CN112301641A - 一种带mems传感器的洗衣机转速测量方法及位移数据检测方法 - Google Patents

一种带mems传感器的洗衣机转速测量方法及位移数据检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法及位移数据检测方法，利用带MEMS传感器的洗衣机中的振动检测模块，通过三轴加速度数据得到转速数据，通过三轴转速数据的滤波，减少工作过程中的干扰影响，得到更为稳定和精准的洗衣机转速数据。而该洗衣机转速数据能够为洗衣机振动检测提供更为准确的转速参考，用于洗衣机振动检测模块不同IIR滤波器参数及增益的设置。且由于无需洗衣机外部提供转速信号，无需上位机传送实时转速，减少与上位机数据传输，减少占用上位机的芯片资源，减少洗衣机系统复杂度。

Description

一种带MEMS传感器的洗衣机转速测量方法及位移数据检测 方法
技术领域
本发明涉及洗衣机应用控制领域，具体涉及一种洗衣机转速测量方法及位移数据检测方法。
背景技术
洗衣机脱水时，采用电机作为动力源，电机在工作运转时产生的振动，变成洗衣机的振源，内筒在电机的带动下进行旋转，由于衣物的存在，内部会产生偏心负载，使内筒受到变载荷和变方向偏心，产生振动，同时外筒由于电机的振动和内筒的振动带动下也会发生振动，如果振幅过大将会与洗衣机外壳碰撞，从而影响洗衣机的洗衣效果以及其使用寿命。因此，对洗衣振动位移量进行测量是控制振动洗衣机工作品质的关键。
目前，对洗衣机的位移测量一般会利用MEMS传感器以及洗衣机的转速来进行确定。但是，洗衣机转速通常采用旋转编码器方式或者通过测量洗衣机电机转速来测量洗衣机转速，需要耗费多余的硬件和软件资源，而且测量的转速数据为单方向的转速，而洗衣机在工作过程中会存在较大的转速扰动，这就使得所获得的洗衣机转速分辨率较低，也因此影响了位移测量的精度。
针对上述问题，本发明进行了深入构思，遂产生本案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种洗衣机转速测量方法及位移数据检测方法，其能够得到高精度的洗衣机转速和位移数据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其包括如下步骤：
通过MEMS传感器采集洗衣机外筒的三轴加速度数据并进行存储；
当大于设定存储次数时，根据三轴区间零点数据及数据采样率得到三轴初始转速数据；
求取三轴区间加速度最大值，并判断三轴区间内是否有两个以上加速度最大值小于噪声加速度值，若是，则得到三轴初始数据无效，三轴转速数据为零，然后求取洗衣机转速；否则直接求取洗衣机转速；
求取洗衣机转速：根据三轴初始转速数据得到洗衣机转速。
采集三轴加速度数据后，对三轴加速度数据进行去三轴零点偏置处理。
去三轴零点偏置处理完成后，统计采样次数并存储三轴加速度值；
然后，判断采样次数是否大于设定采样次数，若不大于时，继续采样；若大于，将采样次数清零，并依据已存储的三轴加速度数据进行处理，得到新的三轴加速度数据。
在求取三轴初始转速之前，对三轴的加速度数据进行IIR滤波处理。
三轴加速度数据滤波处理完成后进行存储，并统计存储次数，当存储次数大于设定存储次数时，存储次数清零，求取三轴初始转速数据，否则，继续采样。
求取洗衣机转速时，求取三轴初始转速数据的平均值作为洗衣机转速，或者去除三轴初始转速数据中的最大值、最小值后，求取平均值作为洗衣机转速。
依据已存储的三轴加速度数据获取新的三轴加速度数据方法为：求取已存储的三轴加速度数据的平均值作为新的三轴加速度数据，或者去除已存储的三轴加速度数据中的最大值、最小值，然后求取平均值作为新的三轴加速度数据。
一种带MEMS传感器的洗衣机的位移数据检测方法，其包括以下步骤：
通过MEMS传感器采集洗衣机外筒的三轴原始加速度数据，获得三轴加速度数据后，一方面依据该三轴加速度数据获取初始位移量数据；另一方面，依据该三轴原始加速度数据按照如上所述的洗衣机的转速测量方法获取洗衣机转速；
根据获取的洗衣机转速数据，选择不同的IIR滤波器参数和增益对初始位移数据进行矫正和补偿，得到洗衣机的位移数据。
在得到洗衣机的位移数据后，还包括：
判断是否向洗衣机电脑控制器输出结果，若是，则通过串口向洗衣机电脑控制器输出洗衣机的位移数据，进入下一步骤；否则直接进入下一步骤；
判断是否停止采样，若是，则结束，否则继续采样。
采用上述方案后，本发明利用带MEMS传感器的洗衣机中的振动检测模块，通过三轴加速度数据得到转速数据，通过三轴转速数据的滤波，减少工作过程中的干扰影响，得到更为稳定和精准的洗衣机转速数据。而该洗衣机转速数据能够为洗衣机振动检测提供更为准确的转速参考，用于洗衣机振动检测模块不同IIR滤波器参数及增益的设置。且由于无需洗衣机外部提供转速信号，无需上位机传送实时转速，减少与上位机数据传输，减少占用上位机的芯片资源，减少洗衣机系统复杂度。
附图说明
图1为本发明的洗衣机转速测量流程图；
图2为本实施例初始转速计算示意图；
图3为本发明的洗衣机位移数据检测流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明揭示了一种带MEMS传感器的洗衣机转速测量方法，其包括以下步骤：
S11、以一定的采用周期T对MEMS传感器进行一次采集，获取三轴原始加速度数据，然后分别取出零点偏置加速度值，得到三轴加速度数据，采样次数累加，并存储采样值；
S12、判断采样次数M是否大于设定采样次数，若不大于，则进入步骤S11，继续采集三轴原始加速度数据；否则，将采样次数清零，并对已存储的三轴加速度数据进行处理，得到新的三轴加速度数据；通过该步骤处理可以去除三轴数据的随机干扰。
本实施例中，设定采样次数值为4。对已存储的三轴加速度数据处理为：取出最大值、最小值，然后求取三轴加速度平均值，该平均值为新的三轴加速度数据。
S13、对新的三轴加速度数据进行IIR滤波处理，得到三轴滤波加速度数据并进行存储，数据存储次数累加；通过IIR滤波处理可以去除三轴数据的高频低频干扰。
步骤S14、判断数据存储次数N大于设于设定存储次数，若不大于，则进入步骤S11，继续采集三轴原始加速度数据；否则，存储次数清零，分别求取三轴区间内零点个数，然后根据三轴区间零点数据及数据采样率f得到三轴初速转速数据；
初始转速 = 零点数据 / 采样率 * 60
其中，零点数据为相邻两个零点的差值的平均值。
假设数据的分布如下图2所示，通过下降沿检测方式确定如下所示四个零点和位置信息（数据在表中的地址值）
零点数据 = （（z2- z1）+（z3- z2）+（z4- z3））÷ 3
本实施例中，设定存储次数为500次。
S15、分别求取三轴区间加速度最大值，判断在三轴加速度区间是否有两个以上的加速度最大值小于噪声角速度值，若是，则得到三轴初始转速为无效，三轴转速数据为零，然后求取洗衣机转速；否则，直接求取洗衣机转速；
S16、求取洗衣机转速：取出三轴转速数据中的最大值、最小值，然后求取三轴转速的平均值，该平均值即为洗衣机转速。
如图3所示，基于同一发明构思，本发明还揭示了一种带MEMS传感器的洗衣机的位移数据检测方法，其包括以下步骤：
S21、MCU处理器初始化；MEMS传感器初始化；
S22、MEMS传感器矫正；MEMS传感器矫正是指在MEMS传感器初始化后,通过采集一定数量的及时速度值并取平均值作为基准值。
S23、通过MEMS传感器采集洗衣机外筒的三轴原始加速度数据，获得三轴原始加速度数据后，一方面依据该三轴原始加速度数据获取初始位移量数据；另一方面，依据该三轴原始加速度数据按照上述步骤S11-S16获取洗衣机转速。
初始位移数据获取如下：首先将采集得到的三轴原始加速度数据转为施加三轴加速度值，然后通过一个数字滤波器进行滤波器，以滤除干扰信号，接着讲得到的加速度值经过一次积分得到速度，最后经过二次积分得到初始位移数据量。
S24、根据步骤S23获取的洗衣机转速数据，选择不同的IIR滤波器参数和增益对初始位移数据进行矫正和补偿。
具体地，当洗衣机的转速小于等于设定转速时，无需对初始位移数据进行矫正补偿，初始位移数据就是洗衣机的位移数据；
当洗衣机的转读大于设定转速时，选择与洗衣机转速对应的IIR滤波器系数和滤波器增益对初始位移数据进行矫正补偿处理。
S25、判断是否向洗衣机电脑控制器输出结果，若是，则通过串口向洗衣机电脑控制器输出洗衣机的位移数据，进入S26；否则直接进入S26；
S26、判断是否停止采样，若是，则结束，否则进入步骤S23继续采样。
综上，本发明利用带MEMS传感器的洗衣机中的振动检测模块，通过三轴加速度数据得到转速数据，通过三轴转速数据的滤波，减少工作过程中的干扰影响，得到更为稳定和精准的洗衣机转速数据。而该洗衣机转速数据能够为洗衣机振动检测提供更为准确的转速参考，用于洗衣机振动检测模块不同IIR滤波器参数及增益的设置。且由于无需洗衣机外部提供转速信号，无需上位机传送实时转速，减少与上位机数据传输，减少占用上位机的芯片资源，减少洗衣机系统复杂度。
以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
通过MEMS传感器采集洗衣机外筒的三轴加速度数据并进行存储；
当大于设定存储次数时，根据三轴区间零点数据及数据采样率得到三轴初始转速数据；
求取三轴区间加速度最大值，并判断三轴区间内是否有两个以上加速度最大值小于噪声加速度值，若是，则得到三轴初始数据无效，三轴转速数据为零，然后求取洗衣机转速；否则直接求取洗衣机转速；
求取洗衣机转速：根据三轴初始转速数据得到洗衣机转速。
2.根据权利要求1所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：采集三轴加速度数据后，对三轴加速度数据进行去三轴零点偏置处理。
3.根据权利要求2所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：去三轴零点偏置处理完成后，统计采样次数并存储三轴加速度值；
然后，判断采样次数是否大于设定采样次数，若不大于时，继续采样；若大于，将采样次数清零，并依据已存储的三轴加速度数据进行处理，得到新的三轴加速度数据。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：在求取三轴初始转速之前，对三轴的加速度数据进行IIR滤波处理。
5.根据权利要求4所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：三轴加速度数据滤波处理完成后进行存储，并统计存储次数，当存储次数大于设定存储次数时，存储次数清零，求取三轴初始转速数据，否则，继续采样。
6.根据权利要求1所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：求取洗衣机转速时，求取三轴初始转速数据的平均值作为洗衣机转速，或者去除三轴初始转速数据中的最大值、最小值后，求取平均值作为洗衣机转速。
7.根据权利要求3所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的转速测量方法，其特征在于：依据已存储的三轴加速度数据获取新的三轴加速度数据方法为：求取已存储的三轴加速度数据的平均值作为新的三轴加速度数据，或者去除已存储的三轴加速度数据中的最大值、最小值，然后求取平均值作为新的三轴加速度数据。
8.一种带MEMS传感器的洗衣机的位移数据检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过MEMS传感器采集洗衣机外筒的三轴原始加速度数据，获得三轴加速度数据后，一方面依据该三轴加速度数据获取初始位移量数据；另一方面，依据该三轴原始加速度数据按照如权利要求1-7任一所述的洗衣机的转速测量方法获取洗衣机转速；
根据获取的洗衣机转速数据，选择不同的IIR滤波器参数和增益对初始位移数据进行矫正和补偿，得到洗衣机的位移数据。
9.根据权利要求8所述的一种带MEMS传感器的洗衣机的位移数据检测方法，其特征在于：在得到洗衣机的位移数据后，还包括：
判断是否向洗衣机电脑控制器输出结果，若是，则通过串口向洗衣机电脑控制器输出洗衣机的位移数据，进入下一步骤；否则直接进入下一步骤；
判断是否停止采样，若是，则结束，否则继续采样。
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