KR100264037B1 - 세탁기 포량 감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자동 세탁기의 포량 감지 방법에 관한 것이다.

이같은 본 발명에 의하면, 역기전력 타입으로 세탁시의 포량을 감지하는 전자동 세탁기에 있어서,

일정 포량 감지구간에서는 포토 커플러(10)에서 출력하는 구형과의 퍼스수만으로 감지율이 높은 포량을 감지하되, 포량 구간에서는 펄스수와 펄스간의 시간각ㄴ격을 이용한 펄스기간의 최적 조합을 통해 정확한 포량을 감지하는 것을 특징으로 하여 세탁시 정확한 포량을 감지할수 있어 그에따른 정확한 물, 세제, 시간을 설정할수 있도록 하는 한편, 세탁시 포량을 더욱 세분화하고 이 세분된 포량에 따라 적절한 수위를 설정하여 에너지 절약 및 환경오염을 방지할수 있도록 하며, 종래의 포량 감지 회로를 변경없이 사용하여도 포량의 감지율을 향상시킬수 있으므로서, 비용상승 없이 그 포량 감지기능을 향상시키는데 있는 것이다.

Description

세탁기 포량 감지방법

본 발명은 전자동 세탁기의 포량 감지 방법에 관한 것으로서, 특히 세탁시 포량을 감지할 경우 포량 감지율 및 정확성의 향상을 기하여 정확한 물, 세제, 시간을 설정할수 있도록 하는 세탁기의 포량 감지 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자동 세탁기는 제1도에 도시된 바와같이, 세탁기 전체를 지지하는 케이스(1)와, 세탁을 위해 상기 케이스(1) 내부에 설치되는 세탁조(2) 및 탈수조(3)와, 상기 세탁조(2) 내에 물을 급하는 급수밸브(4)와, 상기 급수밸브(4)를 통해 급수되는 물의 수위를 감지하는 수위센서(5)와, 탈수조(3)의 내부 밑면에 회전가능하게 설치되는 펄세이터(6)와, 세탁조(2)의 하면 일측에 고정되어 상기 탈수조(3) 및 펄세이터(6)를 구동시키는 모터(7)와, 상기 모터(7)의 구동에 따라 전달되는 동력을 단속하는 클러치(8)와, 상기 모터(7) 및 클러치(8)를 연결하는 벨트(9)로 이루어진 구조로서, 사용자의 편의를 위해 동작 버튼 하나만으로 세탁 전과정이 이루어 진다.

이때 상기 전자동 세탁기의 세탁시 정확한 포량을 감지하기 위해서는 먼저 세탁수위, 세탁시간, 세제량, 헹굼 및 세탁 수류등을 결정하여야 한다.

따라서, 이를 실현하기 위한 종래 포량감지 방법의 제1 실시예로서, 홀 센서(Hall Sensor)를 이용하는 방법이 있으며 , 이는 모터(7)의 회전수를 감지하기 위해 상기 모터(7)의 샤프트(도시하지 않음)에 영구자석(도시하지 않음)을 부착하고, 상기 영구자석의 근접된 위치에 홀 소자(도시하지 않음)를 부착시킨 홀 센서 유니트(도시하지 않음)를 부착하여 발생하는 펄스 수를 측정하였으나, 이는 원가가 상승되고 제조공정이 복잡한 문제점을 초래하였다.

한편, 종래 포량감지 방법의 제2실시예로서, 세탁수가 공급되지 않은 건포상태에서 모터(7)의 온 동작 이후 오프 동작시에 회전관성에 의해 펄세이터(6)가 여력회전을 일으키고, 상기 펄세이터(6)에서 일으킨 여력회전에 따라 모터(7)에서 역기전력(EMF)을 발생시키는 원리를 이용한 방법이 있었다.

이를 보다 구체적으로 언급하기 위해 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 펄세이터(6)의 여력회전은 벨트(9)에 의해 클러치(8)의 힘이 모터(6)에 전가되고, 이로 인하여 상기 모터(6)에서는 역기전력(EMF)을 발생시키게 되므로서, 상기 모터(6)의 역기전력(EMF)에 의해 발생되는 전류는 제3(a)에 도시된 바와같이 A,B점에서 감쇄하는 사인파 형태를 취한 후 포토 커플러(10)에 인가된다.

이때 상기 포토 커플러(10)에서는 인가되는 사인파형을 제3(b)도에서와 같이 구형파로 변환시킨 후 이의 펄스수를 마이컴(11)의 입력포트로 출력시키게 되므로서, 상기 마이컴(11)에서는 입력된 펄스수를 근거로 얻어낸 데이타를 록-업(Look-Up) 테이블에 저장하여 전자동 세탁기의 세탁 과정시 포량을 판단하고 그에따른 세탁과정을 실행시키게 되는 것이다.

여기서, 상기 포토 커플러(10)에서 출력하는 구형파의 펄스수는 세탁조(2)내의 세탁 포량과 상관관계를 가지고 있는 것으로, 상기 세탁조(2) 내의 포량이 많을수록 마찰력과 구속에 의해 그 펄스수는 적게 나오게 된다.

그러나, 종래 전자동 세탁기의 세탁시 포량을 감지하는 방법에 있어서, 역기전력(EMF) 현상을 이용한 펄스수만으로 포량을 감지하는 방법은 외란 요인 및 신호량의 수, 포량별 감지율 편차등이 오차 요인으로 나타나게 되어 다단 세탁 프로세서를 이용하지 못하고, 에너지(물, 시간, 세제)의 과사용을 초래하는 문제점이 있었다.

즉, 이를 보다 구체적으로 언급하면,

첫째, 장력변동, 주위 온도변화, 전압변동, 포질 영향, 구성 소자들에 의한 영향, 모터(7)의 정역회전에 따른 편차, 기동 콘덴서(C1)의 편차영향. 세탁시 포의 위치상태등에 따라 펄스수의 차이가 발생하면서 외란의 영향을 받기가 쉽다.

둘째, 여력회전시 역기전력에 발생하는 신호량이 작아 포량의 세분화에 따른 오차율이 커진다.

셋째, 포량의 감지 오차에 따라 설정 수위가 잘못될수 있는 경우가 있어 과다한 물의 사용 또는 물이 적어 옷감의 손상 및 세정력의 저하를 가져올수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 일정포량 감지구간에서는 포토 커플러에서 출력하는 구형파의 펄스수 만으로 감지율이 높은 포량을 감지하되, 포량 구간에서는 펄스수와 펄스간의 간격 시간의 적절한 조합을 이용하여 포량을 감지할수 있도록 하는 알고리즘을 제공하므로서, 세탁시 정확한 포량을 감지할수 있어 그에따른 정확한 물, 세제, 시간을 설정할수 있도록 하는데 그 주된 목적이 있는 것이다.

다른 목적으로는, 세탁시 포량을 더욱 세분화한 후, 세분된 포량에 따라 적절한 수위를 설정하여 에너지 절약 및 환경오염을 방지할수 있도록 하는데 있다.

또한, 종래의 포량 감지 회로를 변경없이 사용하여도 포량의 감지율을 향상시킬수 있으므로서, 비용상승 없이 그 포량 감지기능을 향상시킬수 있도록 하는데 있는 것이다.

제1도는 전자동 세탁기의 구조를 보인 단면도.

제2도는 종래 역기전력 타입의 포량 감지 장치를 보인 구성도.

제3(a)도는 종래 역기전력에 따른 세탁기 모터의 출력파형도, (b)는 역기전력에 따른 포토 커플러의 출력파형도.

제4도는 본 발명 세탁기 포량 감지 방법을 보인 플로우차트.

제5도는 본 발명 세탁기 포량 감지 방법에 있어서의 포량감지 수류를 보인 도면.

제6도는 본 발명 세탁기 포량 감지 방법에 있어서의 포량감지 구간내 펄스간 시간변화를 보인 파형도.

제7도는 본 발명 세탁기 포량 감지 방법에 있어서의 포량에 따른 펄스수와 펄스시간 변화를 보인 그래프.

상기 목적을 달성하기 위하여 제1도 및 제2도를 근거로 한 본 발명 세탁기의 포량 감지 방법은 제4도 내지 제7도에 도시된 바와같이, 모터의 역기전력상태를 감지하여 포량의 감지패턴을 수행하는 단계와, 포량의 감지패턴을 수행시 일정 포량 감지구간에서는 포토 커플러(10)에서 출력하는 구형파의 펄스수와 펄스시간 간격을 누적하는 단계와, 상기 펄스수와 펄스시간 간격의 누적이 완료시 마이컴(11)에 설정된 임의의 포량 기준치와 포량 펄스수를 비교하는 단계와, 비교결과, 포량 펄스수가 설정된 기준치보다 클 경우 누적된 펄스수만으로 포량을 감지하고, 포량 펄스수가 설정된 기준치보다 작을 경우 누적된 펄스수와 펄스시간 간격을 조합하여 포량을 감지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 펄스간의 시간 간격은, 어느시점의 펄스시간(Tn)과 이전펄스시간(T_n-1)의 차를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포량수와 펄스간의 시간 간격 조합은,

펄스수+abs(max(t)-t)×α 를 통해 가장 감지율이 낮은 포량대에서 이루어지도록 함을 특징으로 하는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명 세탁기의 포량 감지 방법의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 펄세이터(6)의 여력회전은 벨트(9)에 의해 클러치(8)의 힘이 모터(6)에 전가되고, 이로 인하여 상기 모터(6)에서는 역기전력(EMF)을 발생시키게 되므로서 상기 모터(6)의 역기전력(EMF)에 의해 발생되는 전류는 제3(a)도에 도시된 바와같이 A,B점에서 감쇄하는 사인파 형태를 취한 후 포토 커플러(10)에 인가된다.

이때, 상기 포토 커플러(10)에서는 인가되는 사인파형을 제3(b)도에서와 같이 구형파로 변환시킨 후 이의 펄스수를 마이컴(11)의 입력포트로 출력시키면, 상기 마이컴(11)에서는 제5도에 도시된 바와같이 포량감지 패턴으로 모터(7)를 구동하고 감지하였을 경우 동일 포량에 대해 포토 커플러(10)를 통해 나오는 신호를 분석하게 되는 것이다.

이와 같이 세탁을 수행할 경우 먼저, 세탁기의 포량을 감지하기 의해 모터(7)의 역기전력을 감지한후 포량감지패턴을 수행시 마이컴(11)은 포토 커플러(10)에서 출력되는 구형파의 펄스신호를 입력받아 포량 펄스수와 펄스시간간격(T_n-T_n-1)을 누적한후 상기 마이컴(11)에 임의로 설정된 기준치와 포량 펄스수를 비교하게 된다.

비교결과, 포량 펄스수가 임의로 설정된 기준치보다 클 경우 누적된 펄스수만으로 포량을 감지하고, 포량 펄스수가 임의로 설정된 기준치보다 작을 경우 상기 누적된 펄스수와 펄스시간간격을 조합하여 포량을 감지하여 세탁과정을 실행시키게 된다

즉, 제6도에 도시된 바와같이, 어느시점의 펄스시간(Tn)과 이전펄스시간(Tn-1)의 차에 의해 포량이 클수록 시간이 일정하게 증가하는 현상이 나타나므로, 상기 마이컴(11)에서는 어느시점의 펄스시간(Tn)과 이전펄스시간(Tn-1)의 차에 의한 포량 구간을 반복적으로 분석하여 전자동 세탁기의 세탁 과정시 포량을 정확하게 판단하고 그에 따른 세탁과정을 실행시키게 되는 것이다.

다시말해, 제6도에 도시된 바와같이, T2와 T1 간의 차이를 적산(∑ (t2-t1)) 또는 T3와 T2 간의 차이를 적산(∑ (t3-t2))한 것이 포량이 증가 할수록 증가하는 상관성을 지니고 있음을 나타내므로, 이러한 특성을 고려하여 상기 마이컴(11)에서 수차례 반복 분석을 거치면, 일정 포량감지 구간에서는 기존의 펄스수만으로도 감지율이 높은 포량을 정확하게 감지할수 있을뿐만 아니라, 문제시 되었던 포량 구간에서 누적된 펄스수와 누적된 펄스시간 간격을 적절히 조합하여 포량을 정확하게 감지할수 있게 되는 것이다.

이때, 제7도에 도시된 바와같이, 포량이 증가할수록 펄스수는 감소하고, 시간의 합은 증가하는 것을 알수 있으며, 이 두 정보는 선형성을 지니고 있으나 상반된 방향의 기울기를 지니고 있어 이 두 신호의 적절한 조합은,

[수학식 1]

신포량 감지 = 펄스수+abs(max(t)-t)xα

t는 ∑(T2 - T1) 또는 t = ∑(T2 - T1), α는 이득(gain), abs는 절대값, max는 최대값.

와 같이 되므로서, 포량의 증가시 신호량이 감소하는 경향을 지니도록 하기 위해 상기 수학식 1을 이용하여 가장 낮은 포량대에서 포량을 감지하는 경우, 포량구간인 3 kg ∼ 8 kg 에서의 포량 감지율은 기존의 포량 감지율보다 상당한 향상을 가져올수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 일정 포량 감지구간에서는 포토 커플러에서 출력하는 구형파의 펄스수 만으로 감지율이 높은 포량을 감지하되, 포량 구간에서는 펄스수와 펄스간의 간격 시간의 적절한 조합을 이용하여 포량을 감지할수 있도록 하는 알고리즘을 제공하므로서, 세탁시 정확한 포량을 감지할수 있어 그에 따른 정확한 물, 세제, 시간을 설정할수 있도록 하는 한편, 세탁시 포량을 더욱 세분화하고 이 세분된 포량에 따라 적절한 수위를 설정하여 에너지 절약 및 환경오염을 방지할수 있도록 하며 , 종래의 포량 감지 회로를 변경없이 사용하여도 포량의 감지율을 향상시킬수 있으므로서, 비용상승 없이 그 포량 감지기능을 향상시킬수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 역기전력 타입으로 세탁시의 포량을 감지하는 세탁기에 있어서, 모터의 역기전력상태를 감지하여 포량의 감지패턴을 수행하는 단계와, 포량의 감지패턴을 수행시 일정 포량 감지구간에서는 포토 커플러(10)에서 출력하는 구형파의 펄스수와 펄스시간 간격을 누적하는 단계와, 상기 펄스수와 펄스시간 간격의 누적이 완료시 마이컴(11)에 설정된 임의의 포량 기준치와 포량 펄스수를 비교하는 단계와, 비교결과, 포량 펄스수가 설정된 기준치보다 클 경우 누적된 펄스수만으로 포량을 감지하고, 포량 펄스수가 설정된 기준치보다 작을 경우 누적된 펄스수와 펄스시간 간격을 조합하여 포량을 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁기 포량 감지 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 펄스간의 시간 간격은, 어느시점의 펄스시간(T_n)과, 이전펄스시간(T_n-1)의 차를 이용하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량 감지 방법.

Images