KR100296284B1 - Method of detecting the weight of saundary in washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 세탁기의 포량감지방법에 관한 것으로, 특히 모터와 세탁통이 직접 연결된 직접 구동(Direct Drive) 방식 세탁기의 세탁시 포량의 감지에 있어서, 동일속도로 세탁통을 회전시켜 안정화 시킨후, 정지시 여력 회전을 이용하여 포량을 감지하는 세탁기의 포량감지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a quantity of washing machine, and in particular, in detecting a quantity of laundry during washing of a direct drive type washing machine in which a motor and a washing machine are directly connected to each other, by rotating the washing machine at the same speed and stabilizing, It relates to a quantity detection method of the washing machine for detecting the quantity using the rotation.
사용자의 편의를 위해 동작 버튼 하나만으로 세탁의 전과정이 이루어지는 전자동 세탁기에 있어서 정확한 포량을 감지하여 그에 의해 세탁수위, 세탁시간, 세제량, 행굼 및 세탁수류 등을 결정하여 세탁 과정이 수행된다.For the convenience of the user, the washing process is performed by detecting the exact amount of washing in the automatic washing machine in which the whole process of washing is performed only with an operation button, thereby determining the washing level, washing time, detergent amount, rinsing and washing water flow.
전자동 세탁기의 포량감지방법 중 대표적인 방법으로는 모터의 여력 특성을 이용하여 역기전력으로 발생하는 신호를 이용하는 방법과, 홀 센서를 이용하여 모터 회전수를 측정하여 포량감지를 하는 방법이 있다.Representative methods of the capacity detection method of the fully automatic washing machine include a method using a signal generated by the back electromotive force by using the power characteristics of the motor, and a method of detecting the quantity by measuring the motor rotation speed using a Hall sensor.
일반적으로, 종래의 직접 구동 방식 세탁기는 도 1에 나타낸 바와 같이, 본체(10)의 내부에 세탁수가 담겨지는 외조(11)가 서스펜션 장치(미도시)에 의해 매달린 상태로 설치되고, 상기 외조(11)의 내부에는 세탁물이 직접 투입되어 세탁이 이루어지는 세탁조(12)가 설치되며, 이 세탁조(12)내의 하단 중앙에는 그 세탁조(12)와 일체로 펄세이터(13)가 형성되고, 상기 세탁조(12)내의 상단 내주면에는 탈수시 발생되는 진동을 저감시키기 위한 유체 밸런서(미도시)가 설치된다.In general, in the conventional direct drive type washing machine, as illustrated in FIG. 1, the outer tub 11 in which the washing water is contained in the main body 10 is installed in a suspended state by a suspension device (not shown). 11, a washing tank 12 into which laundry is directly injected into the laundry is installed, and a pulsator 13 is integrally formed with the washing tank 12 in the center of the lower end of the washing tank 12, and the washing tank ( 12) a fluid balancer (not shown) is installed on the inner circumferential surface of the upper end to reduce vibration generated during dehydration.
또한, 상기 외조(11)의 하단 일측에는 세탁 및 탈수시 동력을 발생시키는 브러시레스 직류(Brushless Direct Current)(이하 "BLDC"라 함) 모터(14)가 장착되고, 이 BLDC 모터(14)의 모터축(15)은 상기 세탁조(12)의 하단 중앙에 직결된 상태로 설치되어 구성된다.In addition, the lower end side of the outer tub 11 is equipped with a brushless direct current (hereinafter referred to as "BLDC") motor 14 for generating power during washing and dehydration, the BLDC motor 14 The motor shaft 15 is installed in a state directly connected to the lower end of the washing tank 12 is configured.
이와 같이 구성된 종래 장치의 동작 과정을 첨부한 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 attached to the operation of the conventional device configured as described above are as follows.
포량 감지를 위한 방법으로는 도 2에 도시된 바와 같이 BLDC 모터(14)의 기동시 특성과 여력시 특성을 혼합하여 포량을 감지하는데, 도 2a는 기준 펄스폭 변조(PWM) 듀티(Duty)값을 설정한 후 펄스폭 변조 듀티값을 변화시키면서 BLDC 모터(14)를 구동시켜 상기 기준 펄스폭 변조값에 도달하면 그때의 모터 속도를 측정하고, 상기 BLDC 모터(14)를 오프한 후 일정 시간이 지난 다음 그때의 회전속도(RPM) 값을 측정하는 것으로, 포의 무게에 따라 기준 펄스폭 변조 듀티값에 도달했을 시 회전속도(RPM)의 차이와 여력시 회전속도(RPM)변화 곡선의 차이를 이용하는 방법이며, 도 2b는 모터 기동 시점 후, 세탁조(12)가 일정시점 회전시까지 걸리는 시간과 기준 펄스폭 변조값에 도달했을 시(정상구간 시) 그때의 회전속도(RPM) 값을 이용하는 방법이 있다.As a method for detecting a dose, as illustrated in FIG. 2, a dose is detected by mixing a characteristic of starting and a characteristic of starting of the BLDC motor 14, and FIG. 2A illustrates a reference pulse width modulation (PWM) duty value. After setting the value, the BLDC motor 14 is driven while changing the pulse width modulation duty value, and when the reference pulse width modulation value is reached, the motor speed at that time is measured, and a predetermined time after the BLDC motor 14 is turned off It measures the value of the rotational speed (RPM) at the next time.When the reference pulse width modulation duty value is reached according to the weight of the gun, the difference between the rotational speed (RPM) and the change in the rotational speed (RPM) change at 2B is a method of using the rotational speed (RPM) value at the time when the washing tank 12 takes a fixed time rotation after the motor starting time and when the reference pulse width modulation value is reached (at the normal section). There is this.
도 3은 도 1에서 BLDC 모터의 제어장치 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 3상 교류전원(20)과; 이 3상 교류전원(20)을 정류하는 정류부(21)와; 상기 정류부(21)의 출력 전압을 평활하는 커패시터(22)와; 상기 커패시터(22)의 직류 전압을 펄스폭변조(PWM) 듀티제어를 통해 교류 전압으로 바꾸어주는 인버터(23)와; 상기 인버터(23)를 펄스폭 변조 듀티 제어하는 인버터 제어부(24)와; 상기인버터(23)에서 출력되는 교류전압에 의해 구동되는 BLDC 모터(25)와; 상기 BLDC 모터(25)의 위치 및 속도를 계산하는 위치센서(26)로 구성되며, 도 4는 도 3에서 인버터(23)와 BLDC 모터(25)의 등가 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 전력스위칭소자(PS1∼PS6), 직류(DC)링크 전압, 프리휠링 다이오드(Free Wheeling Diod)(D1∼D6) 특성 및 BLDC 모터(25)의 특성 등이 포량감지에 있어서 산포 원인 및 오차 원인이 될 수 있다. 즉 가속 구간을 포량감지 요소로 이용한다면 전압변동, 소자별 산포 및 온도원인 등에 민감하여 원하는 포량감지를 하기에 곤란하다. 이를 보완하기 위해 여력 시점만을 이용한다면 상기 외란(전압변동 등)에 쉽게 영향을 받지 않지만 세탁조가 회전하는 세탁기에 있어서 세탁조의 관성력에 의해 포량 특성이 잘 나타나지 않을 수 있다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a control device of the BLDC motor in FIG. 1, wherein a three-phase AC power supply 20 is shown; A rectifier 21 for rectifying the three-phase AC power source 20; A capacitor 22 for smoothing the output voltage of the rectifier 21; An inverter 23 for converting the DC voltage of the capacitor 22 into an AC voltage through pulse width modulation (PWM) duty control; An inverter controller (24) for controlling the pulse width modulation duty of the inverter (23); A BLDC motor 25 driven by an AC voltage output from the inverter 23; It is composed of a position sensor 26 for calculating the position and speed of the BLDC motor 25, Figure 4 is an equivalent circuit diagram of the inverter 23 and the BLDC motor 25 in Figure 3, the power switching as shown The characteristics of elements PS1 to PS6, DC link voltage, free wheeling diodes D1 to D6, and characteristics of the BLDC motor 25 can cause scattering and error in the quantity detection. have. In other words, if the acceleration section is used as a dose sensing element, it is difficult to detect a desired dose because it is sensitive to voltage fluctuations, device-specific dispersion, and temperature causes. If only the margin time is used to compensate for this, it is not easily affected by the disturbance (voltage fluctuation, etc.), but in the washing machine in which the washing tank rotates, the capacity characteristics of the washing tank may not be well represented.
상기에서와 같이 종래의 기술에 있어서는 주위 온도변화, 전압변동, 세탁시 포의 위치상태 등에 따라 펄스수의 차이가 발생하고, 기동시 특성을 이용하여 포량을 감지함으로써 소자의 특성 및 온도변화에 의해 세트(set)별 편차가 커지며, 여력시 특성을 이용하면 세탁조의 관성력 때문에 포량특성(옷의 무게에 대한 특성)이 쉽게 나타나지 않고, 또한 포량의 감지 오차에 따라 물의 수위 설정이 잘못되는 경우가 발생하여 이로인해 세탁물의 손상 및 세정력의 저하를 초래하는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional technology, a difference in the number of pulses occurs according to changes in ambient temperature, voltage fluctuations, position state of the cloth during washing, and the like. The variation of each set becomes large, and when the capacity is used, the capacity characteristics (weight characteristics of the clothes) are not easily displayed due to the inertia force of the washing tub, and the water level setting is incorrect due to the detection error of the quantity of the laundry. As a result, there was a problem of causing damage to laundry and deterioration of cleaning power.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 동일속도로 일정시간 세탁통을 회전시켜 안정화 시킨후, 모터의 오프시 여력 회전에 따른 회전속도의 감쇠 기울기를 구해 포량을 감지하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the conventional problems as described above, and after stabilizing by rotating the laundry at a constant speed at the same speed, the amount of sensing the damping slope of the rotational speed according to the rotation of the force when the motor off to detect the quantity The purpose is to provide a way to.
도 1은 종래 직접 구동 방식 세탁기의 구성을 개략적으로 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of a conventional direct drive type washing machine.
도 2는 도 1에서 이용하는 포량감지를 위한 방법을 보인 그래프.FIG. 2 is a graph showing a method for detecting a quantity used in FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1에서 BLDC 모터의 제어장치 구성을 보인 블록도.3 is a block diagram showing a configuration of a control device of the BLDC motor in FIG.
도 4는 도 3에서 인버터와 BLDC 모터의 등가 회로도.4 is an equivalent circuit diagram of an inverter and a BLDC motor in FIG.
도 5는 본 발명의 포량 감지 방법에 따른 흐름도.5 is a flow chart according to the quantity detection method of the present invention.
도 6은 본 발명에 이용하는 포량감지를 위한 방법을 보인 그래프.6 is a graph showing a method for detecting a quantity used in the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
10 : 본체 11 : 외조10: body 11: outer tank
12 : 세탁조 13 : 펄세이터12: washing tank 13: pulsator
14, 25 : BLDC 모터 15 : 모터 축14, 25: BLDC motor 15: motor shaft
20 : 3상 교류전원 21 : 정류부20: 3-phase AC power supply 21: rectifier
22 : 커패시터 23 : 인버터22: capacitor 23: inverter
24 : 인버터 제어부 26 : 위치센서24: inverter control unit 26: position sensor
PS1∼PS6 : 전력스위칭소자 D1∼D6 : 프리휠링 다이오드PS1 to PS6: Power switching element D1 to D6: Freewheeling diode
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 세탁기의 포량감지방법은 세탁물이 투입되면 모터를 구동하고, 상기 모터의 현재회전속도가 기준회전속도와 동일한가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 동일하지 않으면 펄스폭 변조 듀티(PWM Duty)를 제어한 다음 상기 제1 단계를 반복 수행하는 제2 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 동일하면 일정시간동안 정속을 유지하는 지를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 정속을 유지하고 있지 않으면 상기 제2 단계로 되돌아가고, 정속을 유지하고 있으면 모터의 구동을 오프시키고, 그 모터의 여력시 미리 설정된 감속회전속도에 도달되는 도달시간을 측정하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 수행이 끝나면 상기 도달시간으로 부터 감쇠 기울기를 계산하여 포량을 판정하고 종료하는 제5 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The quantity detection method of the washing machine of the present invention for achieving the above object comprises a first step of driving a motor when the laundry is put, and determining whether the current rotational speed of the motor is the same as the reference rotational speed; A second step of controlling a pulse width modulation duty (PWM Duty) and then repeatedly performing the first step if the determination result of the first step is not the same; A third step of determining whether to maintain a constant speed for a predetermined time when the determination result of the first step is the same; As a result of the determination in the third step, if the constant speed is not maintained, the flow returns to the second step; if the constant speed is maintained, the driving of the motor is turned off, and the arrival time at which the predetermined deceleration rotation speed is reached when the motor is free Performing a fourth step; After the execution of the fourth step is characterized in that it comprises a fifth step of determining the amount of the dose by calculating the attenuation slope from the arrival time and ends.
상기 제 4단계에 있어서, 데이터 산포를 최소화하기 위하여, 모터의 여력시 미리 설정된 제1감속회전속도 및 하한치인 제2감속회전속도에 각기 도달되는 제1도달시간 및 제2도달시간을 측정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the fourth step, in order to minimize data dispersion, measuring the first reaching time and the second reaching time respectively reaching the first deceleration rotation speed and the lower deceleration rotation speed, which are preset values when the motor is free, It further comprises.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 세탁물이 투입되면 도 3의 BLDC 모터(25)를 구동하는데, 이 BLDC 모터(25)의 회전속도(RPM)를 감지하기 위해 위치센서(26)의 신호를 이용하여 속도 계산을 한 후, 기준회전속도(RPMd)와현재회전속도(RPMc)가 동일한지를 비교(RPMd == RPMc)하며, 이 비교결과에 의해 상기 기준회전속도(RPMd)와 현재회전속도(RPMc)가 동일하면, 기준 회전속도(RPMd)에 들어선 시점부터 일정속도 시간(Ts)(이하 "정속"이라 함)을 계산하여 모든 포량에 동일하게 같은 가속 시점을 갖도록 일정시간 속도제어를 행하고, 이후 상기 BLDC 모터(25)의 구동을 오프시킨 다음 그 모터의 여력에 의해 회전시킨다.FIG. 5 is an operation flowchart of the present invention, and when laundry is input as shown in FIG. 5, the BLDC motor 25 of FIG. 3 is driven, and the position sensor (6) is used to detect the rotation speed (RPM) of the BLDC motor 25. After calculating the speed using the signal of 26), the reference rotational speed (RPMd) and the current rotational speed (RPMc) are compared with each other (RPMd == RPMc), and based on the comparison result, the reference rotational speed (RPMd) If the current rotation speed (RPMc) is the same, the constant speed time (Ts) (hereinafter referred to as "constant speed") is calculated from the time when the reference rotation speed (RPMd) is entered, so that the constant acceleration time is the same for all the guns. After speed control, the drive of the BLDC motor 25 is turned off and then rotated by the power of the motor.
이후, 도 6a에 도시한 바와 같이 여력 회전시에 최적의 슬로프(slope) 구간을 이용하기 위해 상기 BLDC 모터(25)의 구동오프 시점부터 도 1의 세탁조(12)가 정지 할 때까지의 시간을 타이머를 이용하여 샘플링(sampling)한 데이터를 이용하는 방법과, 도 6b에 도시한 바와 같이 데이터 산포를 최소화하기 위해 기준 회전속도(rpm)에서 BLDC 모터(25)의 구동을 오프시킨 후, 그 BLDC 모터(25)의 여력에 의해 소정의 제1감속회전속도(rpm1)를 시점으로 정지시 세탁조(12)의 흔들림으로 인한 오차 요인을 없애기 위해 하한치(rpm2)까지 샘플링한 데이터를 이용하는 방법으로 즉,제1감속회전속도(rpm1)에 도달되는 도달시간(T1)을 측정하고, 또 하한치의 제2감속회전속도(rpm2)에 도달되는 도달시간(T2)을 측정한 후, 그 도달시간(T1,T2)으로부터 감쇠 기울기를 계산하여 세탁물의 포량을 판정한다.Thereafter, as shown in FIG. 6A, the time from the drive-off time of the BLDC motor 25 to the stoppage of the washing tank 12 of FIG. 1 is used in order to use an optimal slope section at the time of rotating the power. A method of using the sampled data using a timer, and turning off the drive of the BLDC motor 25 at the reference rotational speed (rpm) to minimize the data scatter as shown in FIG. 6B, and then the BLDC motor. In order to eliminate the error factor caused by the shaking of the washing tank 12 when the predetermined first deceleration rotation speed (rpm1) is stopped at the time due to the power of (25), that is, using the data sampled to the lower limit value (rpm2). After the arrival time T1 at which the first deceleration speed rpm was reached was measured, and the arrival time T2 at which the second deceleration rotation speed rpm was reached at the lower limit was measured, the arrival times T1 and T2 were measured. Calculate the damping slope from Decide
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 세탁기의 포량감지방법은 동일속도로 일정시간 세탁통을 회전시켜 안정화시킨후, 모터의 오프시 여력회전에 따른 회전속도의 감쇠 기울기를 구해 포량을 판정하므로 세탁물의 양을 더욱 세분화할 수 있고, 이 세분된 포량에 따라 알맞은 수위를 설정함으로써, 물 및 전기 등의 에너지를 절약할 수있으며, 또한 세탁물의 손상 및 엉킴을 방지하고, 알맞은 세탁 수량에 따라 세제를 사용함으로써, 세제에 의한 환경오염을 방지하는 효과가 있다.As described above, the quantity detection method of the washing machine according to the present invention stabilizes by rotating the washing tub at a constant speed at the same speed, and then determines the amount of laundry by determining the attenuation slope of the rotational speed according to the turning force of the motor when the motor is turned off. By setting the appropriate water level according to this subdivided quantity, it is possible to save energy such as water and electricity, and also to prevent damage and entanglement of the laundry, and to use detergent according to the appropriate washing quantity, It is effective in preventing environmental pollution.
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