DE69433740T2

DE69433740T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl eines Waschmaschinenmotors

Info

Publication number: DE69433740T2
Application number: DE69433740T
Authority: DE
Inventors: Dal Ho Mapo-Ku Cheong; Doo Whan Socho-Ku Sang
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2014-11-17
Also published as: NZ264306A; EP0653832A2; DE69433740D1; DE69415131T2; US5682634A; DE69415131D1; EP0684334A2; JPH08154391A; DE69422608T2; EP0684689A2; DE69422608D1; EP0653832B1; EP0684334B1; CN1127197C; CN1108324A; EP0684334A3; EP0685926B1; EP0685926A3; JP3579841B2; DE69422162T2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, indem eine Anzahl von Umdrehungen variiert und ein Drehsinn des Motors geändert werden, indem die Phase des Motors gesteuert wird.
Hintergrund der Erfindung
Eine herkömmliche Vorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors soll nachfolgend erläutert werden, indem auf einen Motor vom Niedriggeräuschtyp (G-Serie) Bezug genommen wird, der einem Matsushita-Katalog entnommen wurde.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet eine herkömmliche Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors einen Tachogenerator 6 zum Erfassen einer Anzahl von Umdrehungen eines Waschmaschinenmotors 7, ein Gleichrichterschaltkreisteil 1 zum Umwandeln von Signalen, die von dem Tachogenerator 7 empfangen werden, in Gleichstrom, indem die Signale gleichgerichtet und geglättet werden, einen veränderlichen Widerstand 8 zum Einstellen der Drehgeschwindigkeit, ein erstes Vergleicherteil 3 zum Vergleichen von Signalen des Gleichrichterschaltkreisteils 1 mit Signalen, die von dem veränderlichen Widerstand 8 variiert werden, ein Dreieckwellenerzeugungsteil 2 zum Erzeugen dreieckiger Pulssignale, ein zweites Vergleicherteil 4 zum Vergleichen der dreieckigen Pulssignale, die von dem Dreieckwellenerzeugungsteil 2 empfangen werden, mit den Signalen, die von dem ersten Vergleicherteil 3 empfangen werden, ein Auslöserteil 5 zum Auslösen der Signale, die von dem zweiten Vergleicherteil 4 empfangen werden, um den Betrieb des Waschmaschinenmotors 7 zu steuern, und einen bidirektionalen Thyristor 9 zum Anschalten/Abschalten eines Antriebsstroms für den Waschmaschinenmotor in Reaktion auf das Steuersignal des Auslöserteils 5.
Der Betrieb der vorgenannten herkömmlichen Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors soll nachfolgend erläutert werden.
Das Tachosignal, das an dem Tachogenerator 6 in einer Sinuswellenspannung erzeugt wird, die zur Anzahl der Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 7 proportional ist, wird an das Gleichrichtungsschaltkreisteil 1 angelegt und darin in eine Gleichstromspannung gleichgerichtet. Die Gleichstromspannung von dem Gleichrichterschaltkreisteil 1 wird an das erste Vergleicherteil 3 angelegt, um sie mit einer Spannung zu vergleichen, die von dem veränderlichen widerstand 8 erzeugt wird und die dazu verwendet wird, die Drehgeschwindigkeit einzustellen, und dann an das zweite Vergleicherteil 2 angelegt, um sie mit dem dreieckigen Puls zu vergleichen, der an dem Dreieckwellenerzeugungsteil 2 erzeugt wird. Das Signal, das von dem zweiten Vergleicherteil 4 an den bidirektionalen Thyristor 9 durch das Auslöserteil 5 angelegt wird, das ein Tor des bidirektionalen Thyristors 9 auslöst, steuert eine Phase eines Wechselstroms, der eine Eingangsleistung an dem Waschmaschinenmotor 7 variiert, wodurch die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 7 gesteuert wird.
Die herkömmliche Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors wies jedoch Probleme hinsichtlich komplizierter und instabiler Steuerung auf, weil der Motor 7, um den Motor 7 umzukehren, angehalten werden mußte, um einen Schalter umzulegen, der außerhalb des Motors 7 angeordnet ist, um die Windung des Motors 7 zu ändern, weil kein eingebautes Mittel zum Umkehren des Motors 7 vorgesehen war, und der Motor 7 hat eine große Variation hinsichtlich der Anzahl von Umdrehungen aufgrund geringer Genauigkeit des Sinuswellensignals gezeigt, das von einer Umwandlung des Sinuswellensignals stammt, das von dem Tachogenerator 6 an das Gleichrichterteil 1 angelegt wird, um eine Anzahl von Umdrehungen des Motors 7 in eine Gleichstromspannung darin zu erfassen.
Kurzfassung der Erfindung
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors zu schaffen, die es ermöglicht, einen Wasserstrom einer Waschmaschine willkürlich zu steuern, indem ein Drehsinn und eine Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors gesteuert werden, indem die Phase der Eingangsspannung, die an den Waschmaschinenmotor angelegt wird, gesteuert wird.
Die DD-A-301,174 zeigt eine Vorrichtung zum Steuern eines Universalmotors, insbesondere eines elektrischen Bohrers. Der Motor von DD-A-301,174 weist eine Tachometerspule zum Erfassen der Geschwindigkeit desselben auf. Ein Schaltkreis der Vorrichtung beinhaltet einen Frequenzspannungswandler zum Wandeln der Motorgeschwindigkeit in einen Spannungspegel, einen Steuerungsverstärker zum Steuern einer Eingangsspannung in Abhängigkeit eines Referenzspannungspegels und einen Laststrom, der variabel mittels eines Potentiometers geregelt wird. Der Schaltkreis enthält ferner einen Drehmomentbegrenzer zum Schaffen eines Drehmomentsteuerungssignals, das das Ausgabedrehmoment des Motors steuert, und einen bidirektionalen Thyristor zum Steuern einer Spannung, mit der der Motor in Reaktion auf das Drehmomentsteuerungssignal versorgt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors geschaffen, wobei der Motor derart ausgebildet ist, daß bei einer Motoreingangsspannung V1 und Strom I1 die Motorgeschwindigkeit N1 beträgt, bei einer Motoreingangsspannung V2 und Strom I2 die Motorgeschwindigkeit N2 beträgt, und bei einer Motoreingangsspannung V3 und Strom I3 die Motorgeschwindigkeit N3 beträgt, wobei der Motorgeschwindigkeit-Drehmoment (S–T) Kennkurven aufweist, die den Anforderungen N1<N2<N3 und I1<I2<I3 genügen, wenn V1<V2<V3 ist, wobei die Vorrichtung umfaßt:
Geschwindigkeitserfassungsmittel zum Erfassen einer Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors;
Stromerfassungsmittel zum Erfassen des Stroms, der durch den Waschmaschinenmotor fließt; Wellengleichrichtungsmittel zum Gleichrichten des Stroms, der von dem Stromerfassungsmittel empfangen wird, in Gleichstrom;
Mikroprozessormittel zum Berechnen eines Phasenwinkels (θ) unter Verwendung des Gleichstroms, der von dem Wellengleichrichtungsmittel empfangen wird, und zum Ausgeben eines proportionalen integralen Steuerungssignals, das dem berechneten Phasenwinkel entspricht, so daß der Motor für einen Betrieb bei einer konstanten Geschwindigkeit gesteuert werden kann, die proportional zu der angelegten Last ist; und ein
Eingangsleistungssteuerungsmittel (620) zum Steuern der Eingangsleistung des Waschmaschinenmotors unter der Steuerung durch das Mikroprozessormittel (600).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine herkömmliche Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors.
2 ist eine Schaltung, bei der ein Verfahren zum.
Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors entsprechend dieser Erfindung angewendet werden kann.
3 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, das keinen Teil dieser Erfindung bildet, sondern lediglich zum Zwecke der Darstellung gezeigt ist.
4 ist ein detailliertes Flußdiagramm des in 3 gezeigten Schritts zum Erfassen der gegenwärtigen Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors.
5 ist ein detailliertes Flußdiagramm der Schritte zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts und zum Berechnen des Winkelwerts, die in 3 gezeigt sind.
6 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors.
7 ist ein Detail des Motorantriebsteils von 6.
8 ist ein Detail des Phasensteuerungsantriebs von 7.
9 ist ein Detail der Phasensteuerung von 7.
10 ist ein Detail des Synchronisationsschaltkreises von 6.
11 ist ein Detail des Dreieckwellenerzeugungsteils von 6.
12(a) bis 12(e) sowie 13(a) bis 13(f) zeigen Signalwellenmuster bei verschiedenen Teilen von 6.
14 ist eine andere Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines waschmaschinenmotors.
15 ist ein Detail des Phasenwinkelerfassungsteils von 14.
16 ist noch eine andere Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors.
17 ist ein detailliertes Schaltkreisdiagramm von 16.
18 zeigt eine Geschwindigkeitsdrehmomenteigenschaft des Waschmaschinenmotors gemäß 16.
19 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
20 ist ein Detail des Wellengleichrichtungsteils von 19.
21 zeigt Signalwellenmuster bei verschiedenen Teilen, die in 20 gezeigt sind.
22 zeigt Geschwindigkeitsdrehmomenteigenschaften des Waschmaschinenmotors gemäß 19.
23 zeigt Wellenmuster von Spannung und Strom des Waschmaschinenmotors von 19.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Das Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors gemäß dieser Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert werden.
Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet eine Schaltung, die zur Anwendung eines Verfahrens zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors verwendet wird, einen Lochsensor 17 zum Erfassen einer Umdrehungsfrequenz eines Ein-Phasen-Waschmaschinenmotors 13, zum Wandeln der erfassten Umdrehungsfrequenz in Rechteckpulse, und zum Übertragen der Rechteckpulse, ein Unterbrechungserzeugungsteil 11 zum Erfassen von Umläufen einer gewöhnlichen Gebrauchsspannungsfrequenz und zum Erzeugen eines Unterbrechungssignals bei jedem halben Umlauf gemäß dem erfassten Umlauf, einen Mikrocomputer 10 zum Berechnen eines Geschwindigkeitsfehlers einer Abweichung von einer verordneten Geschwindigkeit auf der Grundlage von Signalen, die sowohl von dem Unterbrechungserzeugungsteil 11 als auch dem Lochsensor 17 empfangen werden, und zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 13, in dem ein Fehlerausgleichswert, der auf der Berechnung des Geschwindigkeitsfehlers basiert, erzeugt und angewendet wird, ein bidirektionaler Thyristorschaltkreisteil 12, das zwei bidirektionale Thyristoren 15 und 16 zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 13 unter der Steuerung des Mikrocomputers 10 aufweist, und einem Kondensator 14 zum Wandeln von Wechselmagnetfeldern, die an den Waschmaschinenmotor 13 angelegt werden, in Drehmagnetfelder.
Der Betrieb der vorstehenden Schaltung, die zur Anwendung des Verfahrens zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors verwendet wird, soll nachfolgend erläutert werden.
Wenn der bidirektionale Thyristor 15 in Reaktion auf die Sollgeschwindigkeit, die von dem Mikrocomputer 10 empfangen wird, angeschaltet wird, beginnt Strom durch eine Hauptspule M des Waschmaschinenmotors 13 zu fließen, und anschließend beginnt ein nachlaufender Strom durch die Unterspule S des Waschmaschinenmotors 13 zu fließen, was dazu führt, daß das Wechselfeld in dem Waschmaschinenmotor 13 in ein Drehfeld gewandelt wird, was den Waschmaschinenmotor 13 in eine Drehung versetzt. Wenn der Motor 13 sich dreht, erfaßt der Lochsensor 17 eine Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 13 und legt die erfaßte Anzahl von Umdrehungen an den Mikrocomputer 10 als Rechteckpulse an.
Und von dem Moment, wenn der Waschmaschinenmotor 13 mit Leistung versorgt wird, erfaßt das Unterbrechungserzeugungsteil 11 eine Periode (16,6 ms) der gewöhnlichen Spannungsfrequenz (Wechselstrom; 60 Hz) und erzeugt Unterbrechungssignale bei jeder halben Periode (8,3 ms) der erfaßten gewöhnlichen Spannungsfrequenz.
Immer wenn das Unterbrechnungssignal erzeugt wird, erfaßt der Mikrocomputer 10 eine fallende Flanke des Rechteckpulses, der von dem Lochsensor 17 empfangen wird, und berechnet die aktuelle Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 13, indem er eine Zeitdauer von einer ersten abfallenden Flanke bis zu der nächsten abfallenden Flanke berechnet, das heißt eine Periode, die auf den erfaßten abfallenden Flanken basiert.
Eine aktuelle Geschwindigkeit (Wrm*) des Waschmaschinenmotors kann erfaßt werden, indem der vorgenannte Ablauf wiederholt durchgeführt wird.
Indem ein Geschwindigkeitsfehler, eine Abweichung von der verordneten Geschwindigkeit gemäß der erfaßten aktuellen Geschwindigkeit (Wrm*), des Waschmaschinenmotors 13 erfasst werden, kann die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 13 gesteuert werden.
Das Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, das auf die vorgenannte Schaltung anwendbar ist, soll nachfolgend eingehend unter Bezugnahme auf 3, 4 und 5 erläutert werden. Die Anordnungen von 3 bis 5 verkörpern nicht die vorliegende Erfindung.
Als erstes wird ein Schritt zum Feststellen der verordneten Geschwindigkeit und zum Antreiben des Waschmaschinenmotors ausgeführt, um die Sollgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors auf der Grundlage der Wäschemenge zu bestimmen und den Waschmaschinenmotor auf der Grundlage der bestimmten Sollgeschwindigkeit anzutreiben.
Die Bestimmung der Sollgeschwindigkeit und der Antriebsschritt des waschmaschinenmotors beinhalten Schritte, wonach die Sollgeschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors (100, 110, 120, 130 und 140) bestimmt wird, um die Sollgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors entsprechend der Wäschemenge zu bestimmen, eine Wäschemengeänderung erfasst wird (150), um eine Änderung der Wäschemenge, zu erfassen, eine Wäschemengeänderung widergespiegelt wird, um die Sollgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors erneut gemäß der Änderung der Wäschemenge zu bestimmen, indem der Geschwindigkeitsbestimmungsschritt des Waschmaschinenmotors erneut durchgeführt wird, falls sich eine Änderung der Wäschemenge als das Ergebnis des durchgeführten Wäschemengenänderungserfassungsschritts (150) herausgestellt hat, und ein Waschmaschinenmotor angetrieben wird (160), um den Waschmaschinenmotor bei der Sollgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors anzutreiben, falls sich die Wäschemenge als das Ergebnis des durchgeführten Waschmaschinenmengenänderungserfassungsschritts (150) als unverändert herausgestellt hat.
Hierbei bestimmt der Schritt zum Bestimmen der Sollgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors die Sollgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors durch anfängliches Antreiben (100) des Waschmaschinenmotors für eine kurze Dauer zum Erfassen der Wäschemenge, Erfassen der Stromstärke (110), die durch den Waschmaschinenmotor beim Ausführen des Anfangsantriebsschritts (100) des Waschmaschinenmotors fließt, Bestimmen der Lastmenge (120) durch Bestimmen der Wäschemenge mit einem Verhältnis von Stromstärke bei einer hundertprozentigen Last zu der erfaßten Stromstärke unter Bezug auf eine Geschwindigkeit-Drehmomentkennkurve des Waschmaschinenmotors, Bestimmen eines Phasenwinkels (130) des Waschmaschinenmotors durch Anwenden eines Phasenwinkelmusters auf der Grundlage der bestimmten Lastmenge, und Bestimmen der Sollgeschwindigkeit (140) des Waschmaschinenmotors auf der Grundlage des bestimmten Phasenwinkels.
Nach dem Durchführen der Sollgeschwindigkeitsbestimmung und des Antriebsschritts des Waschmaschinenmotors wird der Schritt (170) zum Erfassen der aktuellen Geschwindigkeit zum Erfassen der aktuellen Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors bei jeder halben Periode der Frequenz des Stroms zur gewöhnlichen Verwendung ausgeführt, was nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 erläutert werden soll.
Der Schritt (170) zum Erfassen der aktuellen Geschwindigkeit beinhaltet einen Unterbrechungseingabeschritt (171) zum Empfangen von Unterbrechungssignalen, die entsprechend jeder halben Periode einer Frequenz von Strom zum gewöhnlichen Gebrauch erzeugt werden, einen Abfallflankenerfassungsschritt (172) zum Erfassen abfallender Flanken von Rechteckpulsen, die den Umdrehungen des Waschmaschinenmotors entsprechen, anhand der empfangenen Unterbrechungssignale, einen Rechteckpulsperiodenerfassungsschritt (173) zum Erfassen einer Periode der Rechteckpulse durch Erfassen einer Zeitdauer von der erfaßten abfallenden Flanke bis zu der nächsten abfallenden Flanke, und einen Erfassungsschritt (174) für die aktuelle Geschwindigkeit zum Abschätzen der aktuellen Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors anhand der erfaßten Periode des Rechteckpulses.
Hierbei wird, weil die Periode der Frequenz vom Strom zum gewöhnlichen Gebrauch (Wechselstrom; 60 Hz) 16,6 ms beträgt, die Unterbrechung alle 8,3 ms erzeugt.
Nach dem Ausführen des Schritts (170) zum Erfassen der aktuellen Geschwindigkeit wird der Geschwindigkeitsfehlererfassungsschritt (180) ausgeführt, um einen Geschwindigkeitsfehler zu erfassen, in dem die erfaßte aktuelle Geschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit verglichen wird, wobei der Geschwindigkeitsfehler in der Abweichung der aktuellen Geschwindigkeit von der Sollgeschwindigkeit besteht.
Nach dem Ausführen des Geschwindigkeitsfehlererfassungsschritts (180) wird der Geschwindigkeitszustandsbestimmungsschritt (190) ausgeführt, um den Zustand der Geschwindigkeit auf der Grundlage des erfaßten Geschwindigkeitsfehlers zu bestimmen, wobei, falls der Geschwindigkeitsfehler größer als eine vorgegebene Toleranz ist, die Geschwindigkeit als überhöhte Geschwindigkeit bestimmt wird, falls der Geschwindigkeitsfehler kleiner als die Toleranz ist, die Geschwindigkeit als zu niedrige Geschwindigkeit bestimmt wird, und, falls der Geschwindigkeitsfehler innerhalb der Toleranz liegt, die Geschwindigkeit für normal befunden wird.
Nach dem Ausführen des Geschwindigkeitszustandsbestimmungsschritts (190) wird der Schritt (200) zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswertes ausgeführt, um einen proportionalen Integrationsausgleichswert entsprechend dem Geschwindigkeitszustand zu berechnen.
Der Schritt (200) zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts beinhaltet, wie in 5 gezeigt ist, einen Schritt (201, 202 und 203) zum Berechnen eines proportionalen Integrationsausgleichswerts zu niedriger Geschwindigkeit zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts zu niedriger Geschwindigkeit, falls die Geschwindigkeit als Ergebnis des ausgeführten Geschwindigkeitszustandsbestimmungsschritts (190) für zu niedrig befunden wird, und einen Schritt (204, 205 und 206) zum Berechnen eines proportionalen Integrationsausgleichswerts überhöhter Geschwindigkeit zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts überhöhter Geschwindigkeit, falls die Geschwindigkeit als das Ergebnis des ausgeführten Geschwindigkeitszustandsbestimmungsschritts (190) für überhöht befunden wird, was nachfolgend eingehend erläutert werden soll.
Zunächst beinhaltet der Schritt zur Berechnung des proportionalen Integrationsausgleichswerts zu niedriger Geschwindigkeit eine Berechnung des proportionalen Ausgleichswerts Wp, indem eine proportionale Verstärkerkonstante Kp und der erfaßte Geschwindigkeitsfehler We miteinander multipliziert werden (201), eine Berechnung eines Integrationsausgleichswerts We, indem eine Integrationsverstärkungskonstante Ki, eine Schleifendauer T und der Geschwindigkeitsfehler We miteinander multipliziert werden und ein Anfangsintegrationswert Wi zu dem obigen multiplizierten Wert addiert wird (202), und eine Berechnung eines proportionalen Integrationsausgleichswerts Wpi, indem der berechnete proportionale Ausgleichswert Wp zu dem berechneten Integrationsausgleichswert Wi addiert wird (203).
Und der Schritt zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts überhöhter Geschwindigkeit wird auf eine Weise ausgeführt, die dem Schritt zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts zu niedriger Geschwindigkeit ähnlich ist. Das heißt, der Schritt zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts überhöhter Geschwindigkeit beinhaltet eine Berechnung eines proportionalen Ausgleichswerts Wp, indem eine proportionale Verstärkerkonstante Kp und der erfaßte Geschwindigkeitsfehler We miteinander multipliziert werden (204), eine Berechnung eines Integrationsausgleichswerts Wi, indem eine Integrationsverstärkerkonstante Ki, eine Schlaufendauer T und der Geschwindigkeitsfehler We miteinander multipliziert werden und ein Anfangsintegrationswert Wi zu dem obigen multiplizierten Wert addiert wird (205), und eine Berechnung eines proportionalen Integrationsausgleichswerts Wpi, indem der berechnete proportionale Ausgleichswert Wp zu dem berechneten Integrationsausgleichswert Wi addiert wird (206).
Hierbei beträgt der Anfangsintegrationswert Wi "0", und der Wert ist danach eine Akkumulation davon.
Nach dem Ausführen des Schritts (200) zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts wird ein Winkelwertskalierungsschritt (210) ausgeführt, um den berechneten proportionalen Integrationsausgleichswert in einen Winkelwert umzusetzen.
Wie in 5 gezeigt ist, beinhaltet der Winkelwertskalierungsschritt (210) einen Winkelwertberechnungsschritt (211, 212 und 213) bei zu niedriger Geschwindigkeit zum Umsetzen des proportionalen Integrationsausgleichswerts zu niedriger Geschwindigkeit in einen Winkelwert, nachdem der Schritt zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts zu niedriger Geschwindigkeit durchgeführt ist, und den Winkelwertberechnungsschritt (214, 215 und 216) bei überhöhter Geschwindigkeit zum Umsetzen des berechneten proportionalen Integrationsausgleichswerts überhöhter Geschwindigkeit in einen Winkelwert, nachdem der Schritt (204, 205 und 206) zum Berechnen des proportionalen Integrationsausgleichswerts überhöhter Geschwindigkeit durchgeführt ist, was nachfolgend eingehend erläutert wird.
Zunächst beinhaltet der Winkelwertberechnungsschritt bei zu niedriger Geschwindigkeit: Umsetzen der Soll-Geschwindigkeit Wrm* in einen ersten Winkelwert α, indem die Sollgeschwindigkeit Wrm* und π/180 miteinander multipliziert werden (211). Umsetzen des proportionalen Integrationsausgleichswerts Wpi zu niedriger Geschwindigkeit in einen zweiten Winkelwert ΔW, indem der proportionale Integrationsausgleichswert Wpi zu niedriger Geschwindigkeit und π/180 miteinander multipliziert werden (212), und Berechnen eines Niedriggeschwindigkeitswinkelwerts α', indem der zweite Winkelwert ΔW von dem ersten Winkelwert α subtrahiert wird (213).
Und der Winkelwertberechnungsschritt bei überhöhter Geschwindigkeit beinhaltet: Umsetzen der Sollgeschwindigkeit Wrm* in einen ersten Winkelwert α, indem die Sollgeschwindigkeit Wrm* und π/180 miteinander multipliziert werden (214), Umsetzen des proportionalen Integrationsausgleichswerts Wpi überhöhter Geschwindigkeit in einen zweiten Winkelwert ΔW, indem der proportionale Integrationsausgleichswert Wpi überhöhter Geschwindigkeit und π/180 miteinander multipliziert werden (215), und Berechnen eines Winkelwerts α' überhöhter Geschwindigkeit, indem der erste Winkelwert α und der zweite Winkelwert ΔW addiert werden (216).
In diesem Moment wird, falls der Winkelwert α' zu niedriger Geschwindigkeit kleiner als 0 oder größer als π und der Winkelwert α' überhöhter Geschwindigkeit kleiner als 0 oder größer als π sind, wobei bestimmt wird, daß die Geschwindigkeit normal ist, ein Fortschreiten des Ablaufs zu einem Schritt zum Bestimmen eines Beendens des Waschvorgangs (230) ausgeführt, was nachfolgend erläutert werden soll.
Nach dem Ausführen des Winkelwertumsetzschritts (210) wird ein Geschwindigkeitssteuerungsschritt (220) des Waschmaschinenmotors ausgeführt, um die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors zu steuern. Das heißt, weil der Waschmaschinenmotor bei einem Winkelwert "0" angestellt wird und bei einem Winkelwert π nach einer Drehung um 180 Grad gestoppt wird, besteht die Möglichkeit einer Steuerung des Waschmaschinenmotors unter Verwendung eines Winkelwerts.
Nach dem Beenden des Geschwindigkeitssteuerungsschritts (220) des Waschmaschinenmotors werden, bei Fortschreiten zu einem Schritt zum Bestimmen eines Beendens des Waschvorgangs, falls herausgefunden wird, daß der Waschvorgang nicht abgeschlossen ist, unter Fortschreiten zu dem Wäschemengenänderungserfassungsschritt (150) die Abläufe wiederholt, und falls herausgefunden wird, daß der Waschvorgang abgeschlossen ist, wird der Waschvorgang beendet.
Aufbau und Betrieb einer Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert werden.
Wie in 6 gezeigt ist, beinhaltet eine Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors einen Mikrocomputer 300, ein Digitalanalogwandlerteil 310, ein Vergleicherteil 320, ein Motorantriebsteil 330, ein Geschwindigkeitssensorteil 350, ein Dreieckwellenerzeugungsteil 360 und ein Synchronisationsschaltkreisteil 370. 6 verkörpert wiederum nicht die vorliegende Erfindung.
Das Geschwindigkeitssensorteil 350 nimmt die Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 340 wahr und übergibt sie an den Mikrocomputer 300, und der Mikrocomputer 300 erzeugt Sollsignale zum Steuern der Drehgeschwindigkeit, des Drehsinns und zum Stoppen des Waschmaschinenmotors 340 entsprechend der Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors, die von dem Geschwindigkeitssensorteil 350 empfangen werden.
Das Digitalanalogwandlerteil 310 wandelt die Sollsignale zum Steuern der Anzahl der Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 340, die von dem Mikrocomputer 300 empfangen werden, in Analogsignale um, und das Dreieckwellenerzeugungsteil 360, das mit dem Nulldurchgangspunkt der Wechselstromspannung synchronisiert ist, erzeugt Dreieckpulse.
Das Vergleicherteil 320 erzeugt Auslösersignale unter Vergleich der Signale, die von dem Digitalanalogwandlerteil 310 und dem Dreieckwellenerzeugungsteil 360 empfangen werden, und das Motorantriebsteil 330 versorgt den Waschmaschinenmotor 340 mit Wechselstrom zum Antreiben des Waschmaschinenmotors 340 in Reaktion auf die Sollsignale zum Steuern des Drehsinns und zum Stoppen des Waschmaschinenmotors 340, die von dem Mikrocomputer 300 empfangen werden, und auf Signale, die von dem Vergleicherteil 320 empfangen werden.
Das Synchronisationsschaltkreisteil 370, das Synchronisationssignale zum Synchronisieren mit dem Nulldurchgangspunkt einer Wechselstromspannung erzeugt, die an den Waschmaschinenmotor 340 angelegt wird, übergibt die Synchronisationssignale an das Dreieckwellenerzeugungsteil 360.
Details des Aufbaus der Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die 7 bis 11 erläutert werden, die einmal mehr lediglich zum Zwecke der Illustration gezeigt werden und nicht die vorliegende Erfindung verkörpern.
Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet das Motorantriebsteil 330 eine Phasensteuerungseinrichtung 332 zum Steuern der Phase des Wechselstroms des Waschmaschinenmotors 340, und einen Phasensteuerungseinrichtungantrieb 331 zum Antreiben und Steuern der Phasensteuereinrichtung 332 in Reaktion auf die Sollsignale zum Steuern des Drehsinns und zum Stoppen des Waschmaschinenmotors 340, die von dem Mikrocomputer 300 empfangen werden, sowie von Auslöserpulsen, die von dem Vergleicherteil 320 empfangen werden.
Wie in 8 gezeigt ist, beinhaltet der Phasensteuerungseinrichtungsantrieb 331 ein erstes UND-Gatter 3311 zum logischen Multiplizieren des Auslöserpulses, der von dem Vergleicherteil 320 empfangen wird, mit dem Drehungsumkehrsollsignal, das von dem Mikrocomputer 300 empfangen wird, um ein Drehungsumkehrsignal für die Phasensteuerungseinrichtung 332 zu erzeugen, ein zweites UND-Gatter 3312 zum logischen Multiplizieren des Auslöserpulses, der von dem Vergleicherteil 320 empfangen wird, mit dem Normaldrehungssollsignal, das von dem Mikrocomputer 300 empfangen wird, um ein Normaldrehungssignal für die Phasensteuerungseinrichtung 332 zu erzeugen, ein drittes UND-Gatter 3313 zum logischen Multiplizieren des Drehungsumkehrsollsignals mit dem Normaldrehungssollsignal, das von dem Mikrocomputer 300 empfangen wird, und ein NODER-Gatter 3314 für eine NODER-Verknüpfung des Stoppsollsignals, das von dem dritten UND-Gatter 3313 und dem Mikrocomputer 300 empfangen wird, um ein Freigabesignal zu erzeugen, das den Betrieb des ersten und des zweiten UND-Gatters 3311 und 3312 steuert.
Wie in 9 gezeigt ist, beinhaltet die Phasensteuerungseinrichtung 3312 einen ersten Photokoppler 3321 zum Trennen des Drehungsumkehrsignals in Wechselstrom und in ein Steuersignal sowie zur Übertragung derselben, und einen zweiten Photokoppler 3322 zum Trennen des Normaldrehungssignals in Wechselstrom und in ein Steuersignal sowie zur Übertragung derselben, einen ersten bidirektionalen Thyristor 3323 zum Versorgen des Waschmaschinenmotors 340 mit Wechselstrom in Reaktion auf das Signal, das von dem ersten Photokoppler 3321 empfangen wird, einen widerstand R1 und einen Kondensator Cl, die in Reihe an beide Enden des ersten bidirektionalen Thyristors 3323 angeschlossen sind, einen zweiten bidirektionalen Thyristor 3324 zum Versorgen des Waschmaschinenmotors 340 mit Wechselstrom in Reaktion auf das Signal, das von dem zweiten Photokoppler 3322 empfangen wird, und einen Widerstand R2 und einen Kondensator C2, die in Reihe an beide Enden des zweiten bidirektionalen Thyristors 3324 angeschlossen sind.
Wie in 10 gezeigt ist, beinhaltet das Synchronisationsschaltkreisteil 370 ein Gleichrichterteil 371, das aufweist: Brückendioden zum Gleichrichten von Wechselstrom, mit dem sie versorgt werden, ein Klammerteil 372, das Widerstände R3 und R4 aufweist, die in Reihe an das Gleichrichterteil 371 angeschlossen sind, und eine Zenerdiode ZD1 mit einer Kathode, die darauf ausgebildet und die an die Widerstände R3 und R4 parallel angeschlossen ist, und einer Anode, die darauf ausgebildet und die an das andere Ende des Gleichrichterteils 71 angeschlossen ist, um die gleichgerichtete Spannung, die von dem Gleichrichterteil 371 empfangen wird, abzugreifen, einen Fotokoppler 373 zum Trennen des Signals, das von dem Klammerteil 371 empfangen wird, in Wechselstrom und in ein Steuersignal und zum Invertieren des abgetrennten Steuersignals, sowie ein NICHT-Gatter 374 zum Invertieren des Signals, das von dem Fotokoppler 373 empfangen wird, ein Verzögerungsteil 375, das Widerstände R5 und R6 aufweist, die an das NICHT-Gatter 374 in Reihe angeschlossen sind, und einen Kondensator C3, dessen eines Ende an die Widerstände R5 und R6 parallel angeschlossen ist, und dessen anderes Ende darauf geerdet ist, um das Signal, das von dem NICHT-Gatter 374 empfangen wird, zu verzögern, und ein NUND-Gatter 376 für eine NUND-Verknüpfung der Signale, die von dem NICHT-Gatter 374 und dem Verzögerungsteil 375 empfangen werden.
Wie in 11 gezeigt ist, beinhaltet das Dreieckswellenerzeugungsteil 360 einen Kondensator 363 zum Erzeugen von Dreieckpulsen mittels Ladens und Entladens, ein Entladungsteil 361, das einen Transistor Q1 aufweist, wobei ein Kollektor desselben an den Kondensator 363 zum Entladen des Kondensators 363 in Reaktion auf die Synchronisationssignale, die von dem Synchronisationsteil 370 empfangen werden, angeschlossen ist, und ein Ladeteil 362, das eine Diode D1 aufweist, deren Kathode an einen Eingangsanschluß des Vergleicherteils 320 angeschlossen ist, und einen Differenzialverstärker IC1, der Eingangsanschlüsse darauf aufweist, die an die Kathode der Diode D1 bzw. eine Spannungsquelle Vcc angeschlossen sind, und der einen Ausgangsanschluß aufweist, der an die Anode der Diode D1 angeschlossen ist, zum Laden des Kondensators 362 in Abhängigkeit der Spannung der Spannungsquelle Vcc.
Der Betrieb der Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, der den vorgenannten Aufbau aufweist, soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die 12(a) bis 12(e) sowie 13(a) bis 13(f) erläutert werden, die nicht die vorliegende Erfindung verkörpern.
Falls das Wellenmuster der Wechselstromspannung, die an den Waschmaschinenmotor 340 angelegt wird, wie in 12(a) gezeigt ausgebildet ist, ist das Signalwellenmuster, das durch das Gleichrichterteil 371 und das Klammerteil 372 des Synchronisationsteils 370 gleichgerichtet und abgegriffen ist, wie in 12(b) gezeigt ausgebildet, ist das Signalwellenmuster, das durch den Photokoppler 373 invertiert ist, wie in 12(c) gezeigt ausgebildet, und ist das Signalwellenmuster, das von dem Verzögerungsteil 375 und dem NUND-Gatter 376 empfangen und an dem Nulldurchgangspunkt des Wechselstroms synchronisiert ist, wie in 12(d) gezeigt ausgebildet.
Das Signal, das von dem Synchronisationsschaltkreisteil 370 (12(d)) empfangen wird, wird an dem Dreieckswellenerzeugungsteil 360 in Dreieckpulse umgewandelt, wie in 12(e) gezeigt ist.
Andererseits nimmt das Geschwindigkeitssensorteil 350 die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 340 wahr, übergibt die wahrgenommene Geschwindigkeit an den Mikrocomputer 300, der Mikrocomputer 300 gibt Befehle hinsichtlich der Anzahl der Umdrehungen und des Drehsinns zum Steuern des Waschmaschinenmotors 340 aus, und das Befehlssignal zum Steuern der Anzahl der Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 340 unter den Befehlssignalen, die von dem Mikrocomputer 300 empfangen werden, wird von dem Digitalanalogwandlerteil 310 in ein digitales Signal umgewandelt und an einen (–)Eingabeanschluß des Vergleicherteils 320 angelegt.
Das Vergleicherteil 320 vergleicht die Dreieckpulse (Fig. (e)), die von dem Dreieckwellenerzeugungsteil 360 empfangen werden, mit dem Signal, das von dem Digitalanalogwandlerteil 310 empfangen wird, um Auslöserpulse zu erzeugen, wie sie in 13(a) gezeigt sind.
Die Auslöserpulse (13(a)), die von dem Vergleicherteil 320 zusammen mit den Befehlssignalen zum Stoppen, für eine normale Drehung und für eine Drehungsumkehr, die von dem Mikrocomputer 300 erhalten werden, erhalten werden, werden an dem Phasensteuerungseinrichtungsantrieb 331 verarbeitet, um ein Signal zur Steuerung der Phasensteuerungseinrichtung 332 zu erzeugen.
Das heißt, lediglich falls die Auslöserpulse (13(a)), die von dem Vergleicherteil 320 empfangen werden, und das Befehlssignal zum normalen Drehen (13(c)), das von dem Mikrocomputer 300 durch den Digitalanalogumwandlungsteil 310 empfangen wird, zu derselben Zeit auf einen Hochpegel gesetzt sind, wird das Befehlsignal zum normalen Drehen, wie es in 13(e) gezeigt ist, an die Phasensteuerungseinrichtung 332 angelegt, lediglich falls der Auslöserpuls (13(a)), der von dem Vergleicherteil 320 empfangen wird, und das Befehlssignal für eine Drehungsumkehr (13(d)), das von dem Mikrocomputer 300 durch das Digitalanalogwandlerteil 310 empfangen wird, zu derselben Zeit auf einem Hochpegel sind, wird das Befehlssiginal zur Drehungsumkehr, wie es in 13(f) gezeigt ist, an die Phasensteuerungseinrichtung 332 angelegt, und falls entweder das Stoppbefehlssignal (13(b)), das von dem Mikrocomputer 300 durch das Digitalanalogwandlerteil 310 empfangen wird, oder das Befehlssignal zum normalen Drehen gemeinsam mit dem Befehlssignal zur Drehungsumkehr zu derselben Zeit empfangen werden, werden weder das Signal normaler Drehung noch das Signal zur Drehungsumkehr entweder von dem dritten UND-Gatter 3313 oder von dem NODER-Gatter 3314 ausgegeben.
Wie erläutert wurde kann der Wasserfluß nach Belieben gesteuert werden, weil, wenn der Phasensteuerungseinrichtungsantrieb 3314 ein Signal zum Umkehren der Drehung oder ein Signal für eine normale Drehung erzeugt, der erste Photokoppler 3321 oder der zweite Photokoppler 3322 der Phasensteuerungseinrichtung 332 den ersten bidirektionalen Thyristor 3321 oder den zweiten bidirektionalen Thyristor 3322 leitend macht, um den Waschmaschinenmotor 340 in umgekehrter Richtung oder in normaler Richtung zu drehen, und die Geschwindigkeit entsprechend dem Pegel des Befehlssignals variieren kann, das von dem Mikrocomputer 300 ausgegeben wird.
Wie in 14 gezeigt ist, beinhaltet eine weitere Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors ein Mikrocomputer 400, ein Digitalanalogwandlerteil 410, ein Proportionalintegrationsteil 470, ein Vergleicherteil 420, ein Dreieckwellenerzeugungsteil 460, ein Phasenwinkelerfassungsteil 480, ein Motorantriebsteil 430 und ein Geschwindigkeitssensorteil 450. Dies gibt wiederum nicht die vorliegende Erfindung wieder.
Das Phasenwinkelerfassungsteil 480 erfaßt Phasenwinkel unter Verwendung des Wechselstroms, mit dem der Waschmaschinenmotor 440 von dem Motorantriebsteil 430 versorgt wird, und das Befehlssignals, das den Drehsinn des Waschmaschinenmotors 440 steuert und das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, und übergibt den erfaßten Phasenwinkel an das Dreieckwellenerzeugungsteil 460, um Dreieckpulse entsprechend dem erfaßten Phasenwinkel zu erzeugen.
Das Proportionalintegrationsteil 470 beinhaltet einen Frequenz-Spannungswandler 472 zum Wandeln der Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 440, die von dem Geschwindigkeitssensorteil 450 empfangen wird, in eine Spannung, und eine Proportionalintegrationseinrichtung 471 zum proportionalen Integrieren des Signals, das von dem Frequenz-Spannungswandler 472, und des Signals, das von dem Digitalanalogwandlerteil 410 empfangen wird, um ein Geschwindigkeitsfehlersignal zu erzeugen, wodurch es die Geschwindigkeitsfehlersignale, die durch proportionale Integration auf der Grundlage der Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors 440, die von dem Geschwindigkeitssensorteil 450 empfangen werden, und das Signal, das von dem Digitalanalogwandlerteil 410 empfangen wird, an den Vergleicherteil 420 anlegt.
Das Vergleicherteil 420 vergleicht die Signale, die von dem Proportionalintegrationsteil 470 und dem Dreieckwellenerzeugungsteil 460 empfangen werden, um Auslöserpulse zu erzeugen, und das Dreieckwellenerzeugungsteil 460 erzeugt Dreieckpulse entsprechend dem Phasenwinkel, der von dem Phasenwinkelerfassungsteil 480 empfangen wird.
Der Mikrocomputer 400, das Digitalanalogwandlerteil 410, das Motorantriebsteil 430 und das Geschwindigkeitssensorteil 450 dienen ebenso wie jene für die Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors entsprechend einer Ausführungsform dieser Erfindung.
Hierin nimmt das Geschwindigkeitssensorteil 450, das größtenteils aus Lochsensoren besteht, die Anzahl von Umdrehungen und den Drehsinn des Waschmaschinenmotors 440 wahr und gibt sie an den Mikrocomputer 400, um die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 400 zu steuern.
Wie in 15 gezeigt ist, beinhaltet das Phasenwinkelerfassungsteil 480 einen ersten Phasenwinkeldetektor 481 zum Erfassen des Phasenwinkels des Wechselstroms, der von dem Motorantriebsteil 430 in Reaktion auf das Befehlssignal für ein normales Drehen, das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, einen zweiten Phasenwinkeldetektor 482 zum Erfassen des Phasenwinkels des Wechselstroms, der von dem Motorantriebsteil 430 in Reaktion auf das Befehlssignal zum Umkehren der Drehung von dem Mikrocomputer empfangen wird, und ein ODER-Gatter 483 zum logischen Summieren der Signale, die von dem ersten und dem zweiten Phasenwinkeldetektor 481 und 482 empfangen werden und zum Anlegen der logischen Summe an das Dreieckwellenerzeugungsteil 460.
Der erste Phasenwinkeldetektor 481 beinhaltet einen Gleichrichter 4811, der Brückendioden zum Gleichrichten des Wechselstroms, mit dem der Waschmaschinenmotor 340 von dem Motorantriebsteil 430 versorgt wird, einen Photokoppler 4811, der in Reaktion auf den gleichgerichteten Strom, der von dem Gleichrichter 4811 empfangen wird, leitend gemacht wird, und ein UND-Gatter 4813 zum logischen Multiplizieren des Signals aufweist, das von dem Photokoppler 4812 und dem Befehlssignal für eine normale Drehung, das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, und zum Anlegen des logisch multiplizierten Signals an das ODER-Gatter 483.
Der zweite Phasenwinkeldetektor 482 beinhaltet einen Gleichrichter 4821, der Brückendioden zum Gleichrichten des Wechselstroms, mit dem der Waschmaschinenmotor 340 von dem Motorantriebsteil 430 versorgt wird, einen Photokoppler 4822, der in Reaktion auf den gleichgerichteten Strom, der von dem Gleichrichter 4821 empfangen wird, leitend gemacht wird, und ein UND-Gatter 4823 zum logischen Multiplizieren des Signals aufweist, das von dem Photokoppler 4822 empfangen wird, und des Befehlssignal für eine normale Drehung, das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, und zum Anlegen des logisch multiplizierten Signals an das ODER-Gatter 483.
Der Betrieb der vorgenannten Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors wird nachfolgend erläutert.
Das Befehlssignal zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 440, das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, wird an dem Digitalanalogwandlerteil 410 in ein digitales Signal gewandelt und an das Proportionalintegrationsteil 471 angelegt. Und die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 440, die von dem Geschwindigkeitssensorteil 450 wahrgenommen wird, wird in ein Frequenzsignal gewandelt, das seinerseits in eine Spannung von dem Frequenz-Spannungswandlerteil 472 gewandelt und an die Proportionalintegrationseinrichtung 471 angelegt wird.
Signale, die von sowohl dem Frequenzspannungswandlerteil 472 als auch dem Digitalanalogwandlerteil 410 empfangen werden, werden proportional zu einem Fehlersignal integriert, das einem Fehler an der Proportionalintegrationseinrichtung 471 entspricht, der proportional zu einer Proportionalitätskonstante und einer Integrationskonstante ist.
Und das Phasenwinkelerfassungsteil 480 erfaßt einen Phasenwinkel unter Verwendung des Wechselstroms, mit dem der Waschmaschinenmotor 440 von dem Motorantriebsteil 430 versorgt wird, und des Befehlssignals zum Steuern des Drehsinns des Waschmaschinenmotors 440, das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, und das Dreieckwellenerzeugungsteil 460 erzeugt Dreieckpulse entsprechend dem Phasenwinkel, der von dem Phasenwinkelerfassungsteil 480 empfangen wird.
Das Fehlersignal, das von dem Proportionalintegrationsteil 471 an das Vergleicherteil 420 angelegt wird, wird mit einem Dreieckpuls, der in dem Dreieckwellenerzeugungsteil 460 erzeugt wird, verglichen und an das Motorantriebsteil 430 angelegt, und das Motorantriebsteil 430 treibt den Waschmaschinenmotor 440, der sich in normaler und umgekehrter Richtung dreht, in Reaktion auf das Signal an, das von dem Vergleicherteil 420 empfangen wird.
Das heißt, weil das Signal, das von dem Vergleicherteil 420 empfangen wird, ein Signal wird, um die zeitliche Abstimmung der Versorgungsleistung als das Ergebnis eines Vergleichs des Fehlers zwischen dem Geschwindigkeitssollsignal des Mikrocomputers 400 und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 440 mit dem Dreieckpuls zu steuern, der dem Phasenwinkel der Leistung entspricht, die dem Waschmaschinenmotor 440 zugeführt wird, was den Motorantriebsteil 430 dazu bringt, den Waschmaschinenmotor 440 mit Leistung zu versorgen, um eine Steuerung der Phasenleistung zu ermöglichen, kann der Waschmaschinenmotor bei einer gewünschten Geschwindigkeit angetrieben werden.
Die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 440, der gemäß dem vorgenannten Betriebsablauf angetrieben wird, wird erfaßt und in ein Frequenzsignal umgewandelt, das zu der Anzahl der Umdrehungen an dem Geschwindigkeitssensorteil 450 proportional ist, und zurück an den Mikrocomputer 400 gegeben.
Der Mikrocomputer 400 vergleicht das zurückgegebene Frequenzsignal, das der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 440 entspricht, mit einer voreingestellten Sollgeschwindigkeit und gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal, das der Differenz der verglichenen Geschwindigkeit entspricht, an das Digitalanalogwandlerteil 410, um den Waschmaschinenmotor 440 so zu steuern, daß er durch den vorgenannten Ablauf bei der voreingestellten Sollgeschwindigkeit betrieben wird.
Und die Frequenz, die von dem Geschwindigkeitssensorteil 450 an den Frequenz-Spannungswandlerteil 472 übergeben wird, wird in eine Spannung gewandelt, die der Frequenz entspricht, und an das Proportionalintegrationsteil 471 angelegt, um ein neues Fehlersignal zu erzeugen, das dem Fehler entspricht.
Und das Phasenwinkelerfassungsteil 480 erfaßt den Phasenwinkel entsprechend dem Wechselstrom, mit dem der Waschmaschinenmotor 440 von dem Motorantriebsteil 430 versorgt wird, und das Befehlsignal zum Steuern des Drehsinns des Waschmaschinenmotors 440, das von dem Mikrocomputer 400 empfangen wird, und gibt den erfaßten Phasenwinkel an das Dreieckwellenerzeugungsteil 460, um zu ermöglichen, dass Dreieckpulse entsprechend dem erfaßten Phasenwinkel zu erzeugt werden.
Das neue Fehlersignal, das von der Proportionalintegrationseinrichtung 471 empfangen wird, wird mittels des Vergleicherteils 420 mit dem Dreieckpuls verglichen, der von dem Dreieckwellenerzeugungsteil 460 empfangen wird, um zu ermöglichen, daß das Motorantriebsteil 430 den Waschmaschinenmotor 450 steuert.
Wie in 16 und 17 gezeigt ist, beinhaltet noch eine weitere Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors einen Mikrocomputer 500, ein Stromerfassungsteil 510 und ein Schaltteil 530, wodurch durch Bestimmen der Beladungsmenge auf der Grundlage einer Geschwindigkeits-Drehmomentkennkurve des Waschmaschinenmotors beim Wahrnehmen der Wäschemenge und Schätzen der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors unter Bezugnahme auf Daten bezüglich der Antriebsgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors, die von dem Mikrocomputer erzeugt wird, die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors bequem gesteuert werden kann. Wiederum verkörpern die Anordnungen von 16 und 17 nicht die vorliegende Erfindung, sondern sind lediglich zum Zwecke der Illustration gezeigt.
Das Stromerfassungsteil 510, das einen Transformator CT aufweist, der an einen Wechselstromeingabeanschluß des Waschmaschinenmotors 520 angeschlossen ist, um die Intensität des Stroms wahrzunehmen, der in den Waschmaschinenmotor 520 fließt, erfaßt die Intensität des Stromes, der durch den Waschmaschinenmotor 520 fließt.
Der Mikrocomputer 500, der die Antriebsgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 bestimmt, indem die Wäschemenge anhand einer Geschwindigkeits-Drehmomentkennkurve des Waschmaschinenmotors 520 auf der Grundlage der Intensität des Stroms, der von dem Stromerfassungsteil 510 empfangen wird, bestimmt wird, steuert den Betrieb des Waschmaschinenmotors 520, speichert Daten über Beladungsmenge und Antriebsgeschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520, die in dem Mikrocomputer 500 erzeugt werden.
Wie in 17 gezeigt ist, steuert das Schaltteil 530, der einen ersten und einen zweiten bidirektionalen Thyristor 531 und 532 zum Steuern des Betriebs des Waschmaschinenmotors aufweist, durch Anstellen/Abstellen in Reaktion auf das Signal, das von dem Mikrocomputer 500 empfangen wird, den Betrieb des Waschmaschinenmotors 520 und der Steuerung des Mikrocomputers 500.
Der Betrieb der Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors, die den vorgenannten Aufbau aufweist, soll nachfolgend unter Bezugnahme auf 18 erläutert werden.
Zunächst kann, weil die maximale Kapazität einer Waschmaschine wenigstens zur Zeit der Auslieferung festgelegt sein wird, falls die Intensität des Stroms auf der Grundlage der Beladungsmenge bei sowohl maximaler Kapazität als auch bei verschiedenen Arbeitszuständen berechnet wurde, die gegenwärtige Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors erfaßt werden.
Mit anderen Worten repräsentieren zu der Zeit der Auslieferung der Produkte, falls Geschwindigkeit-Drehmomentkurven eines Motors auf der Grundlage verschiedener Beladungen vorbereitet worden sind, die die äußersten Konturen für verschiedene Beladungen verbinden, diese äußersten Konturen gerade die Kurven, wenn die maximale Spannung an den Waschmaschinenmotor 520 angelegt wird, und dementsprechend können, weil die Beladungskurven von 10 % bis 100 % der Beladung einer Waschmaschine anhand der Geschwindigkeit-Drehmomentkennkurven erhalten werden können, Stromstärken erhalten werden, die diesen Beladungen entsprechen. Deshalb kann, indem Beladungen beim Anfangsbetrieb der Waschmaschine wahrgenommen werden, und auf der Grundlage der Beladungskurve über diese Beladungen, ein Phasenwinkel, das heißt eine Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors, bestimmt werden.
Das heißt, falls eine Beladung, die auf einer Wäschemenge beruht, 10 % der maximalen Beladung beträgt, ist, indem eine erforderliche Stromstärke bei der gegenwärtigen Geschwindigkeit, die entlang der 10 %-Ladekurve der Geschwindigkeit-Drehmomentkennkurve genommen wird, mit der gegenwärtigen Stärke des Stroms verglichen wird, der von dem Stromsensorteil 510 übergeben wird, es möglich, die gegenwärtig erforderliche Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 zu bestimmen, um die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 zu steuern.
Mit anderen Worten kann, indem die Wäschemenge unter Verwendung des Mikrocomputers 500 wahrgenommen wird und eine Beladung über die wahrgenommene Wäschemenge erfaßt wird, die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 bestimmt werden.
Und in dem vorgenannten Ablauf kann, wenn die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 bestimmt ist, der Transformator CT in dem Stromerfassungsteil 510 die Stärke des Stroms, der durch den waschmaschinenmotor 520 fließt, erfassen, wobei die Stromstärke an dem Mikrocomputer 500 an einen Analogdigitalwandlereingabeanschluß desselben angelegt wird, um die gegenwärtige Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 durch Fehlerausgleich mit Proportionalintegrationssteuerung und Vergleich mit bereits darin gespeicherten Daten bestimmen.
Das heißt, weil die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 ohne jegliche gesonderte zusätzliche Vorrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 gesteuert werden kann, indem die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520, die auf der Grundlage der Wäschemenge bestimmt wird, mit der Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 520 zu der gegenwärtigen Zeit verglichen wird, und indem der erste und der zweite bidirektionale Thyristor 531 und 532 in dem Schaltteil 530 auf der Grundlage des Vergleichs der Geschwindigkeiten gesteuert werden.
Wie in 19 gezeigt ist, beinhaltet eine Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ein Mikrocomputer 600, ein Wellengleichrichterteil 610, ein Eingabeleistungssteuerungsteil 620, ein Geschwindigkeitserfassungsteil 630 und ein Stromerfassungsteil 650, wodurch die Vorrichtung den Waschmaschinenmotor bei einer konstanten Geschwindigkeit halten kann, indem die Geschwindigkeitsänderung des Waschmaschinenmotors infolge einer Eingabeleistungsänderung kompensiert wird, die verursacht wird, falls die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors durch Phasensteuerung geändert wird.
Das Geschwindigkeitserfassungsteil 630 erfaßt die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 640, und das Stromerfassungsteil 650 erfaßt die Stärke des Stroms, der durch den Waschmaschinenmotor 640 fließt.
Wie in 20 gezeigt ist, beinhaltet das Wellengleichrichterteil 610 ein erstes Verstärkerteil 611, das Signale von dem Stromerfassungsteil 610 als invertierte bzw. nicht invertierte Eingaben empfängt, und ein zweites Verstärkerteil 612, das ein Signal von dem ersten Verstärkerteil 611 als eine invertierte Eingabe empfängt, wodurch der Strom, der von dem Stromerfassungsteil 650 empfangen wird, in Gleichstrom gleichgerichtet wird.
Das erste Verstärkerteil 611 beinhaltet einen Differentialverstärker U1, der einen (–)Eingabeanschluß aufweist, der ein Signal von dem Stromerfassungsteil 650 durch einen Widerstand R21 empfängt, und einen (+)Eingabeanschluß, der ein anderes Signal von dem Stromerfassungsteil 650 durch einen Widerstand R19 empfängt, der parallel an einen Widerstand R20 angeschlossen ist, wobei ein Ende geerdet ist, eine Diode D13, die eine Kathode aufweist, die an einen Ausgabeanschluß des Differentialverstärkers U1 angeschlossen ist, und eine Anode, die an den (–) Eingabeanschluß des Differentialverstärkers U1 durch einen Widerstand R22 angeschlossen ist, einen Widerstand R24, der an die Anode der Diode D3 angeschlossen ist, einen Widerstand R23, dessen Enden an den Widerstand R24 bzw. den Widerstand R21 angeschlossen sind, und eine Diode D2, die eine Anode aufweist, die an den Ausgabeanschluß des Differentialverstärkers U1 angeschlossen ist, und eine Kathode, die an den (–)Eingangsanschluß des Differentialverstärkers U1 angeschlossen ist.
Der zweite Verstärker 612 beinhaltet einen Widerstand R26, der ein Ende aufweist, das geerdet ist, einen Differentialverstärker U2, der einen (+)Eingabeanschluß aufweist, der an das andere Ende des Widerstands R26 angeschlossen ist, und einen (–)Eingabeanschluß, der an den Widerstand R24 des ersten Verstärkerteils 611 angeschlossen ist, und einen Widerstand R25 und einen Kondensator C8, die zwei Enden aufweisen, die an den Ausgabeanschluß bzw. den (–)Eingabeanschluß des Differentialverstärkers U2 parallel angeschlossen sind.
Der Mikrocomputer 600 steuert die Geschwindigkeit des Waschmaschinenmotors 640 in Reaktion auf das Signal, das von dem Geschwindigkeitserfassungsteil 630 empfangen wird, und den Gleichstrom, der von dem Wellengleichrichterteil 610 empfangen wird, und das Eingabeleistungssteuerungsteil 620 steuert die Eingabeleistung an den Waschmaschinenmotor 640 unter der Steuerung des Mikrocomputers 600.
Der Betrieb der Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, der den vorgenannten Aufbau gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung aufweist, soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die 21(a) bis 21(c), 22 sowie 23(a) und 23(b) erläutert werden.
Falls der Strom, der durch beide Enden des Stromerfassungsteils 650 fließt, wie in 21(a) gezeigt ausgebildet ist, ist das Wellenmuster, das an dem Stromerfassungsteil 650 in Spannung gewandelt wird, wie in 21(b) gezeigt ausgebildet, wobei das Signal an das Wellengleichrichterteil 610 zum Gleichrichten des Signals in Gleichstromspannung angelegt wird. In diesem Moment wird, falls das Signal, das von dem Stromerfassungsteil 650 empfangen wird, (–) ist, die Diode D2 in Betrieb genommen und, falls das Signal, das von dem Stromerfassungsteil 650 empfangen wird, (+) ist, wird die Diode D3 in Betrieb genommen, was dazu führt, daß der Gleichrichterteil 610 ein Wellenmuster erzeugt, das wie in 21(c) gezeigt geglättet ist.
Falls die Last der Vorrichtung zum Steuern der Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung eine Ladekurve aufweist, wie sie in 22 gezeigt ist, würde, wenn die Eingabespannung von V2 auf V3 geändert würde, die Geschwindigkeit ebenfalls von N2 auf N3 geändert werden. Solch eine Änderung der Geschwindigkeit entsprechend der Spannungsänderung, die eine Verwendung einer Stromänderungseigenschaft vom Strom I2 auf den Strom 23 in den Kennkurven des Waschmaschinenmotors 640 ist, kann mittels des Mikrocomputers 600 unter Berechnung des Phasenwinkels θ auf der Grundlage des Zuwachses der Änderung des Stroms, der an dem Mikrocomputer 600 durch den Stromgleichrichterteil 610 erfaßt wird, erreicht werden. Dementsprechend kann der Waschmaschinenmotor 640 bei einer konstanten Geschwindigkeit gehalten werden, und dazu gelangen, Spannungs- und Strommuster aufzwueisen, wie sie in 23(a) bzw. 23(b) gezeigt sind.
Wie erläutert wurde, weist diese Erfindung Vorteile hinsichtlich eines Vereinfachens bequemer Steuerung des Wasserstromes einer Waschmaschine auf, indem der Drehsinn und die Anzahl von Umdrehungen eines Waschmaschinenmotors durch Steuern der Phase der Eingangsspannung gesteuert werden, die an den Waschmaschinenmotor angelegt wird, und indem die Qualität und Verlässlichkeit des Motors, der in elektrischen Haushaltsgeräten verwendet wird, durch eine genaue Geschwindigkeitskontrolle des Motors verbessert werden, indem diese Erfindung auch auf Kühlschränke und Klimaanlagen angewendet wird.

Claims

Vorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit eines Waschmaschinenmotors, wobei der Motor derart ausgebildet ist, dass bei einer Motoreingangsspannung V1 und Strom I1 die Motorgeschwindigkeit N1 beträgt, bei einer Motoreingangsspannung V2 und Strom I2 die Motorgeschwindigkeit N2 beträgt, und bei einer Motoreingangsspannung V3 und Strom I3, die Motorgeschwindigkeit N3 beträgt, wobei der Motor Geschwindigkeit-Drehmoment (S-T) Kennkurven aufweist, die den Anforderungen N1 < N2 < N3 und I1 < I2 < I3 genügen, wenn V1 < V2 < V3, wobei die Vorrichtung umfasst: Geschwindigkeitserfassungsmittel (630) zum Erfassen einer Anzahl von Umdrehungen des Waschmaschinenmotors (640); Stromerfassungsmittel (650) zum Erfassen des Stroms, der durch den Waschmaschinenmotor (640) fließt; Wellengleichrichtungsmittel (610) zum Gleichrichten des Stroms in Gleichstrom, der von dem Stromerfassungsmittel (650) empfangen wird; Mikroprozessormittel (600) zum Berechnen eines Phasenwinkels (θ) unter Verwendung des Gleichstroms, der von dem Wellengleichrichtungsmittel (610) empfangen wird, und zum Ausgeben eines proportionalen Integralsteuerungssignals, das dem berechneten Phasenwinkel entspricht, so dass der Motor für einen Betrieb bei einer konstanten Geschwindigkeit gesteuert werden kann; und ein Eingangsleistungssteuerungsmittel (620) zum Steuern der Eingangsleistung des Waschmaschinenmotors unter der Steuerung durch das Mikroprozessormittel (600).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wellengleichrichtungsmittel (610) ein erstes Verstärkermittel (611) zum Empfangen von Signalen von dem Stromerfassungsmittel (650) als invertierte bzw. nicht-invertierte Eingaben aufweist, und ein zweites Verstärkermittel (612) zum Empfangen vom Signal von dem ersten Verstärkermittel (611) als eine invertierte Eingabe.