KR100279598B1 - 세탁기의 포량 감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 세탁기의 포량 감지방법에 관한 것으로, 본 발명은 양방향 포토 거플러를 이용하여 세탁기의 휴지시 구동모터의 역기전력을 펄스신호로 감지하되, 그 펄스신호의 총 펄스수 및 각 구간의 펄스간 시간을 각각 동시에 적산하여 총 펄스수가 임의의 소정개수 이상이면 펄스수로 포량을 추정하는 반면, 상기 총 펄스수가 임의의 소정개수 이하이면 각각의 펄스간 시간 내 펄스수를 이용하여 그 펄스수가 임의의 기준개수 이하일 경우에는 펄스간 시간으로 포량을 추정하나, 그 각각의 특정구간 내에 펄스수가 기준개수 이상일 경우에는 펄스수로 포량을 추정하도록 수행됨으로써, 세탁물의 양을 더욱 세분화하여 포량에 따라 적절하게 수위를 설정하게 되어 물이나 세제 세탁시간 전기 등의 사용량을 줄일 수 있다. 또한 정확하게 포량을 감지하게 되면, 포량보다 적은량의 물을 받는 경우가 없어 세탁물의 손상 및 엉킴 등을 미연에 방지할 수 있다.

Description

세탁기의 포량 감지방법

본 발명은 세탁기의 포량 감지방법에 관한 것으로, 특히 역기전력을 이용하는 포량 감지 시스템에 대한 포량 감지율 및 정확성을 향상시킬 수 있는 세탁기의 포량 감지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자동 세탁기는 사용자의 편의를 위해 세탁의 전과정이 하나의 동작보튼만으로 일괄 진행되는 것으로 제1도는 종래 전자동 세탁기의 일례를 개략적으로 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 케이스(1)의 내부에는 세탁조(2A) 및 탈수조(2B)가 회전가능하게 설치되어 있고, 그 중에서 외조를 이루는 세탁조(2A)의 하단에는 구동모터(3) 및 그 구동모터(3)의 동력을 전달하는 클러치(4)가 설치되어 있으며, 그 클러치(4)에 연동되어 회전하면서 세탁물을 세탁하기 위한 펄세이터(5)가 내조를 이루는 탈수조(2B)의 바닥면에 설치되어 있고, 상기 케이스(1)의 상단에는 댐퍼(중량센서라고도 함)(6)를 지지하는 스너버바(6)가 고정되어 있다.

도면중 미설명 부호인 8은 급수밸브, 9는 수위센서, 10은 벨트이다.

상기와 같은 일반적인 전자동 세탁기에서 사용자가 동작보튼(미도시)을 선택하게 되면, 구동모터(3)의 회전력이 클러치(4)를 통해 펄세이터(5)에 전달되어 양방향으로 번갈아 회전함과 아울러 급수밸브(8)에서는 적정량의 세탁수가 지속적으로 급수되면서 세탁 및 헹굼 그리고 탈수 등으로 이루어지는 세탁의 전과정이 진행된다.

이렇게 하나의 동작보튼만으로 세탁의 전과정이 진행되게 하기 위하여는 세탁수위, 세탁시간, 세제량, 헹굼 및 세탁수류 등을 자동으로 결정할 수 있어야 하는데, 이를 위하여는 무엇보다 세탁조에 투여되는 세탁물의 양을 정확하게 감지할 수 있어햐 한다.

이러한 포량감지법의 하나가 구동모터의 회전수를 감지하기 위해 홀센서(Hall Sensor)를 이용하는 방법으로, 상기 구동모터의 회전축에 영구자석을 부착하고, 그 영구자석의 근접된 위치에 홀소자를 부착하여 구동모터의 회전시 발생되는 펄스수를 측정하면서 포량을 감지하는 것이나, 이는 원가상승 및 제조공정의 복잡성 등으로 이용의 폭이 제한되어 있었다.

이에 최근에는, 세탁물의 건포상태에서 구동모터가 온(ON)되었다가 다시 오프 (OFF)되는 중에 발생되는 역기전력(Back EMF)을 이용하여 펄스수를 감지하는 방안이 주요하게 모색되고 있다.

제2도는 종래 역기전력형 포량감지장치의 구성을 보인 개략도로서 이에 도시된 바와 같이, 종래의 역기전력형 포량감지장치는 구동모터(3)의 오프(OFF)동작시 회전관성에 의해 발생하는 역기전력을 감지하고 그에 따른 구형파 펄스를 발생시키는 포토커플러(11)와, 그 포토커플러(11)에서 발생하는 구형파 펄스의 수를 감지하여 포량을 감지하는 마이콤(12)으로 구성되어 있다.

이와 같은 감지장치가 적용되는 종래의 역기전력형 포량감지법은, 건포상태에서 구동모터(3)를 온(ON)시켰다가 다시 오프(OFF)시키게 되면, 그 구동모터(3)의 회전관성에 의해 펄세이터(5)에 여력회전이 일어나고, 그 여력회전에 의해 구동모터(3)에 역기전력이 발생되는데, 그 역기전력에 의한 전류는 제3(a)도에 도시된 바와 같이 감쇄하는 사인파의 형태를 띄게 되고, 이 파형은 포토커플러(11)를 통해 제3(b)도에 도시된 바와 같이 구형파로 변환되어 펄스수로 마이콤(12)의 입력포트에 전달되는 것이었다.

이러한 과정에서 나타나는 펄스수는 세탁조내의 세탁포량과 상관관계를 가지게 되는데, 포량이 많을수록 마찰력과 구속에 의해 펄스수가 적게 나오게 되고, 이를 근거로 하여 얻어낸 데이터를 마이콤(12)의 룩업 테이블(Look-up Table)에 저장하였다가 세탁과정시 포량을 판단하여 그에 따른 세탁과정을 실행하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 포량감지법에서는 구동모터(3)와 클러치(4)를 연동시키는 벨트(10)의 장력이 변하게 되거나 또는 주위의 온도변화, 전압변동, 포질영향, 모터의 정역회전에 따른 편차, 기동 콘덴서의 편차, 세탁시 포의 위치상태 등 갖가지 외적인 요인에 따라 펄스수의 차이가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 구동모터(3)의 역회전시 역기전력에 발생되는 신호량이 작아 포량의 세분화에 따른 오차율이 커지게 되는데, 이는 급수의 설정수위가 잘못되어 물의 사용량이 과다하게 되거나 또는 물이 적어 옷감의 손상 및 세정력의 저하를 야기시킬 우려가 있었다. 또한, 세탁물의 구성요소, 즉 포질에 따라 동일 무게에서도 감지오차가 발생되는 문제점도 있었다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 세탁기의 포량 감지방법이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로 외적인 요인에 의해 펄스수의 차이가 발생되지 않는 것은 물론, 역기전력에 발생되는 신호량이 많아 포량의 세분화가 가능하며, 동일무게에서는 포질에 따라 감지오차가 발생되지 않도록 하여 물, 세제 등을 불필요하게 과사용하거나 또는 적게 사용하여 세탁물이 파손되지 않도록 하는 세탁기의 포량 감지방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

제1도는 종래 세탁기의 개략적인 구성을 보인 종단면도.

제2도는 종래 세탁기의 포량 감지방법에 적용되는 역기전력형 포량감지 회로도.

제3(a)도 및 제3(b)도는 종래 세탁기의 역기전력형 포량 감지장치에 있어서, 역기전력에 따른 출력 파형도 및 포토커플러 파형도.

제4도는 본 발명에 의한 세탁기 포량 감지방법에 적용되는 역기전력형 포량감지 회로도.

제5(a)도 및 제5(b)도는 본 발명 세탁기의 역기전력형 포량 감지장치에 있어서, 역기전력에 따른 출력 파형도 및 포토커플러 파형도.

제6도는 본 발명 세탁기의 포량 감지방법에 있어서, 포토커플러를 통해 나오는 신호를 포량에 따라 분석한 포량감지 구간내 펄스간 시간변화도.

제7도는 본 발명 세탁기의 포량 감지방법에 있어서, 포량 감지패턴을 보인 개략도.

제8도는 본 발명 세탁기의 포량 감지방법에 있어서, 포량에 따른 펄스수와 펄스간 시간을 도시한 그래프.

제9도는 본 발명 세탁기의 포량 감지방법을 보인 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 양방향 포토커플러

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양방향 포토 커플러를 이용하여 세탁기의 휴지시 구동모터의 역기전력을 펄스신호로 감지하되, 그 펄스신호의 총 펄스수 및 각 구간의 펄스간 시간을 각각 동시에 적산하여 총 펄스수가 임의의 소정개수 이상이면 펄스수로 포량을 추정하는 반면, 상기 총 철스수가 임의의 소정개수 이하이면 각각의 펄스간 시간 내 펄스수를 이용하여 그 펄스수가 임의의 기준개수 이하일 경우에는 펄스간 시간으로 포량을 추정하나, 그 각각의 특정구간 내에 펄스수가 기준개수 이상일 경우에는 펄스수로 포량을 추정하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량 감지방법이 제공되다. 이하, 본 발명에 의한 세탁기의 포량 감지방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 세탁기의 포량 감지방법은, 전술한 바와 같이 세탁기의 구동모터(3)를 동작시켰다가 휴지시키게 되면 펄세이터의 관성회전에 의해 상기한 구동모터(3)에 역기전력이 발생되고, 이 역기전력을 제5(a)도에 도시된 바와 같이 양방향 포토 커플러(100)가 펄스신호를 감지하여 포량을 추정하게 되는데 제9도에 도시된 바와 같이 먼저 상기 양방향 포토커플러(100)에 의해 펄스수 및 펄스간 시간(T5)을 각각 적산하고 나서, 그 펄스수의 총 개수가 임의의 소정개수(본 실시예에서는 60개)이상이면 펄스수 록업테이블을 이용하여 펄스수로 포량을 추정하는 반면, 상기한 총 펄스수가 임의의 소정개수(60개) 이하이면 펄스간 시간(T5)내에 펄스수가 몇개인지를 다시 판단하여 그 펄스수가 기준개수(본 실시예에서는 5개) 이하이면 펄스간 신호 룩업테이블을 이용하여 펄스간 시간으로 포량을 추정하는 한편 그 펄스간 시간(T5) 내에 펄스수가 기준개수(5개)이상이면 펄스수 룩업테이블을 이용하여 펄스수로 포량을 추정하도록 수행된다.

여기서 제5(a)도 및 제5(b)도는 양방향 포토커플러(100)를 이용하였을 경우에, 모터(3)의 역기전력에 따른 출력 파형 및 포토커플러를 통해 나온 파형을 각각 보인 것으로, 상기와 같이 양방향 포토커플러(100)를 사용하게 되면, 모터(3)의 역기전력 전압의 (+),(-) 양방향을 모두 감지하게 되는 것은 물론, 종래의 단방향 포토커플러에서의 보호회로 기능을 하던 2개의 다이오드를 삭제하게 되어 펄스수 발생 기준 레벨이 낮아지므로 결국 펄스수가 증가하게 된다.

한편, 상기 펄스간 시간(T5)은 본 실시예에서는 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 각 구간의 처음 펄스로부터 5번째 펄스까지의 시간으로 규정하였는데, 이는 처음부터 5번째 펄스까지가 벨트의 장력변동에 크게 영향을 받지 않으면서 신호추출 및 신호구분이 용이한 최적구간이기 때문이다. 이렇게, 상기 포량을 감지함에 있어서 펄스수와 펄스간 시간(T5)을 함께 고려하는 이유는 제8도에 도시된 바와 같다. 먼저, 상기 펄스수만을 이용하여 포량을 감지하게 되면, 일부구간에서 심한 산포 및 감지율이 저하되고, 특히 중간부하(포량)에서는 기울기가 완만하여 다단 포량구분이 난해하게 된다. 반면, 상기 펄스간 시간(T5)만을 이용하여 포량을 감지하게 되면, 처음 소포량(즉, 무부하에서 3kg까지)에서 신호차이가 크지 않아 산포요인에 의한 오감지의 소지가 있다.

이에 각 포량간 신호간지 에러가 적게나는 무부하에서 3kg까지는 펄스수를 이용하고, 그 이후에는 펄스간 신호구분이 크고 산포가 적은 펄스간 시간을 이용하여 방안이 모색될 수 있으나, 이 역시 포량이 증가하여 어느 일정단계 이상으로 커지면 0.3초 한 패턴에 펄스수가 5개 이상 나오지 않아 펄스간 시간(T5)를 이용할 수 없게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이 총 펄스수가 소정개수 이상이면 그 총 펄스수로 포량을 감지하고, 총 펄스수가 소정개수 이하이면 펄스간 시간(T5)내 펄스수를 이용하여 그 펄스수가 기준개수 이상이면 펄스수로, 이하이면 펄스간 시간으로 포량을 감지하는 것이 바람직하다.

이로써, 세탁기의 포량 감지율이 82%이상까지 실현되는 반면, 감지율이 40%이하인 경우는 거의 나타나지 않게 되므로, 기존의 포량구분(7단)보다도 훨씬 정밀하면서도 감지율이 높은 결과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 세탁기의 포량 감지방법은, 양방향 포토 커플러를 이용하여 세탁기의 휴지시 구동모터의 역기전력을 펄스신호로 감지하되, 그 펄스신호의 총 펄스수 및 각 구간의 펄스간 시간을 각각 동시에 적산하여 총 펄스수가 임의의 소정개수 이상이면 펄스수로 포량을 추정하는 반면, 상기 총 펄스수가 임의의 소정개수 이하이면 각각의 펄스간 시간 내 펄스수를 이용하여 그 펄스수가 임의의 기준개수 이하일 경우에는 펄스간 시간으로 포량을 추정하나, 그 각각의 특정구간 내에 펄스수가 기준개수 이상일 경우에는 펄스수로 포량을 추정하도록 수행됨으로써, 세탁물의 양을 더욱 세분화하여 포량에 따라 적절하게 수위를 설정하게 되어 물이나 세제 세탁시간 전기 등의 사용량을 줄일 수 있다. 또한, 정확하게 포량을 감지하게 되면, 포량보다 적은량의 물을 받는 경우가 없어 세탁물의 손상 및 엉킴 등을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 양방향 포토 커플러를 이용하여 세탁기의 휴지시 구동모터의 역기전력을 펄스신호로 감지하되, 그 펄스신호의 총 펄스수 및 각 구간의 펄스간 시간을 각각 동시에 적산하여 총 펄스수가 임의 의 소정개수 이상이면 펄스수로 포량을 추정하는 반면, 상기 총 펄스수가 임의의 소정개수 이하이면 각각의 펄스간 시간 내 펄스수를 이용하여 그 펄스수가 임의의 기준개수 이하일 경우에는 펄스간 시간으로 포량을 추정하나, 그 각각의 특정구간 내에 펄스수가 기준개수 이상일 경우에는 펄스수로 포량을 추정하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량 감지방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 펄스간 시간은 처음 펄스에서 5번째 펄스까지의 시간으로 하나의 구간으로 규정한 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량 감지방법.

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