CN111962256A - 洗衣机偏心位置检测装置、方法及脱水控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种洗衣机偏心位置检测装置、方法及脱水控制方法，装置包括第一加速度传感器、第二加速度传感器和轴向偏心位置检测模块，两个加速度传感器均安装于洗衣机的外桶壁上，且二者平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装，用于获取在洗衣机内筒/桶旋转期间的振动位移信号；轴向偏心位置检测模块根据两个振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置，结合偏心位置传感器还可以确定径向偏心位置，从而实现了对偏心位置的精准检测，使得基于偏心位置的脱水控制可以充分考虑到洗衣机内筒/桶不同位置对偏心容忍度的不同，进而提高了脱水转速控制的准确性。
Description
技术领域
本发明属于洗衣机技术领域，具体地说，是涉及一种洗衣机偏心位置检测装置、方法及脱水控制方法。
背景技术
“振动噪音”作为洗衣机重要的性能指标之一，一直以来都是家电行业各大厂家竞相解决的问题，经过近几年减振技术的迭代发展，洗衣机的减振系统越来越成熟，减振降噪的难度越来越大，而“振动噪音”问题却没有彻底解决。
经用户调研结果显示，洗衣机振动噪音问题一般发生在脱水阶段，根本原因是由于在洗涤过程中衣物分布不均，产生较大质量的偏心，这些偏心在脱水达到一定转速后产生较大的惯性力，使得整机系统在经过脱水临界转速甚至达到高速阶段沿着前后、上下、左右方向产生较大的振动。
洗衣机的悬挂系统为一典型的悬臂梁结构，以滚筒洗衣机为例，筒体靠电机轴支撑固定在箱体上，筒体的前端无任何固定约束结构，筒体的重心多位于其后部，也就是筒体后部对偏心的容忍度更大；这种结构必然出现的问题是：在相同偏心量的情况下，偏心位于筒体前部时系统所产生的振动比位于筒体后部时系统所产生的振动更加剧烈，也就是说，在相同转速条件下，在达到相同的振动水平的情况下，位于筒体前部的偏心重量必然小于其位于筒体后部的偏心重量。
目前，洗衣机在脱水程序期间，一般定义某一偏心量预设值，在偏心量小于该预设值时，选择高转速执行脱水，在偏心量超过预设值时，则选择低转速进行脱水，或者通过注水等方式来减小偏心量，进而再选择高转速执行脱水；这种脱水控制方式只是模糊的通过偏心量大小来选择脱水转速，没有考虑偏心位置的不用对振动所产生的影响，造成脱水控制也不准确，例如，若因为偏心位于筒体后侧，则会导致在还未发生振动情况下就降低了脱水转速，这使得脱水后衣物含水量较高，会明显提高烘干过程的能源消耗。
发明内容
本发明提供了一种洗衣机偏心位置检测装置、方法及脱水控制方法，能够实现偏心位置的精确检测，使得根据偏心位置执行的脱水控制更加准确。
本发明采用以下技术方案予以实现：
提出一种洗衣机偏心位置检测装置，包括：第一加速度传感器，安装于洗衣机的外桶壁上，用于获取在洗衣机内筒/桶旋转期间的第一振动位移信号；第二加速度传感器，安装于洗衣机的外桶壁上，和所述第一加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装，用于获取在洗衣机内筒/桶旋转期间的第二振动位移信号； 轴向偏心位置检测模块，用于根据所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
进一步的，所述装置还包括：偏心位置传感器，安装于所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器之间，用于获取在洗衣机的内筒/桶旋转期间的电流信号；径向偏心位置检测模块，用于基于所述电流信号和所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置。
进一步的，所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器分别安装于洗衣机外桶的前半部分和后半部分。
提出一种洗衣机偏心位置检测方法，包括：获取第一加速度传感器检测的第一振动位移信号；其中，所述第一加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上；获取第二加速度传感器检测的第二振动位移信号；其中，所述第二加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上，和所述第一加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装；基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
进一步的，所述方法还包括：获取偏心位置传感器检测的洗衣机的内筒/桶旋转期间的电流信号；其中，所述偏心位置传感器安装于所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器之间；基于所述电流信号和所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置。
进一步的，基于所述电流信号和所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置，包括：根据所述电流信号与所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号的波峰位置确定偏心相对初始测试点的相位角；根据所述相位角确定相对于所述初始测试点的径向偏心位置；其中，所述初始测试点为所述偏心位置传感器的安装位置。
提出一种洗衣机脱水控制方法，包括：获取第一加速度传感器检测的第一振动位移信号；其中，所述第一加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上；获取第二加速度传感器检测的第二振动位移信号；其中，所述第二加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上，和所述第一加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装；基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置；基于所述轴向偏心位置控制洗衣机内筒/桶的脱水转速。
进一步的，所述基于所述轴向偏心位置控制洗衣机内筒/桶的脱水转速，包括：基于所述轴向偏心位置确定偏心位于内筒/桶的第一部分时，在偏心量大于最高偏心阈值且小于第一偏心阈值范围内，控制脱水转速提高至第一转速；基于所述轴向偏心位置确定偏心位于内筒/桶的第二部分时，在偏心量大于所述最高偏心阈值且小于第二偏心阈值范围内，控制脱水转速提高至第二转速。
进一步的，在基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置之前，所述方法还包括：在所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差的绝对值小于设定阈值时，控制脱水转速提高至第三转速；在所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差的绝对值大于所述设定阈值时，基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置、方法及脱水控制方法中，在洗衣机外桶壁同轴安装有第一加速度传感器和第二加速度传感器，分别检测洗衣机内筒/桶旋转期间的第一振动位移信号和第二振动位移信号，基于这两个振动位移信号的差值能够精准的确定振动发生在洗衣机内筒/桶旋转轴方向上的具体位置，例如，在第一加速度传感器安装于外桶壁前半部分、第二加速度传感器安装于外桶壁后半部门时，第一振动位移信号和第二振动位移信号的差值的符号体现了振动发生在内筒/桶的前半部分还是后半部分，大小体现了整个内筒/桶的振动程度；振动发生在前半部分和后半部分时，内筒/桶对偏心的容忍度不同，则可以根据不同位置确定不同的偏心容忍度，实现不同的脱水转速的控制，使得脱水控制更加准确。
进一步的，在两个加速度传感器之间的外桶壁上还安装有偏心位置传感器，根据第一振动位移信号或第二振动位移信号与偏心位置传感器检测到的电流信号之间的相位角确定径向偏心位置，基于具体的径向偏心位置可以实现诸如平衡环之类的平衡装置的控制实现对振动的调节。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置的一个实施例的安装结构示意图；
图2为本发明提出的洗衣机偏心位置检测方法的一个实施例的流程图；
图3为本发明提的洗衣机脱水控制方法的一个实施例的流程图；
图4为图1所示实施例的检测信号示意图；
图5为图4所示实施例中偏心相位角示意图；
图6 为本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置的又一个实施例的安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置，如图1所示，包括第一加速度传感器11、第二加速度传感器12和轴向偏心位置检测模块（图中未示出），第一加速度传感器11和第二加速度传感器12均安装于洗衣机外桶1的外桶壁上，且两个加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴Z同轴安装，也即，两个传感器的连线平行于洗衣机外桶的中心轴Z；第一加速度传感器11用于获取洗衣机内筒/桶2旋转期间的第一振动位移信号X1，第二加速度传感器12用于获取洗衣机内筒/桶2旋转期间的第二振动位移信号X2。
轴向偏心位置检测模块则根据第一振动位移信号X1和第二振动位移信号X2的差X1-X2来确定洗衣机轴向偏心位置。具体的，以第一加速度传感器11安装于洗衣机外桶1的前半部分（靠近筒/桶口14的部分）、第二加速度传感器12安装于洗衣机外桶1的后半部分（靠近筒/桶底15的部分）为例，第一加速度传感器11获取洗衣机内筒/桶2的前半部分的振动位移信号，第二加速度传感器12获取洗衣机内筒/桶2的后半部分的振动位移信号，当X1-X2大于零时，表示较大幅度的振动发生在洗衣机内筒/桶2的前半部分上，当X1-X2小于零时，表示较大幅度的振动发生在洗衣机内筒/桶2的后半部分上；再例如，如图6所示，当第一加速度传感器11安装于洗衣机外桶1前半部分的前半部分，第二加速度传感器12安装于洗衣机外桶1前半部分的后半部分时，第一振动位移信号X1和第二振动位移信号X2的差值X1-X2则可以表示出较大幅度的振动发生在洗衣机内筒/桶2的前半部分上的具体位置。
可见，根据第一加速度传感器11和第二加速度传感器12的具体安装位置，可以根据二者检测信号的差值确定较大幅度的振动发生的具体位置，由此，可实现对洗衣机在其外桶中心轴的轴向上发生偏心的具体轴向位置的精准检测。
而第一振动位移信号X1和第二振动位移信号X2的差值绝对值|X1-X2|则表明了振动的程度，具体的，|X1-X2|越大表明两个加速度传感器所在位置的振动幅度差别越大，差别越大表明振动越大；|X1-X2|越小表明两个加速度传感器所在位置的振动幅度差别越小，差别越小表明振动越小；而振动的程度表明了偏心量的大小，振动程度越大偏心量越大，振动程度越小偏心量越小，可见，在本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置中，在根据两个加速度传感器的检测信号的差确定轴向偏心位置后，还可以根据差的绝对值确定偏心量的大小。
如图1所示，本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置还包括偏心位置传感器13和径向偏心位置检测模块（图中未示出）；偏心位置传感器13，例如霍尔传感器，安装于第一加速度传感器11和第二加速度传感器12之间，用于获取洗衣机内筒/桶2旋转期间的电流信号，并将偏心位置传感器的13安装位置设定为洗衣机内筒/桶2转动的初始位置，一切检测以初始位置为参考进行。
径向偏心位置检测模块则用于基于偏心位置传感器13检测的电流信号I和第一振动位移信号X1或第二振动位移信号X2确定洗衣机的径向偏心位置。具体的，在上述实施例中，根据两个加速度传感器的差值确定了洗衣机的轴向偏心位置之后，例如，确定偏心发生在洗衣机内筒/桶2的前半部分时，也即X1-X2大于零时，可以基于电流信号I和第一振动位移信号X1来确定洗衣机的径向偏心位置。
如图4所示，第一加速度传感器11检测到的第一振动位移信号X1为一正弦波曲线，洗衣机内筒/桶2每旋转一周，第一加速度传感器11采集一个周期的第一振动位移信号，波峰的峰值即为因偏心引起的振动位移量，也就是偏心随着洗衣机内筒/桶2旋转一周，当偏心经过第一加速度传感器11所在的位置时采集到的振动位移量；将偏心位置传感器13所在外桶的位置设置为初始位置或初始测试点，则洗衣机内筒/桶2每旋转一周，偏心位置传感器13就检测到一个电流信号I，将检测到的电流信号I与振动波峰信号相对应，如图5所示，即可计算出偏心相对于初始位置的相位角θ，根据相位角θ即可确定相对于初始测试点的径向偏心位置；在确定了径向偏心位置之后，可以采用诸如进水、平衡块调节等方式在径向上实现对偏心的平衡。
本发明提出一种洗衣机偏心位置检测方法，应用于上述提出的洗衣机偏心位置检测装置中，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S21：获取第一加速度传感器检测的第一振动位移信号。
步骤S22：获取第二加速度传感器检测的第二振动位移信号。
洗衣机执行脱水程序时，首先旋转内筒/桶2到设定转速N，期间检测偏心量a，若a始终小于阈值A1，则将转速提高到最高转速N1直至脱水结束，若偏心量a大于阈值A1，则启动洗衣机偏心位置检测装置，第一加速度传感器11和第二加速度传感器12开始检测振动位移量。
当然，也可以在脱水程序执行同时启动洗衣机偏心位置检测装置，基于两个加速度传感器检测的振动位移信号的差值来判断偏心量：计算X1-X2的绝对差值ΔX，当ΔX小于最高偏心阈值时，说明偏心量未超标，可以继续提升脱水转速至最高转速，当ΔX大于最高偏心阈值时，则说明偏心量a超标，会出现明显振动，不能继续将转速提升至最高转速，需要执行步骤S13。
步骤S23：基于第一振动位移信号和第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
如前所述，根据第一振动位移信号X1和第二振动位移辛信号X2的差值X1-X2，可以确定较大幅度的振动发生的具体位置，从而实现对洗衣机在其外桶中心轴的轴向上发生偏心的具体轴向位置的精准检测。
步骤S24：获取偏心位置传感器检测的洗衣机内筒/桶2旋转期间的电流信号。
步骤S25：基于电流信号和第一振动位移信号或第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置。
在根据步骤S13确定洗衣机轴向偏心位置之后，根据偏心位置传感器检测的电流信号与第一振动位移信号或第二振动位移信号的波峰位置确定偏心相对初始测试点的相位角θ，进而根据相位角θ确定相对于初始测试点的径向偏心位置，具体使用第一振动位移信号X1还是第二振动位移信号X2，依据步骤S13判断的轴向偏心位置来确定，轴向偏心位置处于第一加速度传感器的安装位置，则使用第一振动位移信号X1来确定相位角θ，轴向偏心位置处于第二加速度传感器的安装位置，则使用第二振动位移信号X2来确定相位角θ；根据相位角θ即可确定相对于初始测试点的径向偏心位置。
在确定了径向偏心位置后，可以采用诸如进水、平衡块调节等方式在径向上实现对偏心的平衡。
基于上述提出的洗衣机偏心位置检测装置和方法，本发明还提出一种洗衣机脱水控制方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤S31：开始执行脱水程序，将转速提升至设定转速。
步骤S32：检测偏心量。
偏心量的检测可以依据现有技术实现，例如基于加速度传感器检测振动程度来判断偏心量，或基于电机转矩的变化量来判断偏心量等。
或者，偏心量的检测依据本发明提出的两个加速度传感器检测的振动位移信号的差值X1-X2来判断，在其绝对差值ΔX小于最高偏心阈值A1时，说明偏心量未超标，可以继续提升脱水转速至第三转速，也即最高转速N3；当ΔX大于最高偏心阈值时，则说明偏心量a超标，需要进一步基于第一振动位移信号和第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。具体包括：
步骤S33：获取第一加速度传感器检测的第一振动位移信号，以及获取第二加速度传感器检测的第二振动位移信号。
步骤S34：基于第一振动位移信号和第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
具体的，判断X1-X2的正负，若X1-X2为正值，说明偏心分布在第一加速度传感器的安装位置处，若X1-X2为负值，说明偏心分布在第二加速度传感器的安装位置处。
在确定了轴向偏心位置之后，基于轴向偏心位置控制洗衣机内筒/桶的脱水转速，具体包括：
步骤S35：在基于轴向偏心位置确定偏心位于内筒/桶的第一部分时，判断偏心量，若偏心量a在大于最高偏心阈值A且小于第一偏心阈值A1范围内，步骤S36：控制脱水转速提高至第一转速N1。
这里的第一部分为第一加速度传感器11的安装位置所处的洗衣机内筒/桶部分，以安装在洗衣机内筒/桶的前半部分（靠近筒/桶口位置）为例，在偏心量大于A且小于A1时，控制脱水转速提高至第一转速N1，该第一转速N1小于最高转速N3；在偏心量大于第一偏心阈值A1时，则需要重新进水来调整严重的偏心程度，进而再重新执行以上步骤。
步骤S37：在基于轴向偏心位置确定偏心位于内筒/桶的第二部分时，判断偏心量，若偏心量a在大于最高偏心阈值A且小于第二偏心阈值A2范围内，步骤S38：控制脱水转速提高至第二转速N2。
这里的第二部分为第二加速度传感器12的安装位置所处的洗衣机内筒/桶部分，以安装在洗衣机内筒/桶的后半部分（靠近筒/桶底位置）为例，在偏心量大于A且小于A2时，控制脱水转速提高至第二转速N2，该第二转速N3小于最高转速N3，并且，由于内筒/桶后半部分相比前半部分，对偏心的容忍度更高，因此，第一转速N1小于第二转速N2，也即N<N1<N2<N3，这里，N为内筒/桶旋转至偏心量a开始大于最高偏心阈值A时的转速。
同样，在偏心量大于第二偏心阈值A2时，则需要重新进水来调整严重的偏心程度，进而再重新执行以上步骤。
上述本发明提出的洗衣机偏心位置检测装置、方法及脱水控制方法，基于两个加速度传感器检测的振动位移信号之差确定轴向偏心位置，结合偏心位置传感器还可以确定径向偏心位置，实现了对偏心位置的精准检测，基于偏心位置的脱水控制可以充分考虑到洗衣机内筒/桶不同位置对偏心容忍度的不同，进而提高了脱水转速控制的准确性。
应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.洗衣机偏心位置检测装置，其特征在于，包括：
第一加速度传感器，安装于洗衣机的外桶壁上，用于获取在洗衣机内筒/桶旋转期间的第一振动位移信号；
第二加速度传感器，安装于洗衣机的外桶壁上，和所述第一加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装，用于获取在洗衣机内筒/桶旋转期间的第二振动位移信号；
轴向偏心位置检测模块，用于根据所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
2.根据权利要求1所述的洗衣机偏心位置检测装置，其特征在于，所述装置还包括：
偏心位置传感器，安装于所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器之间，用于获取在洗衣机的内筒/桶旋转期间的电流信号；
径向偏心位置检测模块，用于基于所述电流信号和所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置。
3.根据权利要求1所述的洗衣机偏心位置检测装置，其特征在于，所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器分别安装于洗衣机外桶的前半部分和后半部分。
4.洗衣机偏心位置检测方法，其特征在于，包括：
获取第一加速度传感器检测的第一振动位移信号；其中，所述第一加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上；
获取第二加速度传感器检测的第二振动位移信号；其中，所述第二加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上，和所述第一加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装；
基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
5.根据权利要求4所述的洗衣机偏心位置检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取偏心位置传感器检测的洗衣机的内筒/桶旋转期间的电流信号；其中，所述偏心位置传感器安装于所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器之间；
基于所述电流信号和所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置。
6.根据权利要求5所述的洗衣机偏心位置检测方法，其特征在于，基于所述电流信号和所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号确定洗衣机径向偏心位置，包括：
根据所述电流信号与所述第一振动位移信号或所述第二振动位移信号的波峰位置确定偏心相对初始测试点的相位角；
根据所述相位角确定相对于所述初始测试点的径向偏心位置；
其中，所述初始测试点为所述偏心位置传感器的安装位置。
7.洗衣机脱水控制方法，其特征在于，包括：
获取第一加速度传感器检测的第一振动位移信号；其中，所述第一加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上；
获取第二加速度传感器检测的第二振动位移信号；其中，所述第二加速度传感器安装于洗衣机的外桶壁上，和所述第一加速度传感器平行于洗衣机外桶的中心轴同轴安装；
基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置；
基于所述轴向偏心位置控制洗衣机内筒/桶的脱水转速。
8.根据权利要求7所述的洗衣机脱水控制方法，其特征在于，所述基于所述轴向偏心位置控制洗衣机内筒/桶的脱水转速，包括：
基于所述轴向偏心位置确定偏心位于内筒/桶的第一部分时，在偏心量大于最高偏心阈值且小于第一偏心阈值范围内，控制脱水转速提高至第一转速；
基于所述轴向偏心位置确定偏心位于内筒/桶的第二部分时，在偏心量大于所述最高偏心阈值且小于第二偏心阈值范围内，控制脱水转速提高至第二转速。
9.根据权利要求7所述的洗衣机脱水控制方法，其特征在于，在基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置之前，所述方法还包括：
在所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差的绝对值小于设定阈值时，控制脱水转速提高至第三转速；
在所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差的绝对值大于所述设定阈值时，基于所述第一振动位移信号和所述第二振动位移信号的差确定洗衣机轴向偏心位置。
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