KR100239562B1

KR100239562B1 - 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100239562B1
Application number: KR1019970065388A
Authority: KR
Inventors: 유장현
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR19990047132A

Abstract

본 발명은 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 유도전동기구동부로 인가되는 교류전원에 직렬로 연결되어 상기 교류전원을 변류하여 출력하는 변류기와, 상기 변류기에서 변류되어 출력된 교류를 정류하여 직류를 출력하는 정류기, 상기 정류기에서 출력된 직류의 전류값에 상응하는 전압값을 가지는 전류감지값을 출력함과 동시에 상기 전류감지값을 소정전압 이하로 제한하는 클램핑 회로 및, 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 일정시간 후에 상기 클램핑회로로부터 전류감지값을 입력받아 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류 변동값을 구하고, 상기 전류변동값과 기준전류변동값을 비교하여 불균형을 감지하는 제어부를 포함하여 구성되어, 상기 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 일정시간 후에 유도전동기를 구동시키는데 사용되는 교류전원의 전류값을 감지하여 감지된 전류감지값 중에서 최대전류감지값과 최소전류감지값의 차이값으로 불균형을 감지함으로써, 구성이 간단할 뿐만 아니라 정확하게 불균형을 감지할 수 있는 효과가 있다.

Description

세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법

본 발명은 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 유동전동기를 사용하여 드럼을 회전시키는 드럼 세탁기에서 드럼을 저속적으로 회전시키면서 유도전동기를 구동시키는데 사용되는 교류전원의 전류값을 감지하여 감지된 전류감지값에 따라 불균형을 감지하는 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적인 드럼 세탁기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 세탁기 본체(1)의 전면 상부에 세제통(3)이 설치되어 있고, 상기 본체(1)의 뒷면에는 도시되지 않은 급수 수단과 연결되어 온수 및 냉수를 공급하는 온수 및 냉수급수밸브(7)(8)가 각각 설치되어 있다.

그리고, 상기 본체(1)내에는 터브(9) 및 동력발생수단(27)에 의해 동력을 전달받아 회전하여 세탁 및 탈수를 수행하는 드럼(11)이 설치되어 있다.

또한, 상기 터브(9)의 하측에는 상기 드럼(11)을 정역회전시키기 위한 동력 발생수단(27)이 설치되어 있고, 상기 세탁기 본체(1)의 뒷면에는 도시되지 않은 배수호스가 연결된 배수펌프(29)가 설치되어 있으며, 상기 본체(1)의 전면 하부에는 상기 터브(9)에서 유출되는 잔수 및 오물등의 세탁찌꺼기에 의해 상기 배수펌프(29)가 막히는 것을 방지하는 필터(31)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 드럼(11)에는 상기 터브(9) 내의 세탁수가 그 내부로 유동될 수 있도록 다수개의 관통구멍(11a)이 형성되어 있고, 상기 드럼(11)의 내부에는 세탁물을 끌어 올려 낙하시킴으로써 세탁효과를 증가시키도록 서로 120°씩 일정한 간격으로 배치되어 있는 수류조절수단(11b)이 결착되어 있다.

상기와 같이 구성된 드럼 세탁기에서 세탁물의 불균형을 감지하는 종래 기술의 1실시예에 의한 불균형 감지 장치는 일본국 특개평6-170080호에 개시되어 있는바, 도 2에 도시된 자동세탁기의 이상진동검출방법은, 회전드럼을 회전구동시키는 유도전동기(1)와, 상기 유도전동기(1)를 구동하는 인버터회로(2)를 구비하여, 회전드럼을 정회전, 역회전시키는 세탁공정과 저속회전시키는 밸런스공정과 고속회전시키는 탈수공정을 순차연속하여 행하는 자동세탁기의 이상진동검출방법에 있어서, 밸런스공정의 개시와 동시에 인버터회로(2)의 출력으로부터 전류실효치 I₀를 검출하고, 전류실효치 I₀의 최대전류치 I_H와 전류최소치 I_L로부터 검출차전류치 ΔI₁을 연산하고, 미리설정되어 있는 과진동전류설정치 ΔI₀와 비교하여 그것을 넘는 경우에 과진동검출전류치 ΔI₂를 출력하여 과진동경고를 한다.

따라서, 고속회전의 상태에서 이상진동이 발생하기 전에, 진동방지의 처리를 채택할 수 있고, 세탁물이나 기계에 손상을 주지않고, 안전하고 운전효율이 높은 고속탈수공정을 행하는 자동세탁기를 제공한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 세탁기의 이상진동검출장치는, 인버터의 출력단에서 전류를 감지함에 따라 2상/3상 변환기를 사용하여야 하고, 진동검출회로의 구성이 복잡한 문제점이 있었다.

또, 상기와 같은 종래 기술에 의한 세탁기의 이상진동검출장치는, 불균형 감지 공정의 개시와 동시에 상기 인버터회로의 출력으로부터 전류실효치를 검출하는데, 상기와 같이 불균형 감지 공정의 개시시에는 상기 인버터회로에서 출력되는 전류에서 오버슈트(OVERSHOOT)가 발생하여 불균형을 정확하게 감지할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 유동전동기를 사용하여 드럼을 회전시키는 드럼 세탁기에서 드럼을 불균형 감지 속도로 소정시간동안 회전시키고, 상기 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 일정 시간 후에 유도전동기를 구동시키는데 사용되는 교류전원의 전류값을 감지하여 감지된 전류감지값 중에서 최대전류감지값과 최소전류감지값의 차이값으로 불균형을 감지함으로써, 구성이 간단할 뿐만 아니라 정확하게 불균형을 감지할 수 있는 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 장치는, 드럼을 회전구동시키기 위한 유도전동기와, 외부로부터 교류전원을 공급받아 상기 유도전동기를 구동시키기 위한 3상 전원을 공급하는 유도전동기구동부가 구비된 세탁기에 있어서, 상기 유도전동기구동부로 인가되는 교류전원에 직렬로 연결되어 상기 교류전원을 변류하여 출력하는 변류기와, 상기 변류기에서 변류되어 출력된 교류를 정류하여 직류를 출력하는 정류기, 상기 정류기에서 출력된 직류의 전류값에 상응하는 전압값을 가지는 전류감지값을 출력함과 동시에 상기 전류감지값을 소정전압 이하로 제한하는 클램핑회로 및, 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 일정시간 후에 상기 클램핑회로로부터 전류감지값을 입력받아 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류변동값을 구하고, 상기 전류변동값과 기준전류변동값을 비교하여 불균형을 감지하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 방법은, 드럼을 회전구동시키기 위한 유도전동기와, 외부로부터 교류전원을 공급받아 상기 유도전동기를 구동시키기 위한 3상 전원을 공급하는 유도전동기구동부가 구비된 세탁기에 있어서, 상기 유도전동기구동부가 외부로부터 교류전원을 공급받아 유도전동기에 3상 전원을 공급하여 세탁물이 투입된 드럼을 불균형 감지 속도로 회전시키는 단계와, 상기 드럼이 불균형 감지 속도로 회전되는 때부터 소정시간을 지연하는 단계, 상기 유도전동기구동부로 입력되는 교류전원의 전류를 소정주기로 감지하여 전류감지값을 구하는 단계, 상기 전류감지값중에서 최대전류감지값과 최소전류감지값을 결정하는 단계, 상기 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류변동값을 산출하는 단계 및, 상기 전류변동값을 기준전류변동값과 비교하여 불균형을 감지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

제1도는 일반적인 드럼 세탁기의 개략적인 사시도,

제2도는 종래 기술의 1실시예에 의한 세탁기의 불균형 감지 장치의 블록 구성도,

제3도는 본 발명에 따른 세탁기의 블록 구성도,

제4도는 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 장치의 회로도,

제5도는 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 방법의 순서도,

제6도는 본 발명에 따른 세탁기에서의 행정 진행도,

제7도는 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법에 의한 전류 감지값의 파형도,

제8도는 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법에 의한 불균형 질량에 따른 전류변동값의 막대그래프이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

40 : 조작부 45 : 제어부

50 : 유도전동기구동부 55 : 유도전동기

60 : 세탁조 65 : 드럼

70 : 전류감지부 71 : 변류기

72 : 정류기 73 : 클램핑회로

75 : 속도감지부 80 : 급수부

85 : 배수부 90 : 수위감지부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 세탁기의 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 장치의 회로도로서, 세탁기는 조작부(40)와, 제어부(45), 유도전동기구동부(50), 유도전동기(55), 세탁조(60), 드럼(65), 전류감지부(70), 속도감지부(75), 급수부(80), 배수부(85) 및, 수위감지부(90)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 조작부(40)는 세탁코스를 입력하기 위한 다수의 선택기를 구비하는 한편, 사용자의 키조작에 상응하는 신호를 상기 제어부(45)로 입력하고, 상기 제어부(45)는 상기 조작부(40)를 통해 입력된 세탁코스 및 상기 전류감지부(70), 속도감지부(75), 수위감지부(90)로부터 입력된 감지신호에 따라 세탁을 수행하기 위한 각종 제어신호를 발생하여 세탁기의 운전을 제어하도록 되어 있다.

상기 유도전동기구동부(50)는 상기 제어부(45)로부터 제어신호를 받아 상기 유도전동기(55)에 전원을 공급하여 유도전동기(55)를 회전시키거나 상기 유도전동기(55)로 공급되던 전원을 차단하여 유도전동기(55)를 정지시키고, 상기 유도전동기(55)는 상기 유도전동기구동부(50)로부터 전원을 공급받아 상기 유도전동기(55)에 연동하는 드럼(65)를 회전시켜서 드럼(65)에 투입된 세탁물을 세탁하거나 헹굼 또는 탈수등의 행정을 수행한다.

또한, 상기 전류감지부(70)는 상기 유도전동기구동부(50)가 상기 유도전동기(55)에 3상 전원을 공급하여 상기 유도전동기(55)를 구동시킬 때 상기 유도전동기 구동부(50)로 인가되는 교류전원의 전류를 감지하여 전류감지값을 상기 제어부(45)로 입력하는 것으로, 상기 전류감지부(70)는 변류기(71)와, 정류기(72) 및, 클램핑 회로(73)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 변류기(71)는 상기 유도전동기구동부(50)로 인가되는 교류전원에 직렬로 연결되어 상기 교류전원을 변류하여 상기 정류기(72)로 입력하고, 상기 정류기(72)는 상기 변류기(71)에서 변류되어 출력된 교류를 정류하여 직류를 상기 클램핑 회로(73)로 입력하도록 되어 있다.

상기 클램핑회로(73)는 전류감지용저항(R)과 제너다이오드(ZD)로 이루어져, 상기 전류감지용저항(R)은 상기 정류기(72)에서 출력된 직류의 전류값에 상응하는 전압값을 가지는 전류감지값을 출력하고, 상기 제너다이오드(ZD)는 상기 전류감지용저항(R)에서 출력된 전류감지값을 소정전압 이하로 제한하여 상기 제어부(45)로 입력하도록 되어 있다.

상기 속도감지부(75)는 상기 유도전동기(55)의 회전속도를 감지하여 상기 제어부(45)로 입력하는 것으로, 홀센서, 엔코더등의 센서로 구현된다.

그리고, 상기 급수부(80)는 급수밸브를 포함하여 구성되어 상기 제어부(45)로부터 제어신호를 받아 급수밸브를 제어함으로써 세탁조(60)내로 세탁수를 급수하며, 상기 배수부(85)는 배수밸브 및 배수펌프를 포함하여 구성되어 상기 제어부(45)로부터 제어신호를 받아 배수밸브 및 배수펌프를 제어함으로써 세탁조(60)내의 세탁수를 배수한다.

상기 수위감지부(90)는 상기 세탁조(60)내의 세탁수 수위를 감지하여 그에 상응하는 수위주파수를 상기 제어부(45)로 입력하는 수위센서로서, 세탁조(60)에 세탁수가 공급되면 압력이 상승함에 따라 상기 수위센서에서 출력되는 수위주파수가 하강하고, 상기 세탁조(60)의 세탁수가 배수되면 압력이 하강함에 따라 수위센서에서 출력되는 수위주파수가 상승한다.

상기와 같이 구성된 세탁기에서 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 장치 및 그 방법의 작용 및 효과를 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 세탁기의 동작 초기의 포량감지시 및 매회 탈수 직전에 세탁물의 풀림 행정이 끝난후 불균형 감지 속도(예를 들어, 90RPM)로 드럼(65)을 회전시키면서 전동기(55)의 실효전류감지값의 전류변동값에 의해 불균형을 감지한다.

이때, 본 발명에 따른 세탁기의 불균형 감지 방법은 도 5와 같이 도시될 수 있는 바, 도 5에서 S는 단계(step)을 의미한다.

불균형 감지가 시작되면 상기 제어부(45)는 세탁물이 투입된 드럼(65)을 불균형 감지 속도(예를 들어, 90RPM)로 회전시키라는 제어신호를 유도전동기구동부(50)로 입력하고, 상기 유도전동기구동부(50)는 상기 제어부(45)로부터 입력된 제어신호에 따라 유도전동기(55)에 3상 전원을 공급하여 유도전동기(55)를 불균형 감지 속도까지 가속시킨다.(S1)

따라서, 상기 유도전동기(55)로부터 동력을 전달받아 회전하는 드럼(65)은 상기 유도전동기(55)에 연동되어 불균형 감지 속도로 회전한다.

상기와 같이 유도전동기(55)가 불균형 감지 속도로 회전하면, 상기 유도전동기(55)의 회전속도를 불균형 감지 속도로 유지시키면서 상기 유도전동기(55)가 불균형 감지 속도로 회전되는 때부터 소정시간(예를 들어, 10초)을 지연한다.(S2, S3)

이때, 상기와 같이 소정시간 지연하는 이유는, 유도전동기(55)의 회전속도가 불균형 감지 속도에 도달한 직후에는 유도전동기구동부(50)로 공급되는 교류전원 전류값의 오버슈트(OVERSHOOT)가 발생하므로, 상기 오버슈트에 의해 불균형 감지를 부정확하게 하는 것을 방지하기 위한 것이다.

즉, 도 7의 파형도에 도시된 바와 같이, 유도전동기(55)의 회전속도가 불균형 감지 속도에 도달한 직후에는 부하량 증가에 의해 소정주기 동안 유도전동기구동부(50)로 공급되는 교류전원 전류값의 오버슈트가 발생하므로, 상기 오버슈트에 의해 불균형 감지가 영향을 받지 않도록 상기 소정시간동안에는 전류를 감지하지 않는 것이다.

상기와 같이 소정시간 지연후 전류감지부(70)는 소정 주기로 상기 유도전동기구동부(50)로 인가되는 교류전원의 전류를 감지하여 전류감지값을 상기 제어부(45)로 입력한다.(S4)

즉, 상기 변류기(71)는 상기 유도전동기구동부(50)로 인가되는 교류전원에 직렬로 연결되어 상기 교류전원을 변류하여 정류기(72)로 입력하고, 상기 정류기(72)는 상기 변류기(71)에서 변류되어 출력된 교류를 정류하여 직류를 상기 클램핑 회로(73)로 입력하며, 상기 클램핑회로(73)는 상기 정류기(72)에서 출력된 직류의 전류값에 상응하는 전압값을 가지는 전류감지값을 소정전압 이하로 제한하여 상기 제어부(45)로 입력한다.

그리고, 상기 제어부(45)는 상기와 같이 전류감지부(70)로부터 입력된 전류 감지값중에서 최대전류감지값과 최소전류감지값을 결정하고, 상기와 같이 결정된 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류변동값을 산출한다.(S5, S6)

이어서, 상기와 같이 산출된 전류변동값을 기준전류변동값과 비교하여 불균형을 판별한다.(S7)

한편, 불균형 질량에 따른 전류변동값의 실험치는 도 8과 같이 도시될 수 있는 바, 상기 도 8은 불균형 질량에 따른 전류변동값을 나타낸 막대그래프이다.

상기와 같이 도 8에 도시된 막대그래프를 수치화하면 다음의 표와 같이 표시될 수 있다.

상기 테이블에 나타난 바와 같이, 불균형 질량이 0g일 때 평균전류변동값은 81.75mV이고, 불균형 질량이 100g일 때 평균전류변동값은 99.5mV이며, 불균형 질량이 200g일 때 평균전류변동값은 107.75mV이고, 불균형 질량이 400g일 때 평균전류변동값은 143mV이며, 불균형 질량이 600g일 때 평균전류변동값은 163.3mV이고, 불균형 질량이 800g일 때 평균전류변동값은 192.3mV이며, 불균형 질량이 1000g일 때 평균전류변동값은 244mV이고, 불균형 질량이 1200g일 때 평균전류변동값은 269mV이며, 불균형 질량이 1500g일 때 평균전류변동값은 295.5mV이고, 불균형 질량이 2000g일 때 평균전류변동값은 354.8mV이다.

즉, 불균형 질량에 따라 전류변동값이 각각 변동하게 되는데, 상기 불균형 질량이 크면 전류변동값도 증가하고, 불균형 질량이 작으면 전류변동값도 작아지는 것이다.

따라서, 불균형 질량이 0g일 때의 전류변동값을 기준전류변동값으로 하여, 상기 기준전류변동값과 감지된 전류변동값을 비교하여 불균형 질량을 판단할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 유동전동기를 사용하여 드럼을 회전시키는 드럼 세탁기에서 드럼을 불균형 감지 속도로 소정시간 동안 회전시키고, 상기 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 일정시간 후에 유도전동기를 구동시키는데 사용되는 교류전원의 전류값을 감지하여 감지된 전류감지값 중에서 최대전류감지값과 최소전류감지값의 차이값으로 불균형을 감지함으로써, 구성이 간단할 뿐만 아니라 정확하게 불균형을 감지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

드럼을 회전구동시키기 위한 유도전동기와, 외부로부터 교류전원을 공급받아 상기 유도전동기를 구동시키기 위한 3상 전원을 공급하는 유도전동기구동부가 구비된 세탁기의 불균형 감지 장치에 있어서, 상기 유도전동기구동부로 인가되는 교류전원에 직렬로 연결되어 상기 교류전원을 변류하여 출력하는 변류기와, 상기 변류기에서 변류되어 출력된 교류를 정류하여 직류를 출력하는 정류기, 상기 정류기에서 출력된 직류의 전류값에 상응하는 전압값을 가지는 전류감지값을 출력함과 동시에 상기 전류감지값을 소정전압 이하로 제한하는 클램핑회로 및, 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 일정시간 후에 상기 클램핑회로로부터 전류감지값을 입력받아 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류 변동값을 구하고, 상기 전류변동값과 기준전류변동값을 비교하여 불균형을 감지하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 드럼이 불균형 감지 속도로 회전된 다음 10초 후에 상기 클램핑회로로부터 전류감지값을 입력받아 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류변동값을 구하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지 장치.
드럼을 회전구동시키기 위한 유도전동기와, 외부로부터 교류전원을 공급받아 상기 유도전동기를 구동시키기 위한 3상 전원을 공급하는 유도전동기구동부가 구비된 세탁기에 있어서, 상기 유도전동기구동부가 외부로부터 교류전원을 공급받아 유도전동기에 3상 전원을 공급하여 세탁물이 투입된 드럼을 불균형 감지 속도로 회전시키는 단계와, 상기 드럼이 불균형 감지 속도로 회전되는 때부터 소정시간을 지연하는 지연단계, 상기 유도전동기구동부로 입력되는 교류전원의 전류를 소정주기로 감지하여 전류감지값을 구하는 전류감지단계, 상기 전류감지값중에서 최대전류감지값과 최소전류감지값을 결정하는 단계, 상기 최대전류감지값과 최소전류감지값을 비교하여 전류변동값을 산출하는 단계 및, 상기 전류변동값을 기준전류변동값과 비교하여 불균형을 감지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지 방법.
제3항에 있어서, 상기 지연단계는, 상기 드럼이 불균형 감지 속도로 회전되는 때부터 10초간 지연하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지 방법.
제3항에 있어서, 상기 전류감지단계는, 10msec 주기로 상기 유도전동기구동부로 입력되는 교류전원의 전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지 방법.