CN1107761C - 干衣机自动判干停机的方法及装置 - Google Patents

Abstract

干衣机自动判干停机方法，以检测温度为基础，在温度稳定条件下，以加热功率或其变化达到设定值的判干依据。根据本发明方法的干衣机，利用温度、功率自动控制技术，摒弃现有技术中的湿度传感器，结构简单，检测器价廉，寿命长，控制容易，判干准确，对操作者经验的依赖性小，节能，干燥效率高，不损衣物。

Description

干衣机自动判干停机的方法及装置

本发明涉及干衣机的自动控制技术领域，更具体地，涉及干衣机的自动判干停机的方法及装置。

一般传统的干衣机加热方式基本采用的是两组电加热装置，通过操作控制面板上的按键使其通断来选择、控制功率大小及控制干衣的温度高低。如选择的功率大，则耗电多，干衣温度高，易损坏衣物；选择的功率小又会使干衣时间过长。因而存在着功率选择范围小，在干衣过程中无法可变化地选择所需要的功率和温度。干衣的时间控制又都是采用定时器装置，需要用户依据衣物的不同重量、质地及含水量等情况自己估计干衣时间。干衣时间选择短了，衣物不干，需进行第二次干衣操作；时间选择长了，衣物过干会产生高温，损害衣物，且耗电多，干燥效率低。所以传统的干衣机的主要缺点是功率、温度不易控制，干燥效率低，无法根据干衣程度自动停机，使用不方便。

近年来，在一些较高档干衣机中，采用湿度传感器测量排出空气的湿度，根据湿度，判断被干燥物的烘干程度，从而实现自动停机控制。但是采用一般的湿度传感器的误差较大，容易受环境的影响，很难保证在工作中准确停机。此外湿度传感器寿命短、价格高，因此提高了干衣机的成本。

还有的干衣机利用安装在滚桶内绝缘的金属拨块通过与衣物接触，测量其电阻值来判断衣物的干湿程度，以此控制自动停机，但是这种方法只能判别表面衣物的干燥程度，对于中间部分或成团缠裹衣物的干湿程度不易判断，从而造成有时停机不易准确。而且需用电刷装置，将此信号从滚桶内引至控制板，致使设备成本高，且容易产生故障。

本发明的目的是提供一种新的、不同于已有的干衣机判干停机方法，可以合理控制加热功率及温度，节能高效，停机准确。

本发明再一个目的是提供按本发明方法的干衣机判干停机方法的干衣机，摒弃价贵、效果差的湿度传感器或湿度的间接测量，经济且操作方便。

针对以上所述现有技术的缺点，致力于不损伤被干燥衣物，提高干燥效率，节约能源，能根据使用者对衣物的不同干湿要求，准确停机。本发明人等经过长期研究，采集了大量不同型号干衣机在不同衣物重量、不同质地、不同干衣温度和不同环境条件下，干衣过程中衣物的含水量，即其干燥程度与干衣工作时间的关系，确定了干衣机在开始干燥的一段时间内，被干燥衣物很潮湿，输入全额加热功率，能量主要用于气化衣物所含水分，干衣桶内温度及出口空气温度上升不多，一直维持在较低水平。此后被干燥物含水分越来越少，温度随之上升，达到某一个温度值后，此时由于水分已大大减少，为保持温度不变，以免温度上升过高有损衣物，为此减少功率输入。等到衣物已经干燥，输入的能量全用于将进入滚桶的空气温度上升至所需控制温度，输入功率将保持不变。这个过程中温度与时间的关系曲线和输入功率对时间的关系曲线如图1所示。对不同的衣物质地、重量以及潮湿程度，这条曲线形状基本相同，只是在时间上及斜率上有所变化。曲线上t_o-t_j段，因为希望尽快气化衣物含有的水分，加入全额功率，称为全功率加热区，t_j点为温度调控点。t_j-t_d段称为调控区，控制温度稳定在某一值上，输入功率逐步降低，可以避免桶内温度过高有损衣物，也可以更有效利用能源。t_d点以后为干燥区，其特点是输入功率较小，且基本保持不变。由此，进入调控区后，根据这条曲线的斜率或输入功率值的变化可用来判断被干燥衣物的干燥程度，即判干。

根据这个研究结果，本发明判干停机方案将建立在测定温度、恒温控制、控制功率及时间基础之上，而与现有技术中以检测湿度的方案完全不同。

本发明的技术方案是：一种干衣机自动判干停机的方法，其特征是有以下步骤：

①干衣机开始工作后，从t＝0开始计时，设定加热功率P_F，检测干衣桶内或出风风道内温度T_t，获得T_t对时间t的变化关系；

②设定调控温度T_s；

③检测T_s-T_t＞T_jΔ时以设定的全额功率P_F加热，其中T_jΔ为到达调控点的温度控制容差值；

④在t＝t_j时检测出T_s-T_t≤T_jΔ，到达调控点；

⑤调整加热功率P，保持｜T_t-T_s｜≤T_Δ；

⑥定时间间隔检测加热功率值，当检测到的功率有规定的NW次等于或小于停机功率值P_s时停机。

上述一般T_jΔ取(0.5～2.5)℃；NW可设为3-6；T_Δ由温度控制部质量及加热系统固有参数所决定，一般可达T_Δ≤2℃；P_s的值的决定见下文。

所述技术方案可以有几种变型。

变型之一是所述第⑥步骤可代之以

⑥定时间间隔检测加热功率值，当此次功率值P_t与上次功率值P_t-1之差有规定的NW(NW可设定为3～6)次小于P_Δ时停机。P_Δ的数值决定方式见下文。

变型之二是所述第⑥步骤可代之以

⑥从到达调控点t＝t_j起，再经过停机时间t_g后停机。

这个变型方案基础在于时间t_j反映了与桶内衣物质地、数量、易干性质、控制温度、全额加热功率大小等参量相关的干燥速度和程度，因此由这个时间可以判断达到预期的干燥程度要求还需要的时间t_g，以此时间t_g作为判干的依据。根据本发明人等的研究，对多数衣物等相关条件，这个时间可以是(0.5-2.0)t_j。

变型之三是以上各方法方案之综合，即本变型方案，可以首先选用以上任一种方案然后接着使用其它种方案。也就是可以依次使用以上基本方案及变型一、二方案中至少二种，其步骤是除以上第①到⑤各步外，第⑥步为：

⑥依任意次序选用以下三步中至少二个，在所选择的最后步骤结束后停机：

i，定时间间隔检测加热功率值，有规定的NW次其前后二次检测到功率值之差达到小于规定的值P_Δ；

ii，定时间间隔检测加热功率值，有规定的NW次达到所测得的值等于预设的P_s值；

iii，从达到调控点t＝t_j以后再经过时间t_g；

所有以上各方案的停机操作之前还可增加整理步骤：停加热，吹冷风，滚桶交替正反转指定时间，例如3-5分钟，后停机。

所有以上方案的检测及改变加热功率值的方法除用常规的以电压电流来计算外还可以为：在定时间间隔内改变加热器的加热与停加热时间的占空比，根据占空比的比率及全额功率大小计算加热功率。

定时间间隔可根据干衣机的不同型号取值，一般为400-180000ms。

关于干衣机的技术方案是：

一种使用本发明干衣机自动判干停机方法的干衣机装置，包括电源、启停装置、CPU、时钟、功率控制部、电机风机控制部，加热部及电机风机，其特征是还包括温度检测部、温度控制部、及设定参量输入端口；

预置和输入的设定参量至少包括设定调控点温度值T_s，加热功率选择值P_F，及控制方式C_F(极干、很干、干、微干、熨烫、定时)；CPU内储存各规定值T_jΔ、T_Δ、P_s、P_Δ、t_g及NW；

温度检测部设在干衣机出风风道中，由CPU在温度控制部将其检测的温度信号T_t和设定值T_s之差与T_jΔ比较，以确定调控时间t_j，并在其后工作时间内使功率控制部来控制加热部之功率始终保证｜T_t-T_s｜≤T_Δ；CPU定时检测加热部功率使与停机功率值P_s比较；CPU定时检测加热部功率与上次检测功率值之差与P_Δ比较；对加热时间计时，并使调控后加热时间与t_g相比较；根据比较结果指定启停装置动作停机。

本发明方法和依此方法的干衣机装置通过检测温度判干停机，摒弃精度低、价格贵、需要复杂的结构、运行不可靠的电刷装置的湿度传感器控制方法，因而结构简单，检测精度高，控制容易，检测器价廉，寿命长，判干停机准确，并且控制方式多样、灵活，适应不同干燥之需要，比较来说，对操作者的经验依赖性小。此外，因为不使桶内温度过高，节能，干燥效率高，不损衣物，也是本发明的优点。本发明干衣机的控制及运行可以适应不同的加热源，使得本发明干衣机开发前景十分广阔。

图1是干衣机中被干燥物干燥过程中，干衣机出风风道中的温度和加热功率与干衣时间关系图。

图2是本发明干衣机的构成框图。

图3是本发明干衣机的第一实施例工作流程图。

图4是本发明干衣机的第二实施例局部工作流程图。

图5是本发明干衣机的第三实施例局部工作流程图。

以下将结合附图描述实施例，由此可进一步理解本发明的实质。

图2是本发明干衣机构成的框图。

本发明各实施例其构成是一致的，如图2所示，第一实施例是按本发明方法的基本方案来运作的，图3是其运行时干衣过程的流程图。干衣机包括CPU，温度检测部，温度控制部，功率控制部，电机风机控制部，加热部，电机风机及设定参量输入端子；电源及时钟加入有关各部，启停装置控制干衣机的启停。各部分的功能及它们之间的连接关系通过以下工作流程的说明将十分清楚。

功率值的改变和检测是用以下方法实现的：因调功方式是用过零调整方式，在一定的时间周期下，改变接通与关断加热器的时间占空比，统计加热周期波形个数n，即可根据全功率的大小计算出实际加热功率。例如：选定一定的时间周期为400ms，每20ms为一个完整的正弦波周期(50Hz的电源)，这样一定的时间周期内可由20个正弦周期组成，分别改变加热器通断时间的占空比，如20∶0，19∶1，18∶2等，设全功率为2000W，则相应的功率如下表：

         占空比   实际加热功率

P₀       20∶0    2000W

P₁       19∶1    1900W

P₂       18∶2    1800W

P₃       17∶3    1700W

P₄       16∶4    1600W

P₅       15∶5    1500W

P₆       14∶6    1400W

P₇       13∶7    1300W

P₈       12∶8    1200W

P₉       11∶9    1100W

P₁₀      10∶10   1000W

P₁₁      9∶11    900W

P₁₂      8∶12    800W

P₁₃      7∶13    700W

P₁₄      6∶14    600W

P₁₅      5∶15    500W

P₁₆      4∶16    400W

P₁₇      3∶17    300W

P₁₈      2∶18    200W

P₁₉      1∶19    100W

P₂₀      0∶20    0W

所述设定参量包括T_s(按室温～55℃选择)；加热功率选择值P_F，P_F＝aP_N，P_N为干衣机额定加热功率，本例为2000瓦，a＝50％到100％，每隔10％为一档，共6档中选择。

P_s值在本发明各实施例中是根据选定的T_s、C_F由软件赋值的，如下表：

P_Δ的值也是程序中设定的，P_Δ＝(0.1-0.3)P_s，程序设定的还有t_jΔ＝0.5-2℃；NW＝3-6，本例中NW＝3。

工作流程如下：

按图3，开始工作后(S1)判别设定参量输入端子是否已有数值键入(S2)，其中对本例至少有选用功率P_F，即选定本次干衣作业所需的使用功率；设定的调控点温度值T_s；控制方式C_F；如没有各设定值存在，程序按约定值(P_F＝1800W、C_F＝很干、T_s＝45℃)(S3)，然后进入S4，启停装置动作，干衣机进入干衣工作。加热部以所设定的全额功率P_F供热，滚桶交替地正反转工作，风机运转鼓风(S5)。

计时开始(S6)，记录加热功率P的值(S7)，检测初始温度To(S8)。

当桶内没有被干燥衣物或者放入的是已经干燥的衣物，则全额功率P_F加热后没有可被气化的水分，桶内温度将较快上升，这种情况应该停机。在本例中为避免发生此种情况而在基本工作程序之外增加一段保护流程(S9-S11)，即S9首先给出预定的设定时间t_p，本例为3分钟，经此时间后检测温度T_p(S10)，如果此温度超过一个定值ΔT，本例中它是10℃。(S11)，将转入S12到S14的整理程序，即切断加热部电源停止加热(S12)。再经一定时间吹风降温，例如3-5分，本例中定为5分钟，干衣机反复交替正反转(S13)，之后停机(S14)结束工作。如在S11不产生超过10℃温升的结果，进入S15，反复判别当时温度T_t与设定温度T_s之差是否不大于T_jΔ，本例中为2℃。直到T_s-T_t≤T_jΔ，记录调控时间t_j(S16)，再反复判别当时温度T_t是否大于或等于设定值T_s(S17)，直到达到T_t≥T_s，将加热功率P降低(S18)，反复测定时间间隔内加热功率P，并与设定值P_s比较是否高于该P_s值(S19)，如高于该值继续在保持T_s条件下降低加热功率(S17-S18)，直到NW次(本例为3次)满足P≤P_s转入停机程序，即S12-S14后停机，结束工作。

本发明第二实施例是按照本发明变型2方案运作的，相比于第一实施例，干衣机的构成相同，工作流程略有变化，参见图4，不同处有：

S2，例如在输入的参量C_F＝05时，干衣机按t_g＝(0.5-2.0)t_j预置一个t_g值。

其他不同处是S19′代替S19，S19′是反复检测t，并使t-t_j与t_g比较；是否t-t_j≤t_s，如果比较结果为否，继续S17-S18的降低输入功率的步骤，直到满足t-t_j≤t_g条件，转入停机程序S12-S14。此局部工作流程见图4。

本发明第三实施例是对应本发明方法的变型1的方案运作的，与第一实施例一样，不同在于工作流程中几个有关步骤。根据S2中输入的设定参量可求出P_s而可按P_Δ＝(0.1～0.3)P_s，预置设定P_Δ，本例按P_Δ＝0.2P_s。和第一实施例比较那里的S19代之以S19″。

S19″反复检测定时间间隔内的输入功率P_t，并将与上一次检测值P_t-1之差与设定值P_Δ比较是否超出，如超出则继续在保持T_s条件下，降低输入功率，并且重复此操作(S17-S18)，反之，如P_t-P_t-1≤P_Δ，直到NW次(本例为3次)满足P_t-P_t+1≤P_Δ，转入停机程序，即转入S12-S14，停机，结束工作。此局部工作流程见图5。

本发明第四实施例是对应于本发明方法的变型3的方案运作，同样，也是在工作流程上有不同处为S19由S19，替代：

S19，依次采用S19，S19′，S19 ″中任意至少二个，最后一个判别工作完成转入停机程序S12-S14，结束工作。此局部工作流程不再图示。

Claims (10)

1.一种干衣机自动判干停机的方法，其特征是有以下步骤：

①干衣机开始工作后，从t＝0开始计时，输入加热功率P_F，检测干衣桶内或出风风道中温度T_t，获得T_t对时间t的变化关系；

②设定调控温度T_s；

③检测T_s-T_t＞T_jΔ时以设定的全额功率P_F加热，其中T_jΔ为到达调控点的温度控制容差值；

④在t＝t_j时检测出T_s-T_t≤T_jΔ，到达调控点；

⑤调整加热功率P，保持｜T_t-T_s｜≤T_Δ；

⑥定时间间隔检测加热功率值，当检测到的功率有规定的NW次等于或小于停机功率P_s时停机。

2.根据权利要求1的方法，其特征是所述第⑥步骤是：定时间间隔检测加热功率值，当前后二次检测到功率值之差有规定的NW次小于预设的值P_Δ时停机。

3.根据权利要求1的方法，其特征是所述第⑥步骤是：从到达调整点t＝t_j起，再经过预设的时间t_g后停机。

4.根据权利要求1的方法，其特征是所述第⑥步骤是依任意次序选用以下三步中至少二个：

i；定时间间隔检测加热功率值，前后二次检测到功率值之差有规定的NW次达到小于预设的值P_Δ；

ii；定时间间隔检测加热功率值，有规定的NW次达到所测得的值等于或小于所规定的P_s值；

iii；从达到调控点t＝t_j以后再经过所规定的时间t_g时间；

上述最后一个判别工作完成后停机。

5.根据权利要求1-4中所述的一个方法，其特征是在所述第①和第②步骤之间还有以下步骤：

①′在定值时间t＝t_p时检测温度T_p，如T_p和初始温度T_o之差超过指定值ΔT，则停机；如不超过，进行以后步骤；

6.根据权利要求5所述的一个方法，其特征是所述T_jΔ＝(0.5-2.0)℃；NW＝3-6；t_g＝(0.5-2.0)t_j；P_Δ＝(0.1-0.3)P_s；t_p＝3分钟；ΔT＝10℃；T_Δ＝2℃。

7.根据权利要求5所述的一个方法，其特征是所述停机操作包括以下步骤：

1)停止加热；2)吹风；3)滚桶反复正反转3-5分钟；4)停止。

8.根据权利要求1-4中一个所述的方法，其特征是所述功率的改变及检测方法是：在定时时间隔内改变加热器通、断的占空比来改变加热功率，根据占空比率通过统计加热时波形周期数量及选用功率P_F大小计算加热功值，

9.一种用于实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括电源、启停装置、CPU、时钟、功率控制部、电机风机控制部、加热部、及电机风机，其特征是还包括温度检测部、温度控制部、及设定参量输入端口；输入设定及预置设定的参量至少包括设定调控点温度值T_s，调控温度检测容差T_jΔ，恒温控制温度容差T_Δ，加热功率选择值P_F，控制方法C_F，输入功率判干值P_s，输入功率变化的判干值P_Δ，设定判干时间t_g；温度检测设在干衣机出风风道内，由CPU在温度控制部内将其温度信号T_t和设定值T_s之差与T_jΔ比较，以确定t_j，并在其后工作时间内使功率控制部控制加热部之功率，保持｜T_t-T_s｜≤T_Δ；CPU定时检测加热部功率使与P_s比较；定时检测加热部功率与上次检测值之差与设定值P_Δ比较；对加热时间计时，使调控后的加热时间与设定时间t_g比较；根据比较结果指定启停装置动作停机。

10.根据权利要求9与所述的干衣机，其特征是在开始运作后的定时间t_p时检测温度T_p，判别T_p和初始温度T_o之差是否超过指定值ΔT，超过则停机，不超过则进行以后的控制步骤；所述停机操作是先停止加热，吹风及滚桶继续反复交替正反转3-5分钟后停止运转。

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