KR100326998B1 - 복합센서를구비한세탁기의제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁조내의 세탁량(즉, 세탁물 무게), 급수량(즉, 수위) 및 언밸런스를 모두 감지할 수 있는 복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법에 관한 것이다. 이러한 세탁기의 제어방법은, 본체, 수조, 세탁조, 현가봉 및 복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법에 있어서, 전원인가후 세탁물이 초기투입되면 상기 복합센서의 출력전압을 감지하여 세탁량을 결정하는 세탁량감지단계; 상기 세탁량에 따른 최적급수량을 설정하는 급수량설정단계; 상기 수조내에 급수가 개시되어 상기 복합센서의 출력전압이 높아지면, 이 높아진 전압만큼을 현재의 급수량으로 판단하여 상기 최적급수량에 도달할 때까지 급수하는 급수단계; 급수 단계완료 후 배수가 개시되어 상기 복합센서의 출력전압이 낮아지면, 이를 현재의 배수량으로 판단하여 배수완료로 판단될 때까지 계속적으로 배수하는 배수단계; 및 상기 배수단계가 완료된 후 탈수동작이 개시되면, 상기 탈수동작중의 복수의 간헐탈수단계에서 발생된 상기 현가봉의 변위에 의한 상기 복합센서의 출력신호를 감지하여 언밸런스 여부를 판단하고 탈수동작을 제어하는 언밸런스감지단계로 구성된다.

Description

복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법

본 발명은 복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁조내의 세탁량(즉, 세탁물 무게), 급수량(즉, 수위) 및 언밸런스를 모두 감지할 수 있는 복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 모터를 동력으로 하여 회전날개를 회전시켜서 수류를 형성하고, 이 수류가 세탁물에 충격을 가하여 세탁물을 세탁하는 장치이다.

이러한 세탁기에서는 급수, 세탁, 헹굼, 그리고 탈수등의 행정이 미리 프로그램화되어 있어, 사용자가 원하는 세탁모드를 선택하면 정해진 프로그램에 따라 자동으로 세탁기가 동작하게 된다. 즉, 세탁기가 세탁조내에 담겨진 세탁물 무게인 세탁량을 감지하고, 감지된 세탁량에 따라 적절한 수위를 설정하며, 설정된 수위까지 급수한 후 세탁행정 및 헹굼행정을 수행하고, 헹굼행정이 완료되면 탈수행정을 수행하여 세탁을 완료한다. 따라서, 이러한 전자동 세탁을 수행하기 위하여, 종래의 세탁기에는 세탁량을 감지하는 센서, 급수량을 감지하는 센서 및 언밸런스를 감지하는 센서가 개별적으로 요구되었다.

도 1은 상기한 센서들을 구비한 종래의 세탁기의 단면도를 보인 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 세탁기는 세탁량을 감지하는 세탁량 감지센서(10),감지된 세탁량에 따라 미리 설정된 수위까지 세탁수가 급수되었는지 감지하는 수위센서(20), 그리고 탈수동작시 세탁조내에서 세탁물의 편심으로 발생되는 세탁조(3)의 언밸런스를 감지하는 언밸런스감지센서(30)를 구비한다.

상기 세탁량 감지센서(10)는 세탁모터(5)의 풀리(6)에 고정부착되어 상기 세탁모터(5)와 연동되어 회전하는 영구자석(11), 상기 영구자석(11)의 접근에 따라 가변되는 전기적 신호를 발생시키는 코일(12)로 이루어진다. 이 감지센서(10)는 상기 세탁모타(5)가 정지한후, 관성력에 의해 회전될 때 세탁조(3)내에 담긴 세탁량에 따라 그 회전수가 변화하는 것을 이용하여 세탁량을 감지하게 된다. 즉, 사용자가 세탁물을 세탁기에 넣고 전원을 온시키면, 세탁기의 제어부(미도시)가 세탁모타(5)를 일정시간동안 회전시킨 후 전원을 차단하여 세탁모터(5)가 관성으로 회전하게 된다. 이러한 관성회전동안에 영구자석(11)에 의해 자화된 코일(12)로부터 발생된 신호의 펄스를 계수하면 세탁량을 알 수 있다. 세탁량이 결정되면, 제어부는 이 세탁량에 따라 적절한 수위를 결정한다.

상기 수위센서(20)는 수조(2)의 저면에 마련되어 수위에 따라 내부의 공기가 압축되는 에어트랩(air trap)(21)과, 상기 에어트랩(21)에서 압축된 공기압에 따라 26kHz-22kHz 범위의 가변주파수를 출력하는 다이아프램을 이용한 기계식 압력감지부(22)로 이루어진다. 상기 수위센서(20)의 동작은, 세탁기의 수조(2)에 물이 공급되어 수위가 높아짐에 따라 상기 에어트랩(21)내의 공기가 압축되어 다이아프램에 압력을 가함에 따라 26kHz-22kHz 범위의 가변주파수가 출력되게 된다. 이러한 수위에 따른 가변주파수는 제어부에 입력되고, 이에 따라 현재의 수위를 인식한다. 이후, 상기 제어부는 현재의 수위가 상기 세탁량감지센서(10)에 의해 감지된 세탁량에 따라 미리 결정된 수위에 도달하면, 급수를 중단하고 세탁행정 및 헹굼행정이 순차적으로 수행되도록 한 후, 마지막으로 탈수행정에 들어간다.

상기 언밸런스감지센서(30)의 구성은 수조(2)의 상단 외주면과 소정거리 이격되어 설치되어 세탁조(3)의 언밸런스회전에 기인한 수조(2)의 비정상적인 움직임을 감지하는 레버(31)와, 상기 레버(31)의 일단부와 연결되어 레버(31)의 작동 또는 세탁기도어의 열림에 따라 온(ON)신호를 출력하는 스위치부(32)로 이루어진다. 세탁조(3)의 언밸런스 회전시 그 진동이 수조(2)로 전달되어 좌우로 흔들리면서 상기 레버(31)가 작동하게 되면, 상기 스위치부(32)가 이에 따른 온 신호를 출력하게 되고, 제어부는 이 신호를 분석하여 언밸런스를 인식하는 것이다.

한편, 앞에서 설명되지 않았던 부호 1은 본체, 4는 펄세이터, 8은 수조(2)를 현가하는 현가봉을 나타낸다.

그러나, 이러한 종래의 세탁기는 세탁량, 수위 및 언밸런스를 감지하는 센서들을 각각 마련해야 하므로 제품의 생산비가 상승될 뿐만 아니라, 각각의 센서들을 세탁기내 해당부위에 취부하기 위한 구조도 별도로 마련되어야 하므로, 세탁기 내부구조가 복잡해져서 더 많은 제조공정이 요구되는 단점이 있다.

또한, 세탁량 측정과정에서 상기 세탁량 감지센서(10)가 관성력을 이용하여 세탁량을 측정하기 때문에 세탁물의 편심이 발생할 경우에는 정확한 세탁량을 측정하기 어려워진다. 이렇게 세탁량이 제대로 측정되지 않으면 최적의 급수량도 설정될 수 없게되어, 세탁물의 세탁효과가 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세탁량, 수위 및 언밸런스를 모두 감지할 수 있는 단일의 복합센서를 마련하여 세탁기 내부구조를 단순화시킬 수 있는 세탁기의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 세탁량감지센서, 수위센서 및 언밸런스감지센서를 각각 구비한 종래 세탁기의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 제어블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 복합센서의 내부구조를 보인 단면도이다.

도 5A-5B는 본 발명에 따른 복합센서의 출력특성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 전원인가후 급수과정까지의 제어흐름도이다.

도 7은 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 배수과정에서의 제어흐름도이다.

도 8A-8B는 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 탈수과정에서의 제어흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

41:본체 42:수조 43:세탁조 50:현가봉

51:고정부재 52:걸림턱 100:복합센서 110:하우징

114:홀 115:영구자석 120:수용부재 121:안착부

122:결합봉 124:핀홀 125:고정핀 130:탄성부재

140:홀소자 142:프린트회로기판 150:커버 151:출력선

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 제어방법은,

본체, 상기 본체 내부에 마련되는 수조, 상기 수조 내부에 회전가능하도록 설치되는 세탁조, 상기 수조를 현가하는 현가봉 및 상기 현가봉의 일단과 연결되어 상기 현가봉의 승하강 변위에 따라 전기적 신호를 출력하는 복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법에 있어서,

전원인가후 세탁물이 초기투입되면 상기 복합센서의 출력전압을 감지하여 세탁량을 결정하는 세탁량감지단계;

상기 세탁량에 따른 최적급수량을 설정하는 급수량설정단계;

상기 수조내에 급수가 개시되어 상기 복합센서의 출력전압이 변화되면, 변화된 전압만큼을 현재의 급수량으로 판단하여 상기 최적급수량에 도달할 때까지 급수하는 급수단계;

급수단계완료 후 배수가 개시되어 상기 복합센서의 출력전압이 낮아지면, 이를 현재의 배수량으로 판단하여 배수완료로 판단될 때까지 계속적으로 배수하는 배수단계; 및

상기 배수단계가 완료된 후 탈수동작이 개시되면, 상기 탈수동작중에 발생된상기 현가봉의 변위에 의한 상기 복합센서의 출력신호를 감지하여 언밸런스 여부를 판단하고 탈수동작을 제어하는 언밸런스감지단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 세탁기의 제어블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 세탁기는, 본체(41), 상기 본체(41)의 상부에 위치하는 도어(49), 상기 본체(41) 내부에 마련되는 수조(42), 상기 수조(42) 내부에 회전가능하도록 설치되는 세탁조(43), 상기 세탁조(43)의 저면에 정역회전가능하게 설치되어 수류를 발생시키는 펄세이터(44), 상기 수조(42)의 아래에 설치된 세탁모타(45), 및 상기 수조(42)의 외부바닥 중심부에 설치되어 세탁시에 세탁모타(45)로부터 회전력을 전달받아 상기 펄세이터(44)를 저속으로 정역회전시키고 탈수시에는 상기 세탁조(43)와 펄세이터(44)를 일방향으로 고속 회전시키는 동력전달기구(46)를 포함한다.

또한, 상기 세탁기는, 외부의 급수원과 연결되어 상기 수조(42)내에 세탁수를 급수하는 급수밸브(47), 상기 수조(42)내의 물을 외부로 배수하는 배수밸브(48), 상기 본체(41)의 내벽에 일단(50a)이 체결되며 타단(50b)이 상기 수조(42)의 외벽에 체결되어 상기 수조(42)를 현가하는 현가봉(50), 및 상기 현가봉(5)의 일단(50a)과 연결되어 상기 수조(42)의 하중변화에 의한 상기 현가봉의 승하강 변위에 따라 세탁량, 급수량, 언밸런스에 해당하는 신호를 출력하는 복합센서(100)를 더 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 세탁기는 상술한 구성요소들에 부가하여, 사용자로부터 세탁기의 기능을 입력받는 기능입력부(201), 상기 기능선택부(201)에 의해 선택된 기능 및 현재 수행중인 동작을 표시하는 표시부(202), 세탁기의 동작중 이상상태를 경보하는 경고부(203), 상기 복합센서(100)의 출력신호를 입력받아 세탁량, 급수량 및 언밸런스를 판단하여 제어신호를 출력하는 제어부(200), 상기 제어부(200)의 출력신호에 의거하여 수류의 형성 및 탈수동작을 수행하도록 세탁모타(45)를 제어하는 세탁모터구동부(45a), 상기 제어부(200)의 출력신호에 의거하여 급수가 이루어지도록 급수밸브(47)를 제어하는 급수밸브구동부(47a), 및 상기 제어부(200)의 출력신호에 의거하여 세탁수를 배수하도록 배수밸브(48)를 제어하는 배수밸브구동부(48a)를 더 구비한다.

이외에도, 상기 현가봉(50)으로 상기 수조(42)를 지지하기 위한 구성으로서, 상기 현가봉(50)의 일단(50a)을 통과시키도록 관통홈을 마련하여 상기 현가봉(50)을 본체(41)의 내벽에 고정시키는 고정부재(51), 상기 고정부재(51)에 대향하여 상기 수조(42)의 하단 외벽에 현가봉의 타단(50b)을 결속하도록 관통홈을 갖는 걸림턱(52)이 마련된다. 미설명부호 53은 진동흡수장치인 댐퍼장치(53)이다.

상기 현가봉(50)에 작용하는 수조의 하중은 수조(42)에 수용되는 세탁물과 세탁수의 무게, 그리고 탈수동작시 세탁조(43)의 회전으로 발생되는 수조(42)의 흔들림에 따라 변하며, 이렇게 변화되는 하중은 상기 현가봉(50)에 연결된 복합센서(100)에 전달된다.

상기 복합센서(100)는 현가봉(50)에 전달되는 하중변화에 기초하여, 세탁조(43)에 수용되는 세탁물 무게로 세탁량을 감지하고, 수조(42)에 수용되는 세탁수의 무게로 수위를 감지하고, 탈수시 세탁조(43)의 회전에 따른 수조(42)의 흔들림에 의한 하중변화를 감지하여 언밸런스를 감지한다.

도 4는 이러한 복합센서(100)의 내부구조를 보인 것이다.

도 4를 참조하면, 상기 복합센서(100)의 내부구성은, 외관을 형성하는 하우징(110), 상기 하우징(110)의 내부에 마련되며 수조(42)로부터 전달되는 하중의 변화에 따라 상기 현가봉(50)과 함께 상하동하는 영구자석(115), 상기 하우징(110)의 저면(111a)과 상기 영구자석(115)의 사이에 마련되어 상기 수조(42)에 가해지는 하중에 비례하여 압축되는 탄성부재(130), 상기 영구자석(115)의 상측면과 일정간격을 사이에 두고 마주보도록 설치되어 상기 영구자석(115)의 움직임에 따라 변화하는 자계의 세기에 해당하는 전압신호를 출력하는 홀소자(140)를 포함한다.

또한, 상기 홀소자(140)에서 증폭된 전압신호를 인가받아 상기 영구자석(115)과 상기 홀소자(140)간의 거리에 반비례하는 상기 전압신호를 비례관계가 되도록 역변환처리하는 신호변환부(141), 상기 홀소자(140) 및 상기 신호변환부(141)를 취부하여 상기 하우징(110)의 내부에 고정설치되는 프린트회로기판(142), 상기 하우징(110)의 상단에 마련되어 상기 하우징의 내부를 밀폐하는 커버(150), 및 상기 신호변환부(141)에서 처리된 신호를 상기 커버(150)를 연통하여 외부의 제어부(200)로 출력하기 위한 출력선(151)을 더 포함한다.

상기 하우징(110)의 상부 내측에는 상기 프린트회로기판(142)을 안착시키기위한 제1걸림턱(112)과, 상기 제1걸림턱(112) 위에 마련되어 상기 커버(150)를 안착시키기 위한 제2걸림턱(113)이 계단식으로 형성된다. 상기 제1걸림턱(112)은 상기 영구자석(115)의 움직임 범위의 최상점으로부터 상기 홀소자(140)가 소정거리 이격되도록 적당한 위치에 형성되고, 상기 제2걸림턱(113)은 상기 프린트회로기판(142) 위에 신호변환부(141)가 마련될 수 있도록 상기 제1걸림턱(112)과 소정거리 이격되어 형성된다.

상기 영구자석(115)과 상기 현가봉(50)의 일단(50a)은 수용부재(120)에 의해 체결되는데, 상기 수용부재(120)는 영구자석(115)을 안착하는 안착부(121), 및 상기 안착부(121)의 하단으로부터 상기 하우징(110)의 하부에 형성된 홀(114)의 외부로 연장하여 상기 현가봉(50)의 일단(50a)과 결합되는 중공의 결합봉(122)으로 구성되어, 상기 현가봉(50)의 일단(50a)이 끼워지게 된다. 그리고 상기 결합봉(122)의 하부와 현가봉(50)의 일단(50a)에는 수평으로 핀홀(124)이 마련되며, 상기 핀홀(124)에 고정핀(125)이 끼워져서 수용부재(120)와 현가봉의 일단(50a)이 체결되므로 상기 영구자석(115)이 현가봉(50)의 움직임에 따라 연동되게 된다.

또한, 결합봉(122)의 직경이 홀(114)의 내경보다 약간 작기 때문에 결합봉(122)과 홀(114) 사이에 틈이 생기는데, 이러한 틈을 밀폐하여 수분침투를 방지하기 위하여 밀봉부재(160)가 마련된다.

상기 복합센서(100)의 동작원리를 설명하면, 외부의 정전류원으로부터 상기 홀소자(140)에 일방향으로 정전류를 인가하고, 인가된 정전류와 직각되는 방향으로 자계(H)를 가하면, 상기 홀소자(140)의 출력단자는 인가된 자계(H)의 세기에 대응되는 전압신호를 선형적으로 출력한다.

즉, 상기 영구자석(115)이 홀소자(140)에 가까워지면 자계(H)의 세기가 강화되어 홀소자(140)에서 출력되는 전압신호는 커지며, 반대로 상기 영구자석(115)이 홀소자(140)로부터 멀어지면 자계(H)의 세기가 약화되어 상기 홀소자(140)에서 출력되는 전압신호는 약해진다. 여기서, 상기 영구자석(115)과 홀소자(140)간의 거리가 가까워지는 것은 현가봉(50)에 가해지는 하중이 줄어드는 것을 의미하므로 상기 현가봉(50)에 가해지는 하중이 감소할수록 높아지는 전압 신호가 상기 홀소자(140)에서 출력된다. 반대로 상기 영구자석(115)과 홀소자(140)간의 거리가 멀어지는 것은 현가봉(50)에 가해지는 하중이 무거워지는 것을 의미하므로 상기 현가봉(50)에 가해지는 하중이 증가할수록 낮아지는 전압신호가 상기 홀소자(140)에서 출력된다.

이렇게 현가봉(50)에 가해지는 하중이 무거워질수록 반비례하는 전압신호를 출력하는 상기 홀소자(140)의 출력신호는, 도 5A에 도시된 바와 같이, 상기 신호변환부(141)에서의 역변환을 통해 하중에 따라 비례하는 전압신호로 출력되게 된다.

제어부(200)는 이러한 신호를 입력받아 세탁량을 감지하고, 감지된 세탁량에 의거하여 급수수위를 결정하고, 급수동작중에 계속적으로 상기 신호변환부(141)로부터 출력되는 신호를 읽어들여 현재의 급수량을 감지한다.

제어부(200)는 탈수행정을 수행하면서 탈수과정시 상기 복합센서(100)로 부터 출력되는 전압신호를 내부의 A/D변환단자로 읽어들여 디지털값으로 변환하여 언밸런스를 판단한다. 자세히 설명하면, 언밸런스 정도에 따라서 복합센서(100)의 초기전압특성이 다르게 나타난다는 것을 기초로 하여, 매 간헐탈수마다 출력되는 복합센서(100)의 전압값을 양적개념인 언밸런스량으로 실험을 통해 수치화한 것이다. 예를들어, 현가봉에 가해진 하중이 0.1kg일 때 복합센서(100)의 출력전압이 몇 볼트인지를 측정하면, 간헐탈수시 출력되는 복합센서(100)의 출력전압값에 의해 언밸런스량이 얼마만큼인지를 산출할 수 있다.

이러한 간헐탈수동작시 상기 신호변환부(141)는 도 5B에 도시된 바와 같은 전압신호를 출력하는데, 이를 자세히 설명하면, 간헐탈수동작 중 편심된 세탁물에 의해 세탁조(43)의 언밸런스회전이 발생되면 수조(42)도 앞뒤 또는 좌우로 흔들리고, 이러한 수조(42)의 흔들림으로 현가봉(50)이 상하로 움직여 복합센서(100)내의 영구자석(115)의 위치가 변하면 상기 홀소자(140)와 상기 영구자석(115)간의 이격거리도 변화하고, 이때마다 홀소자(140)는 펄스성분을 갖는 전압신호를 도 5B와 같이 출력하게 된다.

이러한 전압신호는 상기 신호변환부(141)를 거쳐 제어부(200)에 인가되며, 제어부(200)는 언밸런스를 판단하기 위해 미리 설정된 기준값보다 큰 전압의 신호가 입력되면 이 전압값에 대하여 앞에서 설명된 바와 같이 A/D 변환후 기준하중당 출력되는 복합센서(100)의 출력전압값을 적용하여 언밸런스량을 감지하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 제어방법을 도 6 내지 8를 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기의 전원인가후 급수과정까지의 제어흐름도를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 세탁기에 전원이 인가되면(S101), 제어부(200)는세탁조(43)에 세탁물을 투입하기 전의 복합센서(100)의 출력전압값(Vout)를 확인하여 기억한다(S102). 이후, 사용자가 세탁조(43)에 세탁물을 투입하면(S103), 현가봉(50)에 작용하는 하중이 세탁량만큼 무거워지므로, 복합센서(100)의 출력전압이 기억된 초기전압치보다 증가하게 된다. 이와 같이 복합센서(100)의 출력전압(Vout)이 달라지면, 제어부(200)는 이 두 전압간에 발생된 전압차를 통하여 세탁량을 감지하고 이를 기억한다(S104).

이후, 제어부(200)는 감지된 세탁량에 의거하여 최적급수량을 결정하고(S105), 급수밸브(47)가 열리도록 급수밸브구동부(47a)에 제어신호를 인가하여 수조(42)내로 급수동작을 개시하고, 이와 동시에 급수시간을 카운트한다(S106).

급수동작이 개시되면 수조(42)에 공급된 세탁수 무게가 현가봉에 전달되어 복합센서(100)의 출력전압이 더 상승되는데, 제어부(200)는 세탁수 공급으로 증가되는 상기 복합센서(100)의 출력전압을 계속적으로 읽어들여 급수동작개시전에 기억된 복합센서(100)의 출력전압값과 비교함으로써 현재의 급수량을 감지한다(S107).

또한, 제어부(200)는 상기 단계(S107)에서 감지된 급수량이 전체급수시간을 산출하기 위해 미리 설정된 기준급수량인 10리터(ℓ)에 도달되었는지 판단한다(S108). 상기 단계(S108)에서 현재의 급수량이 10리터(ℓ)에 도달된 것으로 판단되면, 제어부(200)는 급수개시후 10리터(ℓ)에 도달하기 까지의 시간을 측정하여 이를 기준으로 하여 단계(105)에서 설정된 최적급수량에 도달하기까지의 급수완료시간을 계산한다(S109).

그러나, 상기 단계(S108)에서 현재의 급수량이 10리터(ℓ)에 도달되지 않았다면, 단계(S107)로 되돌아가 계속적으로 급수하면서 급수량을 감지한다.

상기 단계(S109)에서 급수완료시간을 미리 연산한 후에는, 복합센서(100)로 감지된 현재의 급수량이 단계(S105)에서 설정된 최적급수량에 도달되었는지 판단한다(S110). 상기 단계(S110)에서 현재급수량이 최적급수량에 도달된 것으로 판단되면, 제어부(200)는 급수밸브구동부(47a)에 제어신호를 출력하여 급수밸브(47)를 닫아 급수동작을 종료한다(S112).

만약, 상기 단계(S110)에서 현재급수량이 최적급수량에 도달되지 않은 것으로 판단되면, 현재까지 카운트된 급수시간이 단계(S109)에서 미리 계산된 급수완료시간을 초과하였는지를 판단하여(S111), 급수완료시간보다 초과되었으면 급수밸브구동부(47a)에 제어신호를 출력하여 급수밸브(47)를 닫아 급수동작을 종료한다(S112). 상기 단계(S111)는 과도하게 급수되는 것을 미리 방지하고자 마련되었다.

이렇게 급수가 완료된 세탁기는 세탁행정을 수행하고, 이 세탁행정이 끝나면 곧 배수동작이 이루어지는데, 도 7은 이러한 배수과정에 있어서의 세탁기의 제어흐름도를 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 배수과정이 개시되면(S201), 제어부(200)는 도 7의 단계(S109)에서 결정된 급수완료시간을 기초로 하여 배수완료시간을 산출한다(S202). 이때, 배수완료시간은 급수완료시간보다는 다소 짧게 설정되는데,그 이유는 급수시와 달리 배수시에는 세탁물에 이미 물이 어느정도 함유되어 처음에 급수된 세탁수가 모두 배수되지 않는 것을 감안하였기 때문이다.

이어서, 배수밸브구동부(48a)에 제어신호를 출력하여 배수밸브(48)를 열어 배수동작을 수행하고, 이와 동시에 배수시간을 카운트한다(S203).

수조(42)내의 세탁수가 배수되면 수조(42)의 전체하중이 감소되고 이 감소된 하중이 현가봉(50)에 작용하면, 탄성부재(130)의 복원력으로 상기 현가봉(50)이 상향운동하고, 이와 동시에 현가봉(50)의 일단(50a)과 체결된 수용부재(120) 내부에 설치된 영구자석(115) 역시 상측으로 움직이게 되어, 홀소자(140)와 영구자석(115)간의 이격거리가 가까워진다. 그 결과, 복합센서(100)의 출력 전압값이 배수가 진행될수록 낮아지게 되는데, 이러한 출력전압을 지속적으로 읽어들여 배수동작 개시전에 기억된 복합센서(100)의 출력전압값과 비교함으로써 현재의 배수량을 감지한다(S204).

이후, 현재의 배수량이 배수완료를 판단하기 위해 미리 설정된 기준치(즉, 배수완료판단기준치)에 도달되었는지 판단한다(S205). 이때, 상기 배수완료판단기준치는 세탁물이 물을 흡수하고 있는 상태를 감안하여 결정된다.

만약, 상기 단계(S205)에서 현재의 배수량이 상기 배수완료판단기준치에 도달된 것으로 판단되면, 제어부(200)는 배수밸브구동부(48a)에 제어신호를 출력하여 배수밸브(48)를 닫아 배수동작을 종료한다(S206). 만약 상기 단계(S205)에서 현재의 배수량이 배수완료판단기준치에 도달되지 않은 것으로 판단되면, 제어부(200)는 현재까지 카운트된 배수시간이 단계(S202)에서 미리 계산된 배수 완료시간을 초과했는지를 판단하여(S207), 배수완료시간보다 초과되었으면 배수가 제대로 이루어지지 않은 것이므로 경고부(203)를 통하여 배수이상을 경보하고(S208), 배수를 강제완료한다(S206). 한편, 상기 단계(S207)에서 현재까지 카운트된 배수시간이 배수완료시간에 도달하지 않았다면 계속적으로 배수가 이루어지도록 단계(S205)로 진행된다. 이와 같이 세탁행정후 배수가 이루어지면 계속해서 헹굼행정이 수행되고, 헹굼행정 후 배수가 이루어지면, 마지막으로 탈수 행정이 수행된다.

이하, 탈수과정에서 본 발명에 따른 복합센서를 이용하여 언밸런스량을 감지하는 방법을 도 8A-8B를 참조하여 설명한다.

제어부(200)는 탈수행정중 3-4회에 걸쳐 이루어지는 간헐탈수단계에서 신호변환부(141)를 통하여 홀소자(140)로부터 출력되는 신호를 읽어들여 언밸런스량을 감지한다. 상기 탈수행정은 3-4회의 간헐탈수와 본 탈수로 이루어지며, 간헐탈수는 과부하에 의한 세탁모타(45)의 무리를 방지하고 세탁물이 세탁조(43)내에서 어느 정도 고르게 분포되도록 함으로서 탈수동작시 언밸런스를 사전에 방지하고자 수행된다. 그러나 이러한 간헐탈수동작에도 불구하고 세탁물의 지나친 편심으로 인하여 간헐탈수과정시 세탁조(43)가 언밸런스회전하여 수조가 크게 흔들리는 경우가 있다. 이러한 경우 탈수행정의 재수행 여부를 결정하기 위해 언밸런스량을 감지하는데, 이것은 간헐탈수의 3회째 또는 4회째에서 가장 효과적으로 감지된다.

도 8A-8B에 도시된 바와 같이, 탈수과정이 개시되면(S301), 제어부(200)는 복합센서(100)를 통하여 수조(42)의 중량(x)을 감지한 후(S302), 상기 감지된 중량(x)에 의거하여 탈수시간(Tb)를 연산한다(S303).

이때, 상기 탈수시간(Tb)를 연산하기 위하여 K=(수조에 가해지는 중량(x)-세탁량(A1))/세탁량(A1)라는 조건식이 사용되는데, 상기 세탁량(A1)은 도 7의 단계(S104)에서 구해진 물을 흡수하기 전의 세탁량이고, 상기 수조의 중량(x)는 배수를 완료한 뒤의 물을 흡수한 세탁물의 하중이 포함된 것이므로, K는 세탁물이 어느정도 물을 흡수하였는지를 나타내게 된다. 따라서, K값이 크면 세탁물에 흡수된 물의 양이 많은 것이므로 탈수시간(Tb)이 길게 설정되고, 반대로 K값이 작으면 세탁물에 흡수된 물의 양이 적은 것이므로 탈수시간(Tb)이 짧게 설정된다.

이후, 제어부(200)는 세탁모터구동부(45a)에 제어신호를 출력하여 세탁모터(45)를 소정시간동안 가속시키는 1차 가속단계를 수행하고(S304), 가속후 5초 동안 복합센서(100)의 제1출력전압(P1)을 감지한다(S305).

상기 단계(S305)에서 제1출력전압(P1)이 감지되면, 다시 세탁모터(45)를 가속하는 2차 가속단계를 수행하여(S306), 가속 후 5초동안 복합센서(100)의 제 2출력전압(P2)를 감지한다(S307). 이후, 다시 한번 상기 세탁모터(45)를 가속하는 3차 가속단계를 수행하여(S308), 가속후 5초동안 복합센서의 제3출력전압(P3)을 감지 한다(S309).

상기 제1 내지 제3 출력전압(P1,P2,P3)이 구해지면, 제어부(200)는 이 출력전압 각각을 내부의 A/D변환단자로 읽어들여 디지털값으로 변환하여 이 출력 전압이 언밸런스를 판단하기 위해 미리 설정된 기준전압보다 큰 지를 판단하고, 이 기준전압보다 크면 이 출력전압들(P1,P2,P3) 각각을 현가봉(50)에 가해지는 소정의 기준하중(예, 0.1kg)당 출력되는 복합센서(100)의 출력전압을 이용하여 kg단위인중량개념의 언밸런스량으로 변환된다(S310). 여기서, 제1출력전압(P1)은 제1언밸런스량(g1)으로, 제2출력전압(P2)은 제2언밸런스량(g2)으로, 제3출력 전압(P3)은 제3언밸런스량(g3)으로 각각 변환된다.

제어부(200)는 상기 제1언밸런스량(g1)과 상기 제2언밸런스량(g2)이 오차 한계 범위내에 존재하는지 판단하기 위하여 조건식 g1=g2±5%를 사용한다(S311).

상기 단계(S311)에서 상기 조건식이 만족되면, 제어부(200)는 조건식G=(g1+g2)/2를 통하여 평균언밸런스량(G)를 계산한다(S312).

상기 평균언밸런스량(G)이 산출되면, 제어부(200)는 탈수를 정지시킬 정도의 언밸런스가 심한지 또는 그냥 계속 탈수를 진행시킬 수 있을 정도로 언밸런스가 약한지를 판단하기 위하여 미리 설정한 기준언밸런스량(예를 들어, 0.8Kg)과 상기 평균언밸런스량(G)을 비교하여(S313), 상기 평균언밸런스량(G)이 상기 기준언밸런스량(0.8kg) 이상이면, 제어부(200)는 세탁모터구동부(45a)에 제어신호를 출력하여 세탁모터(45)를 정지시킨후(S314), 언밸런스를 해소하기 위한 언밸런스 해제단계를 수행한다(S315). 이러한 언밸런스 해제단계(S315)에서는 세탁물의 편심을 풀어지게 하기 위하여 헹굼동작을 재수행하고 배수동작을 거쳐 정상적으로 탈수동작이 재수행되도록 한다.

상기 단계(S313)에서 상기 평균언밸런스량(G)이 상기 기준언밸런스량(0.8 kg) 이하이면, 제어부(200)는 탈수동작을 정지시킬 정도의 언밸런스는 아닌 것으로 판단하고 세탁모터(45)를 가속시켜 탈수를 계속 진행한다(S316).

이후, 제어부(200)는 현재까지의 탈수시간이 단계(S303)에서 미리 설정된 소정탈수시간(Tb)에 도달되었는가를 판단하여(S317), 현재의 탈수시간이 상기 소정탈수시간(Tb)에 도달된 것으로 판단되면, 세탁모터구동부(45a)에 제어신호를 출력하여 세탁모터(45)를 정지시켜 탈수를 완료한다(S318).

한편, 상기 단계(S311)서 조건식 g1=g2±5% 가 만족되지 않았다면, 제어부(200)는 단계(S319)에서 조건식 'g1=g3±5% 와 g2=g3±5%'를 사용하여 제1언밸런스량(g1)을 제3언밸런스량(g3)과 비교하고, 제2언밸런스량(g2)을 제3언밸런스랑(g3)과 비교하여, 각 언밸런스량이 오차한계 범위내에 존재하는지 판단한다.

상기 단계(S319)에서 상기 조건식이 만족된 것으로 판단되면, 제어부(200)는 식 G=(g1+g2+g3)/3에 의하여 평균언밸런스량(G)을 계산한다(S320). 이후, 전술한 판단단계(S313)에서 상기 평균언밸런스량(G)과 기준언밸런스량을 비교하여 탈수를 계속할 것인가 말 것인가를 결정하여, 그 판단결과에 따라 제어부(200)는 단계(S314-S315)를 진행하거나, 단계(S316-S318)를 진행하게 된다.

그러나, 만약 상기 판단단계(S319)에서 상기 조건식이 만족되지 않으면, 이는 측정된 3개의 언밸런스량(g1,g2,g3) 모두가 허용된 오차범위를 크게 벗어난 것이다. 이러한 경우는 언밸런스를 감지하는 장치에 이상이 생긴 것이므로, 제어부(200)는 세탁모터(45)를 정지시킴과 동시에 탈수가 이루어지지 않음을 경고부(203)를 통하여 경보한 후(S321), 탈수과정을 더 이상 진행시키지 않고 종료시킨다(S322).

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합센서를 구비한 세탁기는 세탁량, 급수량 및 언밸런스량을 하나의 복합센서로 감지하도록 함으로써 종래의 복수의 센서들을 사용할때보다 세탁기 내부구조가 매우 간단하게 되고 신호처리과정도 용이해지는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 본체, 상기 본체 내부에 마련되는 수조, 상기 수조 내부에 회전가능하도록 설치되는 세탁조, 상기 수조를 현가하는 현가봉을 구비한 세탁기의 제어방법에 있어서,

   상기 현가봉의 일단과 연결되어 상기 현가봉의 승하강 변위에 따른 전압신호를 출력하는 단일의 복합센서를 구비하고, 전원인가후 세탁물이 초기투입되면 상기 복합센서의 출력전압을 감지하여 세탁량을 결정하는 세탁량감지단계;

   상기 세탁량에 따른 최적급수량을 설정하는 급수량설정단계;

   상기 수조내에 급수가 개시되어 상기 복합센서의 출력전압이 변화되면, 변화된 전압만큼을 현재의 급수량으로 판단하여 상기 최적급수량에 도달할 때까지 급수하는 급수단계;

   급수단계완료 후 배수가 개시되어 상기 복합센서의 출력전압이 낮아지면, 이를 현재의 배수량으로 판단하여 배수완료로 판단될 때까지 계속적으로 배수하는 배수단계; 및

   상기 배수단계가 완료된 후 탈수동작이 개시되면, 상기 탈수동작중에 발생된 상기 현가봉의 변위에 의한 상기 복합센서의 출력신호를 감지하여 언밸런스 여부를 판단하고 탈수동작을 제어하는 언밸런스감지단계로 구성되며,

   상기 언밸런스감지단계는,

   상기 복합센서의 출력신호를 이용하여 수조의 중량을 감지하는 단계;

   상기 수조의 중량에 의거하여 탈수시간을 산출하는 단계;

   제1간헐탈수단계에서 상기 복합센서의 제1출력전압을 감지하는 단계;

   제2간헐탈수단계에서 상기 복합센서의 제2출력전압을 감지하는 단계;

   제3간헐탈수단계에서 상기 복합센서의 제3출력전압을 감지하는 단계;

   상기 제1 내지 제3출력전압이 언밸런스를 판단하기 위해 미리 설정된 기준 전압보다 큰지를 판단하는 단계;

   상기 제1 내지 제3출력전압이 상기 기준전압보다 크면, 상기 제1출력전압을 중량단위의 제1언밸런스량으로, 상기 제2출력전압은 중량단위의 제2언밸런스량으로, 상기 제3출력전압은 중량단위의 제3언밸런스량으로 각각 변환하는 단계;

   상기 제1 내지 제3언밸런스량이 서로 오차한계범위내에 있는지 판단하고 평균언밸런스량을 구하여, 상기 평균언밸런스량을 탈수동작제어를 위해 미리 결정된 기준언밸런스량과 비교하는 단계; 및

   상기 평균언밸런스량이 기준언밸런스량보다 크면 언밸런스 해제단계를 수행하고, 상기 평균언밸런스량이 기준언밸런스량보다 작으면 탈수를 계속시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 세탁량 감지단계는,

   세탁물을 투입하기 전의 상기 복합센서의 출력전압을 감지하는 단계;

   상기 세탁조에 세탁물을 투입한 후 상기 복합센서의 증가된 출력전압을 감지하는 단계; 및

   상기 초기감지된 출력전압과 증가된 출력전압간의 전압차를 통하여 세탁량을 감지하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 급수단계는,

   급수개시전의 상기 복합센서의 출력전압을 기억하고, 급수개시와 동시에 급수시간 카운트를 개시하는 단계;

   급수로 인하여 상기 복합센서의 출력전압이 증가하면 급수동작개시전에 기억된 상기 복합센서의 출력전압과 비교하여 현재의 급수량을 감지하는 단계;

   현재의 급수량이 상기 최적급수량에 도달할때까지의 급수완료시간을 산출하기 위한 기준급수량에 도달하였는지 판단하는 단계;

   상기 현재의 급수량이 상기 기준급수량에 도달하면, 상기 기존급수량에 도달될때까지의 급수시간을 측정하여 상기 급수완료시간을 결정하는 단계; 및

   현재의 급수량이 상기 최적급수량에 도달하거나, 카운트된 급수시간이 상기 급수완료시간에 도달하면 급수동작을 종료하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 배수단계는,

   상기 복합센서의 출력전압을 미리 저장하고, 배수완료시간을 결정하는 단계;

   배수개시와 동시에 배수시간 카운트를 개시하는 단계;

   배수로 인하여 상기 복합센서의 출력전압이 감소하면 배수동작개시전에 기억된 상기 복합센서의 출력전압과 비교하여 현재의 배수량을 감지하는 단계;

   현재의 배수량이 배수완료를 판단하기 위해 미리 설정된 배수완료판단기준치 에 도달하였는지 판단하는 단계; 및

   현재의 배수량이 상기 배수완료판단기준치에 도달하거나, 카운트된 배수시간이 상기 배수완료시간에 도달하면 배수동작을 종료하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 세탁량 감지단계는,

   메모리에 미리 기억된 상기 복합센서의 출력전압을 읽어내는 단계;

   상기 세탁조에 세탁물을 투입한 후 상기 복합센서의 변화된 출력전압을 감지하는 단계; 및

   상기 초기감지된 출력전압과 변화된 출력전압간의 전압차를 통하여 세탁량을 감지하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.

   4-2. 본원발명과 인용발명의 대비

   (i)구성면에서

   본원발명은 현가봉(50)의 일단(50a)과 연결되어 수조(42)의 하중변화에 의한현가봉의 승하강 변위에 따라 세탁량, 급수량, 언밸런스를 감지하는 단일의 복합센서(100)를 구비하여, 세탁조(43)에 수용되는 세탁물 무게로 세탁량을 감지하고, 수조(42)에 수용되는 세탁수의 무게로 수위를 감지하며, 탈수시 세탁조(43)의 회전에 따른 수조(42)의 흔들림에 의한 하중변화를 감지하여 언밸런스를 감지하도록 구성된 세탁기의 제어방법입니다.

   이러한 본원발명은 제어부(200)가 단일의 복합센서(100)를 통해 감지되는 전압신호에 기초하여 세탁량과 급수량 및 언밸런스량을 개별적으로 감지하여 세탁하는 단계들을 수행함에 반하여,

   인용발명은 호올센서를 이용하여 1차표량감지단계에서 마른포량을 감지하여 수위를 설정하고 2차포량감지단계에서 소수위까지 급수하시 포량감지를 소정회 실시하여 얻은 평균치로 수위를 재설정하며 3차포량감지단계에서 급수완료시 포량감지를 실시하여 수류패턴을 결정하는 구성입니다.

   또한 인용발명에서는 1차포량감지단계와 2차포량감지단계에서 감지된 수위를 서로 비교하여 적정 수위를 선택하는 단계와, 수동모드 또는 자동모드를 선택하였는지를 체크하고 그 선택된 모드에 따라 수위 표시와 급수하는 단계로 구성된 것입니다.

   그러나, 본원발명은 단일의 복합센서(100)를 이용하여 수조(42)에 수용되는 세탁물과 세탁수의 무게를 감지하는 단계를 구비하고, 그리고 탈수동작시 세탁조(43)의 회전으로 발생되는 수조(42)의 흔들림에 따라 현가봉(50)에 전달되는 하중 변화에 따라 언밸런스를 감지하는 단계를 구비하고 있으며, 이와 같이 단일의복합센서(100)를 이용하여 세탁물과 세탁수 및 언밸런스를 모두 감지하여 세탁을 수행하도록 된 제어방법은 인용발명에 개시되어 있지 않습니다.