KR0168091B1 - 세탁기의 모터구동제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 모터 구동제어방법에 관한 것으로, 초기기동 후 모터를 오프시킨 상태에서 관성에 의한 구동회전수를 감지하여 이 감지된 구동회전수에 따라 목표치의 전압폭제어시간을 설정하는 목표전압폭제어시간설정스텝 및, 전압폭제어시간을 초기에는 짧게 하였다가 상기 목표전압폭제어시간까지 점차적으로 늘려가면서 모터로 공급되는 전압의 위상을 제어하는 위상제어스텝으로 이루어짐으로써, 모터에 돌입전류가 흐르는 것을 방지하여 모터의 회전을 부드럽게 함과 더불어 진동 및 소음을 경감시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

세탁기의 모터 구동제어방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서 전자동세탁기의 종단면도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서 세탁기의 제어회로의 구성도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 있어서 세탁기의 모터 구동제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

제4도는 본 발명에 적용되는 모터의 전류파형도로써, (a) 파형발생수단에서의 120Hz 펄스파형도이고, (b)도는 전원전압파형도이고, (c) 모터 구동제어 신호파형도이고, (d)도는 본 발명에 적용되는 모터의 전류파형도.

제5도는 종래예에 적용되는 모터의 동작전류를 도시한 파형도로써, (a) 종래의 전류파형도이고, (b) 종래의 모터 구동제어 신호파형도이고, (c) 파형발생수단에서의 120Hz 펄스파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로컴퓨터 5 : 모터

11 : 본체 12 : 세탁조

14 : 탈수조 15 : 펄세이터

16 : 배수밸브 17 : 밸런스

22 : 코일센서 23 : 풀리

24 : 자석 26 : 직류수단

29 : 파형발생수단 32 : 표시수단

33 : 회전수검출수단 34 : 코일센서

35 : 전류검출수단

본 발명은 세탁기의 모터 구동제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 회전을 부드럽게 하고 진동과 소음을 감소시킬 수 있는 세탁기의 모터 구동제어방법에 관한 것이다.

세탁기의 모터 구동제어방법으로는, 세탁행정시에 세탁물의 꼬임 및 마모현상과 소비전력이 상승되는 문제점을 해결하기 위해 출원된 본 출원인의 선출원인 특허출원 제93-7468호가 있는바, 이는 모터의 전류가 일정전류 이하가 될때까지 전류를 감지하여 일정전류 이하가 되면, 일정시간동안 전압을 차단하므로써 펄세이터의 회전수를 적절하게 조절하여 세탁물의 마모를 방지함과 동시에 세척효율을 향상시키고 전력소모를 줄이는 방법이나, 일정시간 이후 다시 모터로 전압을 인가할 때 모터에 돌입전류가 흘러 토오크에 리플이 발생됨으로써, 모터의 회전이 거칠어지고 이로 인해 진동 및 소음이 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 모터로 인가되는 전압을 제어하는 다른 방법으로, 일본국 공개실용신안공보 평3-14994 호에 공개된 기술이 있으며, 이 일본국 공개실용신안공보 평3-14994 호에 따르면 제5도에 도시된 바와 같이 전압폭제어시간(Tx)에 따라 모터로 인가되는 전압의 위상을 제어하도록 되어 있지만, 이 또한 전압을 위상제어하는 초기에 전압폭제어시간(Tx)이 지난 후 모터에 전압이 인가될 때, 모터에 돌입전류가 흘러 토오크에 리플이 발생됨으로써, 모터의 회전이 거칠어지고 이로 인해 진동 및 소음이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 모터로 인가되는 전압의 위상을 제어하기 위한 전압폭제어시간을 초기에는 짧게 하였다가 점차적으로 목표치까지 늘려가면서 모터로 인가되는 전압의 위상을 제어함으로써, 모터로 돌입전류가 흐르는 것을 방지하여 모터의 회전을 부드럽게 하고 진동 및 소음을 경감시킬 수 있는 세탁기의 모터 구동제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 초기기동 후 모터를 오프시킨 상태에서 관성에 의한 구동회전수를 감지하여 이 감지된 구동회전수에 따라 목표치의 전압폭제어시간을 설정하는 목표전압폭제어시간설정스텝 및, 전압폭제어시간을 초기에는 짧게 하였다가 상기 목표전압폭제어시간까지 점차적으로 늘려가면서 모터로 공급되는 전압의 위상을 제어하는 위상제어스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서 전자동세탁기의 종단면도이고, 제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서 세탁기의 제어회로의 블록도이다.

제1도 내지 제2도에 있어서, (11)은 세탁기의 본체이고, (12)는 상기 세탁기의 본체(11) 내부에 고정 설치되어 세탁수가 저장되는 세탁조이고, (13)은 상기 세탁조(12)의 저면에 설치되어 모터(5)의 회전력을 전달받아 구동되는 구동수단이고, (14)는 상기 세탁조(12)내에서 상기 모터(5)의 회전력을 전달받아 구동되는 구동수단에 의해 회전되고, 원심력에 의해서 세탁물을 탈수하도록 다수의 개구가 형성되어 회전가능케 설치된 탈수조이고, (15)는 상기 구동수단(13)의 구동에 따라 정, 역회전하면서 세탁수에 수류를 형성시켜 세탁을 행하도록 상기 탈수조(14)내의 저면에 설치되어 있는 펄세이터이다.

(16)은 세탁종료 후 세탁수를 배출시키도록 상기 세탁조(12)의 일측에 설치된 배수밸브이다.

도면에 있어서, (17)은 탈수행정시 세탁물이 한쪽으로 치우친 상태에서도 지장없이 회전기동 하도록 상기 탈수조(14)의 상부에 설치되어 있는 밸런스이고, (18)은 서스펜션으로써, 세탁종료후 탈수시에 탈수조(14)내의 세탁물의 언밸런스가 발생하더라도 그로 인한 진동이 본체(11)에 영향을 주지 않도록 상하 단부에 구면 슬라이더(19) 및 방진스프링(20)과, 상기 방진스프링(20)의 완충을 목적으로 하는 수지 혹은 고무제의 완충관(21)이 설치되어 있다.

(22)는 상기 모터(4)의 구동에 따른 회전수를 검출할 수 있도록 풀리(23)의 단부에 부착된 자석(24)과 교차됨에 따라 유기 전류를 발생시키는 코일센서이다.

다음에 제2도를 참조하여 세탁기의 제어회로에 관하여 설명한다.

제2도에 도시한 바와 같이, 세탁기의 제어회로는 사용자로부터 세탁운전 명령을 입력시키는 운전조작수단(30)과, 세탁기의 모터를 안정하게 제어할 수 있는 동작주파수(예를들어, 구형파 120Hz)를 발생시키는 파형발생수단(29)과, 교류전원(6)으로부터의 교류전압을 정전압으로 조절하여 일정레벨의 직류전압(Vcc)을 제어회로에 공급하는 직류수단(26)과, 상기 직류수단(26)에서 공급되는 일정레벨의 직류전압(Vcc)을 받고, 상기 운전조작수단(30)과 파형발생수단(29)으로부터 입력받은 데이타에 따라 세탁기의 전체동작을 제어하는 마이크로컴퓨터(1)와, 상기 마이크로컴퓨터(1)에서 출력되는 모터제어신호를 받아 모터(5)의 우, 좌회전구동을 제어하는 모터구동부(2)와, 상기 마이크로컴퓨터(1)의 제어에 의해 모터(5)가 구동되면, 코일센서(34)에 의해 검출된 모터(5)의 회전수에 따른 신호전류를 마이크로컴퓨터(1)에 회전수 데이타로 출력하는 회전수검출수단(33)과, 상기 모터(5)의 구동에 따른 과부하에 의한 전류를 검출하는 전류검출기(37)로부터 검출된 전류를 전파정류하여 마이크로컴퓨터(1)에 출력하는 전류검출수단(35)과, 상기 마이크로컴퓨터(1)의 동작상태표시제어신호를 받아 세탁기의 운전상태를 표시하는 표시수단(32)으로 구성되어 있다.

상기 모터구동부(2)는 상기 마이크로컴퓨터(1)의 출력단자(OUT1)로 부터 모터(5)의 우회전 제어신호가 출력되면, 상기 우회전 제어신호를 게이트단자에서 받아 상기 모터(5)가 우회전되도록 상기 모터(5)의 권선(501)에 공급되는 교류전압의 통전을 제어하는 트라이악(201)과, 상기 마이크로컴퓨터(1)의 출력단자(OUT2)로 부터 모터(5)의 좌회전 제어신호가 출력되면, 상기 좌회전 제어신호를 게이트단자에서 받아 상기 모터(5)가 좌회전되도록 상기모터(5)의 권선(502)에 공급되는 교류전압의 통전을 제어하는 트라이악(202)으로 구성되어 있고, 상기 트라이악(201)(202)의 출력측단자는 교류전원(6)의 일측단자와 접속되어 있고, 다른 출력측단자는 모터(5)의 권선(501)(502)에 각각 접속되어 있다.

상기 회전수검출수단(33)은 모터(5)가 회전함에 따라 코일센서(34)로부터 유기된 신호전류를 받아 반파정류하는 다이오드(331)와, 상기 다이오드(331)에서 출력되는 신호전류를 저항(332)을 통해 받아 온되어 상기 마이크로컴퓨터(1)의 입력단자(IN3)로 펄스를 출력하는 트랜지스터(335)로 구성되어 있고, 상기 트랜지스터(335)의 베이스단자와 저항(332)의 접속점에 충방전을 행하도록 저항(333)과 커패시터(334)가 병렬로 접속되어 있고, 상기 트랜지스터(335)의 콜렉터단자에 직류전압(Vcc)을 인가하도록 저항(336)이 접속되어 있다.

상기 전류검출수단(35)은 상기 전류검출기(37)에서 검출된 신호전류에 의해 동작하는 전류변환기(351)와, 상기 전류변환기(351)의 2차측에 발생된 유기전류를 전파정류하는 브리지정류회로(352)와, 상기 브리지정류회로(352)에서 출력된 일정레벨의 전류를 평활시켜 상기 마이크로컴퓨터(1)의 입력단자(IN4)에 입력하는 커패시터(353)로 구성되어 있다.

이하, 제3도 내지 제5도를 참조하여 본 발명의 세탁기의 모터 구동제어방법을 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 있어서 세탁기의 모터 구동제어방법을 설명하기 위한 플로우챠트이고, 제4도는 본 발명에 적용되는 모터의 전류파형도로써, (a)도는 파형발생수단에서의 120Hz 펄스파형도이고, (b)도는 전원전압파형도이고, (c)도는 모터 구동제어 신호파형도이고, (d)도는 본 발명에 적용되는 모터의 전류파형도이다.

먼저, 세탁조(12)내에 세탁물이 투입되고, 사용자가 운전조작수단(30)을 통해 마이크로컴퓨터(1)의 입력단자(IN₂)에 세탁명령을 입력하면, 상기 마이크로컴퓨터(1)의 제어동작에 따라 급수수단에 의해서 세탁조(12)내에 세탁수가 일정수위까지 투입되고, 세탁행정을 수행할 수 있도록 스텝S1에서 마이크로컴퓨터(1)는 출력단자(OUT1)(OUT2)를 통해 모터 구동부(2)에 모터 구동제어신호를 출력하여 모터(5)의 좌회전 및 우회전 구동을 반복시킨다.

상기 스텝S1에서 모터(5)의 좌호전 및 우회전 구동이 반복된 후 모터(5)에 인가되는 전압을 오프시켜서 구동을 정지시키면 모터(5)는 관성에 의해 회전하는데, 이때 자석(24)과 코일센서(34)가 교차되면서 코일센서(34)에 교류신호가 유기되고, 이 교류신호는 회전수검출수단(33)에 입력되어 모터(5)의 회전수에 상응하는 펄스신호가 마이크로컴퓨터(1)의 입력단자(IN3)에 입력된다.

이어서, 스텝S2에서는 마이크로컴퓨터(1)가 상기 입력된 펄스수를 토대로 투입된 세탁량을 판별하게 되고, 이 판별된 세탁량에 따라 모터(5)에 인가되는 전압의 위상을 제어`하기 위한 목표전압제어폭시간(Tx)을 마이크로컴퓨터(1)내에 설정한다. 즉, 투입된 세탁량에 따른 세탁조(12)의 분당회전수(rpm)가 정확하게 달성되는 전압을 설정하는 것이다.

상기 스텝S2에서 목표전압폭제어시간(Tx)이 설정된 후, 스텝S3에서 상기 운전조작수단(30)을 통해 입력된 데이타가 세탁운전이라고 판별되었을 경우(YES일 경우)는 스텝S4에서 마이크로컴퓨터(1)가 파형발생수단(29)에서 인가되는 120Hz의 주파수(제4a도의 파형)를 입력받아 하이레벨의 모터구동신호(제4c도의 T1구간 참조)를 모터구동부(2)에 인가하여 세탁운전을 시작한다.

즉, 상기 스텝S3에서 세탁운전이라고 판별되면, 스텝S4에서 마이크로컴퓨터(1)는 출력단자(OUT1) 혹은 출력단자(OUT2)를 통해 하이레벨의 트리거신호를 모터 구동부(2)에 송출하여 트라이악(201) 혹은 트라이악(202)를 스위칭 온시킴으로써, 모터(5)로 전압을 인가하여 모터(5)를 죄회전 혹은 우회전 구동시키는 것이다.

본 발명에 따른 모터(5)의 구동방법은 좌호전 내지 우회전시 모두 적용되는 것으로, 이하 설명에서는 모터(5)가 먼저 좌회전 하는 동작을 예로 들어 설명한다.

상기 스텝S4에서 모터(5)가 좌회전 구동되면, 스텝S5에서는 전류검출수단(35)에서 모터(5)의 회전속도가 일정속도에 도달되기 전의 전류신호를 검출하고, 이 검출된 전류신호 데이타는 마이크로컴퓨터(1)의 입력단자(IN4)로 입력된다.

이에 따라, 스텝S6에서는 마이크로컴퓨터(1)의 입력단자(IN4)로 입력된 상기 전류신호가 미리 설정된 설정전류치 이하인지를 판별하고, 이 판별결과 입력된 전류신호가 설정된 전류치 이하라고 판별되었을 경우(YES일 경우)는 스텝S7로 나아가서 마이크로컴퓨터(1)는 출력단자(OUT1)로부터 출력되는 모터 구동제어신호를 차단하여 트라이악(201)을 오프시키므로서 일단 모터(5)를 오프시킨다.

이때, 상기 모터(5)의 오프되는 시점이 T1의 종료시점이 된다.

상기 스텝S7에서 트라이악(201)이 오프되어 모터(5)가 오프되면 스텝S8에서 마이크로컴퓨터(1)는 좌회전 온시간이 종료되었는지를 판별하여, 좌회전 온시간이 종료되지 않았다고 판별되었을 경우(NO일 경우)는 계속 좌회전 구동시켜야 하므로 스텝S9로 나아가서 마이크로컴퓨터(1)는 파형발생수단(29)으로부터 120Hz의 주파수를 입력받아 이 입력받은 펄스가 온된 후 마이크로컴퓨터(1)에 미리 설정되어 있는 초기값의 전압폭제어시간(Txr)이 경과한 후에 모터(5)를 온시킨다.

여기서, 상기 전압폭제어시간(Txr)의 초기값은 목표전압폭제어시간(Tx)보다 짧게 설정된다.

상기 스텝S9에서 모터(5)가 온되면, 스텝S10 에서는 제5도(c)에 도시한 바와 같이 마이크로컴퓨터(1)는 일정시간(Ta)이 경과된후, 예를 들면, 60Hz의 1/4 주기의 시간인 약 3∼5msec(밀리초) 경과후 모터구동신호의 출력을 중단한다.

상기 스텝S10에서 모터(5)가 약3~5msec(밀리초) 경과후 오프되면, 스텝S11에서 마이크로컴퓨터(1)는 현재의 전압폭제어시간(Txr)과 상기 스텝S2에서 설정된 목표전압폭제어시간(Tx)의 크기를 비교하여 현재의 전압폭제어시간(Txr)이 목표전압폭제어시간(Tx)보다 크거나 같다고 판별될 경우(YES일 경우)에는 스텝S12에서 회전수검출수단(33)을 통해 모터(5)의 회전수를 검출하여 마이크로컴퓨터(1)내에 기억시킨 후에 상기 스텝S8이하의 동작을 반복적으로 수행한다.

한편, 상기 스텝 S11에서 현재의 전압폭제어시간(Txr)이 목표전압폭제어시간(Tx)보다 작다고 판별될 경우(NO일 경우)는 스텝S13으로 나아가서 현재의 전압폭제어시간(Txr)에 미세제어시간(T₂; 예를 들면, 100㎲의 정도)을 증가시킨 후 이 증가된 전압폭제어시간(Txr)을 저장시키고, 모터(5)의 좌회전 구동에 따른 세탁이 정상적으로 행해지도록 상기 스텝S12이하의 동작을 반복 행한다.

즉, 전류검출수단(35)에 의해 검출되는 전류치가 설정전류치의 이하가 되어 모터(5)의 구동이 중단된 T1의 이후에 곧장 목표전압폭제어시간(Tx)동안 모터(5)를 오프시킨 후 다시 온시키게 되면, 모터(5)에 돌입전류가 흘러 모터의 회전이 부드럽지 못하고 진동 및 소음이 커지므로, 초기에는 전압폭제어시간(Txr)을 짧게 하였다가 미세제어시간(T₂) 만큼씩 점진적으로 연장시켜 상기 스텝(S2)에서 설정된 목표전압폭제어시간(Tx)까지 늘려감으로써, 모터(5)를 부드럽게 회전시키고 진동 및 소음을 경감시키는 것이다.

한편, 상기 스텝S8에서 좌회전 온시간이 종료되었다고 판별되었을 경우(YES일 경우)에는 스텝S14로 나아가서 마이크로컴퓨터(1)는 상기 스텝S12에서 회전수검출수단(35)으로부터 검출된 회전수가 미리 설정된 최적회전수보다 적은지를 판별하여 그 검출된 회전수가 미리 설정된 회전수보다 더 적다고 판별되었을 경우(YES일 경우)에는 모터(5)의 회전수를 증가시키기 위해 전력을 증대시켜야 하므로 스텝S15에서는 전압폭제어시간(Txr)을 감소시키되, 여기서는 현재 기억된 전압폭제어시간(Txr)에서 미세제어시간(T₂: 예를 들면, 100㎲의 정도)을 순차적으로 감소시켜 이 값을 저장한다.

상기 스텝S15에서 순차적으로 전압폭제어시간(Txr)이 감소되어 출력되면 전력은 증가하되 모터(5)의 회전수는 최적합한 상태로 되므로 스텝S16으로 나아가서 마이크로컴퓨터(1)는 세탁 행정시간이 종료하였는지를 판별하여, 종료되지 않았다고 판별되었을 경우(NO일 경우)에는 상기 스텝S4이하의 동작을 반복한다. 수행하고 종료되었다고 판별될 경우(YES일 경우)는 세탁운전을 종료한다.

한편, 상기 스텝S14에서 회전수검출수단(33)으로부터 검출된 회전수가 미리 설정된 최적회전수보다 크다고 판별되었을 경우(NO일 경우)에는 모터(5)의 회전수를 감소시키기 위해 전력을 감소시켜야 하므로 스텝S17로 나아가서 마이크로컴퓨터(1)는 전압폭제어시간(Txr)에 미세제어시간(T₂)을 순차적으로 증가시켜 Tx에 저장시킨 후 상기 스텝S16이하의 동작을 반복행한다.

한편, 상기 스텝S15 및 스텝S17에서의 전압폭제어시간(Txr)의 재설정이 행해지면 모터(5)를 그 재설정된 시간에 따라 우회전 구동시키고 재차 좌회전으로 구동시키는 반복동작이 행해지도록 할 수도 있고, 좌 혹은 우회전 구동 도중 전압폭제어시간(Txr)을 재설정하면서 좌우회전 구동시킬 수도 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 세탁기의 모터 구동제어방법에 의하면, 전압폭제어시간을 초기에는 짧게 하였다가 목표치까지 점차적으로 미세하게 늘려가면서 전압의 위상을 제어하여 모터에 돌입전류가 흐르는 것을 방지함으로써, 모터의 회전을 부드럽게 함과 더불어 진동 및 소음을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 초기기동 후 모터를 오프시킨 상태에서 관성에 의한 구동회전수를 감지하여 이 감지된 구동회전수에 따라 목표치의 전압폭제어시간을 설정하는 목표전압폭제어시간설정스텝 및, 전압폭제어시간을 초기에는 짧게 하였다가 상기 목표전압폭제어시간까지 점차적으로 늘려가면서 모터로 공급되는 전압의 위상을 제어하는 위상제어스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 모터 구동제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전압폭제어시간은 투입된 세탁물을 예정된 회전수로 회전시키기 위해 모터로 공급되는 전압에 대해 위상제어를 수행하기 위한 스위칭소자의 점호각 제어시간인 것을 특징으로 하는 세탁기의 모터 구동제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 모터의 회전수는 모터의 좌우회전 구동시에 감지되는 것임을 특징으로 하는 세탁기의 모터 구동제어방법.