定所述的第二水位为实际水位；和

(d)指示所述的实际水位，根据所述的实际水位供水并返回洗涤过程。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述的步骤D)包括下述过程：

(a)在所述的第一水位不高于低位的水位3时，供水到更低位的水位2；

(b)使电动机沿顺时针或逆时针方向转动预定圈数并检测所述的洗涤物重量；和

(c)根据所述的检测出的洗涤物重量确定第三水位。

Images