CN106948128A - 一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统 - Google Patents

一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106948128A
CN106948128A CN201710324894.3A CN201710324894A CN106948128A CN 106948128 A CN106948128 A CN 106948128A CN 201710324894 A CN201710324894 A CN 201710324894A CN 106948128 A CN106948128 A CN 106948128A
Authority
CN
China
Prior art keywords
washing machine
gyroscope
axis gyroscope
microcontroller
detection system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710324894.3A
Other languages
English (en)
Inventor
高强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Simand Electric Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Simand Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Simand Electric Co Ltd filed Critical Jiangsu Simand Electric Co Ltd
Priority to CN201710324894.3A priority Critical patent/CN106948128A/zh
Publication of CN106948128A publication Critical patent/CN106948128A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D06F37/203—
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30—Driving arrangements 
    • D06F37/304—Arrangements or adaptations of electric motors

Abstract

本发明公开了滚筒洗衣机的驱动控制技术领域的一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，该基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统由电源电路模块、微控制器、滤波器、三轴陀螺仪、串行接口模块、显示模块、变频模块和驱动电机组成；本发明通过三轴陀螺仪对洗衣机工作时产生的加速度大小进行监测，并将测量数据传输给控制器与系统允许的最大设定值进行比较，一旦测得的加速度平均值超过这一设定值，就启动变频模块对驱动电机的转速进行调节，错过引起共振的频率，消除机体的剧烈抖动产生。

Description

一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统
技术领域
本发明涉及滚筒洗衣机的驱动控制技术领域，具体为一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统。
背景技术
随着科技的发展和变革，洗衣机的功能也更加齐全，智能化程度也更高。但目前大部分洗衣机对偏心检测仍然采用的基于速度波动计算偏心的方式，但有时由于速度的波动并不能直接反映洗衣机滚筒偏心的状态，会引起判断失误导致洗衣过程中常会发生机体剧烈抖动，并随之产生大量噪声。如此不仅会影响日常使用，长此以往还可能会对洗衣机自身造成损伤，缩短使用寿命。
洗衣机工作过程中发生偏心抖动是主要是由于共振或衣物量分布不均的不稳定性引起的。当洗衣机机身抖动时会产生振动，振动的大小会呈现连续近似周期性的变化。当振动超过一定的范围时，机体就会发生抖动比较严重，并且会产生噪声。通过三轴陀螺仪对机体状态进行监测，并调节控制滚筒转速可以从根本上解决此类问题发生。为此，我们提出了一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，该基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统由电源电路模块、微控制器、滤波器、三轴陀螺仪、串行接口模块、显示模块、变频模块和驱动电机组成；
所述电源电路模块作为电源稳压电路用于给设备上电；
所述微控制器将所述三轴陀螺仪姿态数据转成对应的位移量数据，同时微控制器通过所述变频器与所述驱动电机电机控制连接；
所述滤波器用于滤除所述三轴陀螺仪中预设频率以下信号的姿态数据；
所述三轴陀螺仪用于实时采集洗衣机滚筒运行时的三轴陀螺仪姿态数据；
所述串行接口模块用于提供收到所述微控制器的并行数据字符转换成连续的串行数据流的发送端口，同时将接收的数据流变换成并行的数据字符回传给所述微控制器；
所述显示模块用于实时显示经过所述微控制器采集和处理后的所述三轴陀螺仪的横滚角和俯仰角的信息以及各瞬时角速度的信息；
所述变频模块用于改变所述驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的转速；
所述驱动电机用于驱动洗衣机滚筒的运行。
优选的，所述电源电路模块采用线性稳压芯片SPX3819，其输入电压为5V，输出电压3.3V。
优选的，所述微控制器采用基于ARMCortexM3内核的STM32单片机。
优选的，所述三轴陀螺仪为MPU6050三轴加速度陀螺仪，且三轴陀螺仪固定安装在洗衣机的滚筒侧壁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过三轴陀螺仪对洗衣机工作时产生的加速度大小进行监测，并将测量数据传输给控制器与系统允许的最大设定值进行比较，一旦测得的加速度平均值超过这一设定值，就启动变频模块对驱动电机的转速进行调节，错过引起共振的频率，消除机体的剧烈抖动产生。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，该基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统由电源电路模块、微控制器、滤波器、三轴陀螺仪、串行接口模块、显示模块、变频模块和驱动电机组成；
所述电源电路模块作为电源稳压电路用于给设备上电；
所述微控制器将所述三轴陀螺仪姿态数据转成对应的位移量数据，同时微控制器通过所述变频器与所述驱动电机电机控制连接；
所述滤波器用于滤除所述三轴陀螺仪中预设频率以下信号的姿态数据；
所述三轴陀螺仪用于实时采集洗衣机滚筒运行时的三轴陀螺仪姿态数据；
所述串行接口模块用于提供收到所述微控制器的并行数据字符转换成连续的串行数据流的发送端口，同时将接收的数据流变换成并行的数据字符回传给所述微控制器；
所述显示模块用于实时显示经过所述微控制器采集和处理后的所述三轴陀螺仪的横滚角和俯仰角的信息以及各瞬时角速度的信息；
所述变频模块用于改变所述驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的转速；
所述驱动电机用于驱动洗衣机滚筒的运行。
其中，所述电源电路模块采用线性稳压芯片SPX3819，其输入电压为5V，输出电压3.3V，所述微控制器采用基于ARMCortexM3内核的STM32单片机，所述三轴陀螺仪为MPU6050三轴加速度陀螺仪，且三轴陀螺仪固定安装在洗衣机的滚筒侧壁。
工作原理：通过安装在洗衣机滚筒上的三轴陀螺仪实时采集洗衣机滚筒运行时的三轴陀螺仪姿态数据，三轴陀螺仪姿态数据通过滤波器滤除预设频率以下信号的数据，过滤后的三轴陀螺仪姿态数据传输给微处理器，微处理器将三轴陀螺仪姿态数据分别转成对应的位移量数据，位移量数据即代表洗衣机滚筒的振动幅度，同时微处理器通过变频模块与洗衣机的驱动电机控制连接，微处理器通过采集变频模块信号得到洗衣机的驱动电机的转速信息，微处理器通过转速信息得出洗衣机的驱动电机的振动幅度，当洗衣机的驱动电机的振动幅度接近洗衣机滚筒的振动幅度时，微处理器通过变频模块控制洗衣机的驱动电机的转速在5-10秒内降低300-500转，从而错过引起共振的频率，避免了洗衣机产生共振，从而避免了剧烈抖动产生条件。
在三轴陀螺仪的加速度数据采集与处理阶段，微控制器从三轴陀螺仪获取三轴加速度值GX、GY、GZ，系统三轴加速度值的矢量和即为重力矢量可得：对重力矢量进行归一化：
得到当前时刻的归一化重力方向矢量 由归一化矢量方向可得到重力矢量同坐标轴的夹角θX、θY、θZ，
在三轴陀螺仪的数据采集与处理阶段，系统从三轴陀螺仪中获得当前系统的转动角速度WX、WY、WZ，得到系统的转动角度，
其中T为采样间隔，由上一刻的加速度矢量估计值和当前转动角度可得到当前时刻重力矢量的另一个估计值通过公式得到：
由 可得同理可得其中θX、θY、θZ为前一时刻重力矢量同坐标轴的夹角与系统转动角度ΔθX、ΔθY、ΔθZ之和，此时重力矢量的估计为
本发明在三轴陀螺仪传感器数据融合阶段，当前时刻的重力矢量估计由从加速度传感器测得的当前重力加速度矢量与加权平均得到：其中W为三轴陀螺仪权值，当加速度矢量绝对值接近1|G|时，系统不受其他外力作用时，三轴陀螺仪的权值最小，此时重力矢量估计值以加速度传感器返回值为准；当加速度矢量绝对值偏离1|G|时，受到外力作用，加速度传感返回值偏离重力矢量的方向，此时三轴陀螺仪的权值增大，其姿态数据以三轴陀螺仪的估值为准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，其特征在于：该基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统由电源电路模块、微控制器、滤波器、三轴陀螺仪、串行接口模块、显示模块、变频模块和驱动电机组成；
所述电源电路模块作为电源稳压电路用于给设备上电；
所述微控制器将所述三轴陀螺仪姿态数据转成对应的位移量数据，同时微控制器通过所述变频器与所述驱动电机电机控制连接；
所述滤波器用于滤除所述三轴陀螺仪中预设频率以下信号的姿态数据；
所述三轴陀螺仪用于实时采集洗衣机滚筒运行时的三轴陀螺仪姿态数据；
所述串行接口模块用于提供收到所述微控制器的并行数据字符转换成连续的串行数据流的发送端口，同时将接收的数据流变换成并行的数据字符回传给所述微控制器；
所述显示模块用于实时显示经过所述微控制器采集和处理后的所述三轴陀螺仪的横滚角和俯仰角的信息以及各瞬时角速度的信息；
所述变频模块用于改变所述驱动电机的频率，从而改变所述驱动电机的转速；
所述驱动电机用于驱动洗衣机滚筒的运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，其特征在于：所述电源电路模块采用线性稳压芯片SPX3819，其输入电压为5V，输出电压3.3V。
3.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，其特征在于：所述微控制器采用基于ARMCortexM3内核的STM32单片机。
4.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统，其特征在于：所述三轴陀螺仪为MPU6050三轴加速度陀螺仪，且三轴陀螺仪固定安装在洗衣机的滚筒侧壁。
CN201710324894.3A 2017-05-10 2017-05-10 一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统 Pending CN106948128A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710324894.3A CN106948128A (zh) 2017-05-10 2017-05-10 一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710324894.3A CN106948128A (zh) 2017-05-10 2017-05-10 一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106948128A true CN106948128A (zh) 2017-07-14

Family

ID=59479284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710324894.3A Pending CN106948128A (zh) 2017-05-10 2017-05-10 一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106948128A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011160845A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Hitachi Appliances Inc 洗濯機
US20130118210A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Washing machine having vibration reducing apparatus and vibration reducing method using the same
KR20130070808A (ko) * 2011-12-20 2013-06-28 동부대우전자 주식회사 세탁기의 수평 조절 장치 및 방법
CN104032538A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 海尔集团公司 洗衣机甩干控制方法及洗衣机
CN104131439A (zh) * 2014-07-31 2014-11-05 江苏新安电器有限公司 一种基于滚筒洗衣机的光学防撞筒检测系统及其检测方法
CN105200711A (zh) * 2014-06-16 2015-12-30 青岛海尔洗衣机有限公司 一种洗衣机不平衡检测方法及洗衣机
CN105274775A (zh) * 2014-06-16 2016-01-27 青岛海尔洗衣机有限公司 一种不平衡检测的洗衣机及不平衡检测方法
CN105442244A (zh) * 2014-08-12 2016-03-30 深迪半导体(上海)有限公司 一种洗衣机振动控制方法及洗衣机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011160845A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Hitachi Appliances Inc 洗濯機
US20130118210A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Washing machine having vibration reducing apparatus and vibration reducing method using the same
KR20130070808A (ko) * 2011-12-20 2013-06-28 동부대우전자 주식회사 세탁기의 수평 조절 장치 및 방법
CN104032538A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 海尔集团公司 洗衣机甩干控制方法及洗衣机
CN105200711A (zh) * 2014-06-16 2015-12-30 青岛海尔洗衣机有限公司 一种洗衣机不平衡检测方法及洗衣机
CN105274775A (zh) * 2014-06-16 2016-01-27 青岛海尔洗衣机有限公司 一种不平衡检测的洗衣机及不平衡检测方法
CN104131439A (zh) * 2014-07-31 2014-11-05 江苏新安电器有限公司 一种基于滚筒洗衣机的光学防撞筒检测系统及其检测方法
CN105442244A (zh) * 2014-08-12 2016-03-30 深迪半导体(上海)有限公司 一种洗衣机振动控制方法及洗衣机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105406797B (zh) 控制装置和减速机系统
CN104459181B (zh) 一种用于流速、加速度和角速度敏感的仿生毛发传感器
CN103451891B (zh) 振动传感器检测滚筒洗衣机偏心负载的方法
US7409738B2 (en) System and method for predicting rotational imbalance
CN103809752B (zh) 可控制显示位置的便携式终端及其显示方法
CN104833350B (zh) 用于流速及加速度矢量敏感的仿生毛发传感器及检测方法
CN107562063A (zh) 一种自平衡机器人姿态控制方法及系统
CN102353368A (zh) 旋转速率传感器
CN103743921A (zh) 基于惯性传感器的自适应转速测量系统及方法
CN107725031A (zh) 一种基于电功率和平衡配重的示功图采集装置及方法
CN102660853A (zh) 一种滚桶洗衣机及用于滚桶洗衣机振动噪音改善的方法
CN103233721A (zh) 游梁式抽油机地面机械系统动态定位方法及装置
CN103261839A (zh) 由转速传感器和控制所述转速传感器的传感器组成的传感器系统
CN106948128A (zh) 一种基于陀螺仪的滚筒洗衣机协同偏心检测系统
CN101831778A (zh) 滚筒洗衣机
CN205569708U (zh) 一种用于反馈纠正投篮动作的震动环
CN104344811A (zh) 一种煤气柜活塞倾斜度在线检测系统及方法
CN105371865A (zh) 一种基于双轴mems陀螺仪的计步装置及实现方法
CN109634302A (zh) 一种基于光学定位的四旋翼飞行器系统
CN107479537A (zh) 用于机器人控制器设计的控制性能评估系统及其使用流程
CN203188981U (zh) 游梁式抽油机数控系统装置
CN107284378B (zh) 一种基于移动终端的汽车驾驶状态的监控方法
CN103822645B (zh) 一种角度融合算法验证校正方法
CN206840095U (zh) 一种基于LoRa及MSP430的影音实时传输搜救机器人系统
CN206696282U (zh) 一种阳光面料涨力测量控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 215000 No.111, Kangyuan Road, Xiangcheng Economic Development Zone, Suzhou, Jiangsu Province

Applicant after: Jiangsu Xin'an Electrical Appliance Co., Ltd.

Address before: Xiangcheng Kang Yuan Economic Development Zone in Suzhou City, Jiangsu Province, No. 111 215000

Applicant before: Jiangsu Simand Electrical Appliance Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170714

RJ01 Rejection of invention patent application after publication