KR0161928B1 - 세탁기의 자동수위 설정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직접구동 방식의 오실레이팅 베스킷(Oscillating Basket) 세탁기의 급수동작중 모터를 구동하여 포량과 수량의 비가 최적이 되는 상태를 감지하는 세탁기의 자동수위 설정방법에 관한 것이다.

본 발명은 세탁수위를 다단계로 분리하여 각 단계별로 최적욕비에 따른 여력 회전량을 저장하는 제1스텝과, 세탁기 동작을 시작하면 포량을 감지하여 급수밸브를 온 시키는 제2스텝과, 일정 튜티비로 모터를 임의의 방향으로 회전한 후 일정시간동안 오프시키고 다시 상기 방향의 반대방향으로 회전한 후 일정시간동안 오프하는 제3스텝과, 상기 제3스텝에서 모터 오프시 여력 회전량을 감지함과 동시에 현재 수위를 감지하는 제4스텝과, 상기 감지된 현재 수위에 따른 여력 회전량과 그 수위에 상승한 기준 여력 회전량을 비교하여 최적 욕비상태 도달을 검출하는 제5스텝과, 상기 제5스텝에서 최적 욕비에 도달하면 급수밸브를 오프하는 제6스텝으로 이루어지고 욕비의 부적절한 설정을 급수중 자동으로 최적의 욕비상태를 결정해 주므로 물소비량 감소와 세탁성능 향상 및 포꼬임 방지, 에너지 소비를 감소시킬 수 있어 최적의 세탁을 실현할 수 있다.

Description

세탁기의 자동수위 설정방법

제1도는 일반적인 직접구동 방식의 진동세탁기의 종단면도.

제2도는 제1도의 제어회로부의 구성블럭도.

제3도는 제2도의 모터구동시 각 부분에 대한 파형도.

제4도는 종래의 급수중 PWM 튜티 및 모터의 RPM에 대한 그래프.

제5도는 종래의 수위설정에 대한 플로우챠트.

제6도는 본 발명에 따른 급수중 PWM 튜티 및 모터의 RPM에 대한 그래프.

제7도는 본 발명에 따른 여력회전과 욕비에 대한 그래프.

제8도는 본 발명에 따른 수위별 최적욕비 상태의 기준치 PN_IN에 대한 테이블.

제9도는 본 발명에 따른 자동수위 설정에 대한 플로우챠트.

본 발명은 직접구동(Direct Drive) 방식의 오실레이팅 베스킷(Oscillating Basket) 세탁기의 자동수위 결정방법에 관한 것으로, 특히 급수동작중 세탁드럼 모터를 구동하여 포량과 수량의 비가 최적이 되도록 한 세탁기의 자동수위 설정방법에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 직접구동 방식의 진동세탁기의 종단면도로써 세탁날개가 부착된 내조, 외조에 고정자(Stator)와 외조에 연결축(shaft)으로 연결된 회전자(Rotor)로 이루어진 가변속(BLDC ; BLushless DC) 모터 및 상기 BLDC 모터를 제어하는 제어회로로 구성되어 있다.

여기서 제어회로부는 제2도의 구성블럭도와 같이 전체시스템을 제어하는 마이컴(7)과 교류전원(V_AC)을 직류전원(V_DC)으로 변환시켜주는 콘버터부(1)와 스위칭 소자들(Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆)로 이루어져 상기 직류전원을 3상 교류로 역변환시켜 BLDC 모터(3)에 전원을 단속시켜주는 인버터부(2)와 상기 콘버터부(1)와 인버터부(2) 사이의 저항(Rs)간에 과전류를 검출하여 회로를 보호하는 과전류 보호회로부(4)와 상기 인버터부(2)의 스위칭 소자를 구동하기 위한 게이트 구동회로부(5)와 상기 BLDC 모터의 센서를 읽어 회전자(Rotor) 위치를 검출하여 전기신호로 마이컴(7)(H_a, H_b, H_c)에 출력하는 회전자 위치검출 회로부(6)와 상기 마이컴(7)의 PWM출력(PWM_O)과 게이트 구동신호 등을 변조하여 상기 게이트 구동회로부(5)로 출력 및 일시 저장하는 변조 및 버퍼회로부(8)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 일반적인 진동세탁기의 동작을 시작하면 먼저 급수전에 포량감지를 하게 되고 이에 따라 수위가 자동설정된다.

수위가 결정되면 모터를 일정하게 구동하면서 급수를 하여 포에 물을 골고루 적시면서 설정수위까지 급수를 하고 수위가 설정수위에 도달하면 급수를 중단하고 세탁을 행하게 된다.

이때, 포량감지에 의한 수위설정 정확도는 보통 60∼70%정도이나 이 또한 실제적으로는 포량에 대한 근사수위 설정이다.

예를 들어 포량이 1㎏∼2.3㎏일 때 소수위로 감지한다면 이때 소수위에 해당하는 최적 포량은 1.6㎏이다.

결국 1.6㎏의 포량이외에 나머지 포량에 대해서는 근사적으로 소수위를 결정한 셈이다.

또한 나머지 30∼40%의 부정확한 수위설정 등으로 인해 실제적으로 세탁시 포량에 대한 수량이 부족하거나 과다한 경우가 많다.

제3도는 상기 제2도의 모터구동시 각 부분에 대한 파형도이고, 제4도는 종래의 급수중 PWM 튜티 및 모터의 RPM에 대한 그래프로 이를 참조하여 제5도의 종래의 수위설정에 대한 플로우챠트를 설명한다.

사용자가 세탁기를 사용하기 위해서 전원을 켜면 세탁기는 먼저 세탁물의 포량을 감지한 후 포량을 판정하고 이에 따라 수위를 설정하게 된다(51S)(52S).

상기 수위가 설정되고 나면 급수밸브를 온시켜 급수를 하면서, 수위가 설정수위에 도달할 때까지 제4도와 같이 일정한 PWM 튜티(Dc)로 일정방향(CCW : 반시계방향)으로 모터를 구동하게 된다(53S)(54S)(55S).

이때 상기 모터구동으로 제3도의 제어회로부의 각 부분에 따른 파형도에서와 같이 회전자 위치검출 신호 H_a, H_b, H_c의 신호와 구동방향에 맞는 게이트 구동신호가 출력된다.

상기 수위가 설정수위에 도달할 때까지 모터를 구동하다가 수위가 설정수위에 도달하면 모터를 오프시키고 급수밸브를 오프시킨후 세탁행정을 진행하게 된다(56S)(57S).

이와 같이 구성된 종래의 수위설정 방법은 포량감지의 부정확(30~40%)과 포량에 대한 수위의 정량화(Quantization) 즉, 포량이 L₁㎏∼L₂㎏일 때 소수위로 하면 근사오차 등으로 세탁시 포량에 비해 물량이 적거나 많은 경우가 발생된다.

이때 물소비량 증가와 세탁성능저하, 포꼬임 상승, 에너지소비 증가 등의 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 세탁수위 설정방법의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 포량감지후 급수중에 포량대 물량의 비(욕비)가 최적이 되는 상태를 감지하는 세탁기의 자동수위 설정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세탁기의 자동수위 설정방법은 세탁수위를 다단계로 분리하여 각 단계별로 최적욕비에 따른 여력 회전량을 저장하는데 제1스텝과, 세탁기 동작을 시작하면 포량을 감지하여 급수밸브를 온 시키는 제2스텝과, 일정 튜티비로 모터를 임의의 방향으로 회전한 후 일정 시간동안 오프시키고 다시 상기 방향의 반대방향으로 회전한 후 일정 시간동안 오프하는 제3스텝과, 상기 제3스텝에서 모터 오프시 여력 회전량을 감지함과 동시에 현재 수위를 감지하는 제4스텝과, 상기 감지된 현재 수위에 따른 여력 회전량과 그 수위에 상승한 기준 여력 회전량을 비교하여 최적 욕비상태 도달을 검출하는 제5스텝과, 상기 제5스텝에서 최적 욕비에 도달하면 급수밸브를 오프하는 제6스텝으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 세탁기의 자동수위 설정방법을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 급수를 하면서 모터를 일정한 방법으로 회전방향을 바꾸어 가면서 구동하여 최적의 욕비에 도달하는 것을 감지하여 급수를 완료하고 세탁을 진행하게 된다.

직접구동 방식의 진동세탁기에 있어서 제6도의 본 발명에 따른 급수중 PWM 튜티 및 모터의 RPM에 대한 그래프를 참조하여 최적의 욕비감지 원리를 설명한다.

수량이 포량에 비해 작은 경우(욕비가 작은 경우), 내조와 세탁물의 마찰력이 커서 모터를 구동하면 세탁물과 내조는 모터 RPM과 세탁물RPM이 비슷하여 거의 같이 움직이는 강체운동 상태가 되나 급수로 인하여 점차적으로 욕비가 상승하게 되면 모터 구동시 세탁물과 내조 사이의 마찰력이 물로 인해 줄어듦으로 모터 RPM과 세탁물RPM이 차이가 생겨 서로 속도차가 생기는 슬립(Slip)현상이 발생하게 된다.

이 슬립현상을 이용하면 현재의 정확한 욕비를 감지할 수 있다.

상기 슬립현상을 크게 일으키기 위해서는 세탁물을 일정시간(t1)동안 일정방향(CCW)으로 회전시킨후 일정시간(t2) 동안 오프시키고 다시 일정시간(t3) 동안 반대 방향(CW)으로 내조를 회전시켜 내조의 슬립으로 세탁물과 내조의 회전이 서로 반대일 때 모터를 오프시키게 된다.

슬립이 커지면 모터 오프 후 세탁물의 회전에너지와 내조의 회전에너지가 서로 상쇄되어 내조(모터)는 급격히 감속이 일어나 정지하게 된다.

이때의 여력회전량과 욕비와의 관계를 제7도에 나타내었다.

여기서 감지당시의 수량에 따라 최적욕비 상태의 여력회전량이 달라짐을 알 수 있다.

따라서 감지할 때 수위상태에 따라 여력회전량의 최적욕비 판정치를 달리해야 한다.

상기에서 설명한 내용을 바탕으로 본 발명의 자동수위 설정방법을 제9도를 참조하여 설명하면 세탁기 동작 키를 온 하고, 급수밸브를 온시켜 급수하면서 제6도에서와 같이 일정 PWM Duty(D₀)로 일정시간(t₁) 동안 CCW 방향으로 모터를 구동한다(91S)(92S)(93S).

상기 모터를 구동한 후 일정시간(t₂) 동안 모터를 오프시키고(94S) 상기 일정시간(t₂) 모터 오프 후에 일정한 PWM 듀티(D₁)로 CCW의 반대방향인 CW 방향으로 모터를 일정시간(t₃) 동안 구동한 후 다시 일정시간(t₄)동안 오프시키고 이때 현재수위 측정 및 여력회전량(PN_I)을 회전자의 위치검출 신호의 변화횟수로 측정하게 된다(95S)(96S).

상기 현재수위에 따라 최적욕비 상태의 여력회전량이 변하므로 상기 여력회전량(PN_I)을 측정한 후 현재의 수위가 어떤지를 판정하여 현재수위에 따라 제8도의 수위별 최적욕비 상태의 판정기준치 테이블을 이용하여, 최적욕비 판정치(PN_IN)를 결정하고 이를 측정된 여력회전량과 비교하여 최적욕비에 도달하였음을 판정하게 된다.

다시 말하자면, 96스텝에서 여력회전량과(PI_N) 및 현재 수위를 측정한 후 상기 현재수위와 테이블상의 단계별 수위중 가장 낮은 수위부터 즉, 최소수위와 비교하여(97S) 현재수위가 최소수위 보다 작으면 상기 PN_I과 PN_I1을 비교한 후(98S) PN_I이 PN_I1보다 작거나 같으면 급수밸브를 오프시키고(104S), 그렇지 않으면 계속 급수하면서 여력회전량 감지를 반복하게 된다.

상기 98스텝에서 현재수위가 최소수위 보다 높으면 다시 순차적으로 현재수위와 소수위를 비교하여(99S) 현재수위가 소수위보다 작으면 상기 PN_I과 PN_I2를 비교한 후(100S) 상기 PN_I이 PN_I2보다 작거나 같으면 최적 욕비에 도달한 것으로 감지하여 급수밸브를 오프시키고(103S), 상기 100스텝에서 PN_I이 PN_I2보다 크면 계속 급수하면서 여력회전량 감지를 반복하게 된다.

상기 99스텝에서와 같이 현재수위가 소수위 보다 늦으면 테이블상의 단계별 수위에 따라 순차적으로 중고수위, 이보다 고수위와 비교하고(101S) 각 측정된 여력회전량과 최적욕비 상태의 PN_IN과 비교 후(102S) 최적욕비 상태에 도달하면 급수밸브를 오프시키고(104S) 세탁을 진행한다.

상기에서 모터제어 관련인자 D₀, D₁(PWM Duty)과 t₁, t₂, t₃, t₄및 최적욕비 판정기준치 PN_IN등은 실험에 의해 결정된다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 세탁기의 자동수위 설정방법은 포량대 수량(욕비)의 부적절한 설정을 급수중 자동으로 욕비상태를 결정해 줌으로 물소비량 감소, 세탁성능 향상, 포꼬임 감소 및 에너지소비 감소 등을 할 수 있어 최적의 세탁실현이 가능하다.

Claims (2)

1. 세탁수위를 다단계로 분리하여 각 단계별로 최적욕비에 따른 여력 회전량을 저장하는 제1스텝과, 세탁기 동작을 시작하면 포량을 감지하여 급수밸브를 온 시키는 제2스텝과, 일정 듀티비로 모터를 임의의 방향으로 회전한 후 일정시간동안 오프시키고 다시 상기 방향의 반대방향으로 회전한 후 일정시간동안 오프하는 제3스텝과, 상기 제3스텝에서 모터 오프시 여력 회전량을 감지함과 동시에 현재 수위를 감지하는 제4스텝과, 상기 감지된 현재 수위에 따른 여력 회전량과 그 수위에 상승한 기준 여력 회전량을 비교하여 최적 욕비상태 도달을 검출하는 제5스텝과, 상기 제5스텝에서 최적 욕비에 도달하면 급수밸브를 오프하는 제6스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 세탁기의 자동수위 설정방법.
2. 제1항에 있어서, 모터구동은 시간제어가 아닌 회전속도 제어로 함을 특징으로 하는 세탁기의 자동수위 설정방법.