EP0410827A1

EP0410827A1 - Lave-linge ou sèche-linge dans lequel la charge de linge est déterminée de façon automatique

Info

Publication number: EP0410827A1
Application number: EP90401825A
Authority: EP
Inventors: Michel Kubacsi; Jean-Luc Roux
Original assignee: Compagnie Industrielle dAppareils Menagers SA CIAPEM
Current assignee: Compagnie Industrielle dAppareils Menagers SA CIAPEM
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1991-01-30
Anticipated expiration: 2010-06-26
Also published as: NO171800C; NO171800B; ES2077657T3; DE69021458D1; FI91890C; FR2650844B1; DE69021458T2; NO903352L; FR2650844A1; FI903762A0; JPH0370591A; FI91890B; EP0410827B1; NO903352D0

Abstract

Lave-linge ou sèche-linge dans lequel la charge de linge dans le tambour est déterminée par mesure du moment d'inertie du linge par rapport à l'axe de rotation de ce tambour. Le moteur (10) d'entraînement du tambour est du type universel et est alimenté en courant alternatif (11). La vitesse de ce moteur est imposée par une commande à contrôle de phase grâce à un microprocesseur (13). Ce dernier détermine en outre le moment d'inertie à partir de la valeur de l'angle de phase et de la valeur de la tension d'alimentation. Pour s'affranchir de l'imprécision apportée par les variations de la tension d'alimentation on mesure cette dernière, de préférence en faisant uniquement appel aux données déjà disponibles dans le microprocesseur.

Description

L'invention est relative à un lave-linge ou sèche-linge à tambour tournant entraîné par un moteur électrique de préférence de type universel et dans lequel on détermine, de façon automatique, la charge de linge en fonction de l'inertie de ce dernier par rapport à l'axe de rotation du tambour.
On sait que dans les lave-linge domestiques il est préférable que le volume d'eau introduit dans la machine ainsi que la quantité de produit lessiviel et d'autres paramètres des diverses phases de fonctionnement du lave-linge dépendent de la charge de linge dans le tambour. Le fonctionnement des sèche-linge dépend aussi de la charge de linge.
Divers moyens de détermination automatique de la charge ont déjà été proposés. L'invention se rapporte à un perfectionnement aux moyens décrits dans le brevet européen n° 84402090 dans lequel la charge de linge est mesurée par le moment d'inertie L du linge autour de l'axe de rotation du tambour. Ce moment d'inertie est déterminé à partir du couple d'entraînement du tambour à accélération déterminée. Ce couple est mesuré par l'intensité du courant électrique traversant le moteur universel.
Selon l'invention, le moteur universel d'entraînement du tambour est alimenté en courant alternatif et sa vitesse est déterminée par une commande à contrôle de phase grâce à un processeur et ce dernier permet de mesurer le moment d'inertie du linge à partir de la valeur de l'angle de phase sans qu'il soit besoin de prévoir un moyen particulier de mesure de l'intensité du courant électrique.
L'angle de phase dépend en général de la valeur V_S de la tension d'alimentation fournie au moteur d'entraînement du tambour. Or, cette tension peut varier dans de larges proportions, comprises entre 187 et 242 volts, c'est-à-dire que cette valeur V_S est connue avec une marge d'incertitude qui introduit une imprécision quelquefois inacceptable dans la mesure de la charge de linge.
Pour remédier à cet inconvénient on prévoit, un moyen pour mesurer la tension d'alimentation et pour utiliser cette mesure dans le calcul de la charge de linge par le processeur.
De préférence la mesure est effectuée sans l'utilisation d'un moyen supplémentaire tel qu'un voltmètre, en faisant uniquement appel aux données déjà disponibles dans le processeur. A cet effet le processeur impose que, pendant un temps déterminé, l'angle de phase ait une valeur fixée et, au cours de cette période, on détermine la vitesse de rotation du moteur, la tension étant calculée à partir de l'angle de phase préfixé et de la vitesse de rotation ainsi mesurée.
La relation liant la tension d'alimentation à l'angle de phase et à la vitesse dépend d'autres paramètres qui, en principe, ne varient pas. Toutefois certains d'entre eux, notamment le couple de frottement qui s'oppose à la rotation du tambour, peuvent avoir des valeurs qui varient avec le temps, c'est-à-dire avec le vieillissement de la machine. Pour tenir compte de cette variation, dans une réalisation, on met en mémoire du processeur une table indiquant les variations, en fonction du nombre de cycles de fonctionnement de la machine, des paramètres constants dans la relation entre la tension d'alimentation et l'angle de phase et la vitesse. Par exemple à chaque utilisation de la machine un compteur est incrémenté d'une unité de façon à faire varier la (ou les) constante(s) dans ladite relation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :

- la figure 1 est un schéma montrant un moteur d'entraînement de tambour de lave-linge avec son circuit de commande, et
- les figures 2 et 3 sont des diagrammes illustrant le fonctionnement d'une commande de lave-linge selon l'invention.

Dans l'exemple le lave-linge (non montré dans son ensemble) est du type domestique avec un tambour à linge à paroi cylindrique perforée tournant autour d'un axe horizontal à l'intérieur d'une cuve.
Le moteur électrique 10 (figure 1) d'entraînement du tambour est du type universel. Il est alimenté en courant alternatif 11, par exemple à la fréquence de 50 Hz du réseau, par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé 12 tel qu'un triac.
Pour la commande de l'interrupteur 12, et donc du moteur 10, on prévoit un microprocesseur 13 relié à l'électrode de commande du triac 12 par l'intermédiaire d'un circuit interface 14.
Le microprocesseur 13 impose au moteur 10 une vitesse de consigne dépendant d'un programme préenregistré dans sa mémoire. Ce microprocesseur constitue également le comparateur pour la régulation de vitesse. A cet effet, il présente une entrée 13₁ sur laquelle est appliqué le signal de sortie d'une génératrice tachymétrique 15 entraînée par le moteur 10.
Le microprocesseur 13 commande l'angle ϑ (figure 2) d'ouverture du triac 12 à chaque alternance du signal alternatif 11, c'est-à-dire la durée pendant laquelle cet interrupteur 12 est conducteur au cours de chaque période de ce signal 11.
Sur le diagramme de la figure 2 on a représenté en abscisses l'angle d'ouverture ϑ et en ordonnées le signal alternatif 11. Au cours d'une alternance du signal 11, c'est-à-dire pour des angles de phase ϑ compris entre 0 et ¶ radians, le triac est ouvert, c'est-à-dire non conducteur, entre les angles 0 et ϑ et conducteur entre les angles ϑ et ¶ . C'est le microprocesseur 13 qui fournit l'impulsion de commande de fermeture du triac 12.
Cet angle de phase ϑ , qui est déterminé par le microprocesseur 13, est utilisé pour la mesure du moment d'inertie L du linge dans le tambour, c'est-à-dire pour la mesure de la charge de linge.
On part en effet de la formule suivante :
C = (L + J) $\frac{dω}{dt}$
+ C_R (1)
Dans cette formule C est le couple moteur, L le moment d'inertie du linge par rapport à l'axe du tambour, J le moment d'inertie du tambour par rapport à son axe de rotation, d ω /dt l'accélération (ou décélération) de la rotation du tambour et C_R le couple résistant qu'oppose le tambour.
Pour un moteur universel le couple moteur est proportionnel à l'intensité du courant électrique qui le traverse, c'est-à-dire :
C = KI (2)
K étant une constante propre au moteur et I l'intensité du courant électrique qui le traverse.
De plus on sait que la force contre-électromotrice E du moteur universel est proportionnelle à sa vitesse de rotation ; on peut donc écrire :
E = K′ω (3)
K′ étant une constante.
On sait aussi que la tension U aux bornes du moteur est liée à la force contre-électromotrice E, à l'impédance Z présentée par ce moteur et à l'intensité I par la relation suivante :
U = E + ZI (4)
De cette formule on déduit :
U = E + ZI = K′ω + ZI = K′ω + $\frac{ZC}{K}$
(5)
Or, la tension U fournie au moteur est (figure 2) fonction de l'angle ϑ , c'est-à-dire :
U = V_S f(ϑ) = K′ω + $\frac{ZC}{K}$
(6)
V_S étant l'amplitude maximum de la tension 11.
Des formules (5) et (6) ci-dessus on déduit :
V_S f( ϑ) = K′ω + $\frac{ZC}{K}$
= K′ω + $\frac{Z}{K}$
(L + J) $\frac{dω}{dt}$
+ $\frac{ZC}{K}$
_R (7)
De la formule (7) ci-dessus on peut déduire, selon l'invention, la valeur L du moment d'inertie du linge. Toutefois on voit que cette formule fait appel à la valeur V_S de la tension du secteur, laquelle peut être variable. C'est pourquoion préfère mesurer la tension V_S, de préférence par une méthode indirecte ne faisant pas appel à un appareil de mesure spécifique.
Dans une première réalisation le microprocesseur 13 est programmé pour imposer, pendant des périodes successives 20 et 21 de durées t₁ et t₂ (figure 3), des valeurs déterminées à l'angle de phase ϑ . Au cours de la première période 20 de durée t₁, l'angle de phase est égal à ϑ₁. Au cours de la seconde période 21 de durée t₂, l'angle de phase est égal à une autre valeur déterminée ϑ₂.
A chaque valeur de l'angle de phase ϑ correspond une vitesse de rotation ω du tambour qui est mesurée par le tachymètre 15.
Au cours de chacune des périodes 20 et 21, de durées respectivement t₁ et t₂, la vitesse de rotation du tambour est constante, c'est-à-dire que l'accélération dω /dt est nulle.
Ainsi au cours de la période 20 la formule (7) ci-dessus s'écrit :
V_S f(ϑ₁) = K′ω₁ + $\frac{ZC}{K}$
R (8)
Lors de la période 21 la formule (7) s'écrit de même :
V_S f(ϑ₂) = K′ ω₂ + $\frac{ZC}{K}$
R (9)
Des formules (8) et (9) ci-dessus on déduit par soustraction :
V_S[f(ϑ₂)-f(ϑ₁)] = K′(ω₂ - ω₁) (10)
Soit
Ainsi V_S peut être calculé dans le microprocesseur en fonction de ϑ₂ et ϑ₁ qui sont fixés, et de ω₂ et ω₁ qui sont mesurés.
Le calcul est facilité si on suppose que f(ϑ) est proportionnel à ϑ , c'est-à-dire :
f(ϑ) = K₁ϑ (12)
K₁ étant une constante.
Dans ce cas :
Dans les calculs ci-dessus on a supposé que le couple résistant C_R a la même valeur à la vitesse ω₁ qu'à la vitesse ω₂. Cette hypothèse n'est pas exacte en toute rigueur. Toutefois elle est vérifiée sans altérer la précision de la mesure si les valeurs ϑ₁ et ϑ₂ ne sont pas trop différentes l'une de l'autre, c'est-à-dire si ces valeurs sont voisines.
A titre d'exemple on choisit les valeurs de ϑ₁ et ϑ₂ de façon telle qu'au cours de la période 20 le tambour tourne à une vitesse de l'ordre de 200 tours par minute et au cours de la période 21 le tambour tourne à une vitesse de l'ordre de 400 tours par minute. Dans cet exemple les périodes 20 et 21 ont une même durée de 18 secondes environ.
Dans la réalisation représentée sur la figure 3 les périodes 20 et 21 sont suivies par des périodes 22 et 23 de durées respectivement t₃ et t₄ au cours desquelles on impose au tambour des accélérations de valeurs déterminée. Au cours de chacune de ces rampes d'accélération on détermine, pour une même vitesse, les angles de phase ϑ′₁ et ϑ′₂, ce qui permet de déterminer L à partir de la formule suivante :
dω₁/dt étant l'accélération correspondant à la rampe 22 et dω₂/dt l'accélération correspondant à la rampe 23. Ces accélérations s'effectuent, dans l'exemple, entre les vitesses de 200 et 400 tours par minute.
La valeur V_S qu'on trouve dans la formule (14) ci-dessus est tirée du calcul préalable effectué avec la formule (11) ou (13). Cette valeur V_S peut également être mesurée directement.
Dans une autre réalisation au lieu de prévoir deux phases successives 20 et 21 au cours desquelles on impose des angles de phase de valeurs différentes, on ne prévoit qu'une seule période de durée t₅ (non représentée) au cours de laquelle on impose un angle de phase ϑ₃ et on mesure la vitesse ω₃ grâce au tachymètre 15. Ainsi la valeur V_S est déterminée par la formule suivante :
V_S f(ϑ₃) = V_SK ϑ₃ = K′ω₃ + $\frac{ZC}{K}$
R (15)
Le terme ZC_R/K est considéré comme constant, car la vitesse de rotation ω₃ s'écarte relativement peu d'une valeur moyenne prédéterminée.
Ce terme ZC_R/K est introduit en mémoire morte du microprocesseur à la fabrication de la commande de lave-linge. Ainsi la tension V_S est déterminée par la relation suivante :
Dans cette formule :
K˝ = $\frac{ZC}{K}$
R (17)
En mémoire du microprocesseur on introduit une table de correspondance entre ω₃ et V_S ce qui permet de déterminer immédiatement V_S à partir de la valeur ω₃.
Le couple résistant C_R, dû principalement aux frottements, varie en fonction du nombre d'utilisations, ou cycles de fonctionnement, du lave-linge.
La loi de variation de C_R en fonction de ce nombre de cycles peut être déterminée expérimentalement et on introduit en mémoire du microprocesseur un tableau de correspondance entre le nombre de cycles et la valeur du couple C_R.
Le nombre de cycles effectués par la machine est mémorisé par exemple dans une mémoire du type EEPROM associée au microprocesseur, ce nombre étant incrémenté d'une unité après chaque cycle de fonctionnement, c'est-à-dire après qu'aient été détectées, d'une part, la mise sous tension et, d'autre part, l'exécution du dernier pas de programme de fonctionnement du lave-linge. Il est bien entendu possible de mémoriser le nombre de cycles par un autre moyen tel qu'un compteur du type électromécanique.

Claims

1. Lave-linge ou sèche-linge comprenant, pour déterminer la charge de linge dans le tambour, un moyen de détermination du moment d'inertie (L) du linge par rapport à l'axe de rotation de ce tambour, caractérisé en ce que le moteur (10) d'entraînement du tambour étant du type universel alimenté en courant alternatif (11) et sa vitesse étant imposée par une commande à contrôle de phase grâce à un processeur, notamment un microprocesseur (13), qui détermine, en outre, le moment d'inertie à partir de la valeur (ϑ) de l'angle de phase et de la valeur (V_S) de la tension d'alimentation, le lave-linge comporte en outre un moyen pour mesurer cette tension d'alimentation.

2. Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour mesurer ladite tension d'alimentation (V_S), au début du fonctionnement de l'appareil on impose une valeur déterminée (ϑ₃) à l'angle de phase et on détermine, par exemple à l'aide d'une génératrice tachymétrique (15) entraînée par le moteur universel, la vitesse de rotation (ω₃) du tambour, et le processeur détermine cette tension (V_S) à partir de la valeur (ϑ₃) imposée de l'angle de phase et de la valeur mesurée (ω₃) de la vitesse.

3. Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la vitesse est relié à une entrée (13₁) du processeur (13) pour réguler la vitesse du moteur (10) en fonction d'un programme en mémoire du processeur.

4 Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la tension (V_S) est déterminée à partir de la relation suivante :

K′ et K˝ étant des constantes, f(ϑ₃) une fonction déterminée de l'angle de phase ϑ₃ préfixé, et ω₃ la vitesse de rotation du tambour pour l'angle de phase ϑ₃.

5. Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour mémoriser le nombre de cycles de fonctionnement de l'appareil et pour faire dépendre la valeur du paramètre K˝ de ce nombre.

6. Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on impose une seconde étape au cours de laquelle l'angle de phase garde une valeur constante (ϑ₂) différente de la première (ϑ₁) et on mesure la vitesse de rotation (ω₂) du tambour, la tension (V_S) étant déterminée à partir des angles de phase imposés (ϑ₂, ϑ₁) et des vitesses mesurées (ω₂ et ω₁) lors de ces deux étapes.

7. Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tension (V_S) est déterminée à partir de la relation suivante :

K′ et K₁ étant des constantes.

8. Lave-linge ou sèche-linge selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les valeurs (ϑ₁ et ϑ₂) des angles de phase sont telles qu'au cours d'une étape la vitesse (ω₁) soit de l'ordre de 200 tours par minute et au cours de l'autre étape la vitesse de rotation du tambour soit de l'ordre de 400 tours par minute.

9. Lave-linge ou sèche-linge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le processeur (13) détermine le moment d'inertie (L) à partir de l'angle de phase ( ) et de la tension (V_S) grâce à la relation suivante :
V_S f(ϑ) = K′ω +

\frac{ZC}{K}

= K′ω +

\frac{Z}{K}

(L + J)

\frac{dω}{dt}

+

\frac{ZC}{K}

_R
ω étant la vitesse de rotation du tambour, K′ et K des constantes, Z l'impédance du moteur, J le moment d'inertie du tambour et C_R le couple résistant qu'oppose le tambour.

10. Lave-linge ou sèche-linge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour déterminer le moment d'inertie on fait tourner le tambour successivement (22, 23) suivant deux valeurs différentes d'accélération et en ce que ledit moment d'inertie (L) est calculé à partir d'une différence entre, d'une part, une mesure réalisée lors de la première accélération et, d'autre part, une mesure réalisée lors de la seconde accélération.