KR100481781B1 - 드럼세탁기의안전제어장치및그제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드럼세탁기의 안전제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 세탁모터의 회전을 제어하는 제어수단과, 외부의 교류전원으로부터 공급되는 교류전압을 받아서 상기 제어수단에 직류전압을 출력하는 직류전압 공급회로와, 상기 직류전압 공급회로로부터 출력된 직류전압을 받음과 동시에 상기 제어수단으로부터 출력된 제어신호를 받아서 세탁모터에 구동전압을 출력하는 인버터와, 상기 세탁모터가 과속 및 세탁모터의 과전류를 검출하는 이상상태 검출수단과, 상기 세탁모터의 과속을 홀센서에서 검출할 경우 외부의 교류전원으로부터 상기 직류전압 공급회로에 공급되는 교류전압을 상기 제어수단에서 출력된 제어신호에 따라 감소시키는 전압제한회로로 이루어져서 에러가 발생되면 세탁모터의 제동에 따라 발생된 역기전력을 방전시키므로서 상기 직류전압 공급회로의 출력단자의 전압상승을 억제시켜 세탁모터의 급속제동을 가능케 함으로써 인버터를 사용하는 안전성과 신뢰성을 확보하는데 큰 효과가 있다.

Description

드럼세탁기의 안전제어장치 및 그 제어방법

본 발명은 드럼세탁기의 안전제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 세탁모터의 제동에 따라 역기전력을 방전시키므로서 직류전압 공급회로 출력단자 전압의 상승을 억제시켜 세탁모터의 급속제동을 가능케 함으로써 인버터를 사용하는 시스템에 안전성과 신뢰성을 제공하는 드럼세탁기의 안전제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 드럼세탁기에 있어서 제어회로 블럭도인 것으로 세탁, 헹굼, 탈수횟수, 세탁코스 및 세탁시간등 각종 상태를 사용자가 키이를 눌러 원하는 세탁행정을 선택하는 키입력수단(7)과, 상기 키입력수단(7)으로부터 선택된 키이신호에 따라 드럼세탁기의 전체 시스템 동작을 제어하는 제어수단(3)과, 상기 제어수단(3)의 제어신호에 따라 세탁기의 각종 기능 상태를 표시해 주는 디스플레이부(9)와, 외부의 교류전압으로부터 공급받은 전원을 필요한 전압으로 변화시켜 드럼세탁기의 각 회로에 공급하는 전원공급수단(1)과, 상기 전원공급수단(1)으로부터 전원을 공급받아 세척조를 구동시키는 세척조 구동수단(5)과, 상기 외부의 교류전원으로 부터 공급받은 전압을 감지하는 전압감지회로(11)와, 상기 전압감지회로(11)와 비교 되어지는 기준 설정 전압회로(13)와, 상기 전압감지회로(11)로부터 감지된 전압과 상기 기준설정 전압회로(13)로부터 출력된 전압을 비교하는 비교기(15)와, 상기 비교기(15)로부터 출력된 신호를 상기 제어수단(3)에 입력하고 상기 제어수단(3)에서 과전압이라 판단하였을 경우 과전압을 방전시키는 방전회로(17)로 이루어져 있었다.

종래 드럼세탁기는 상기 비교기(15)의 비반전단자(+)에는 전압감지회로(11)가 연결되어 상기 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압을 직류전압으로 변환한 전압이 입력된다. 상기 비교기(15)의 반전단자(-)에는 기준 설정 전압회로(13)로부터 출력된 전압을 입력한다. 상기 비교기(15)에 입력된 두 전압 중 기준 설정 전압회로(13)로부터 출력된 전압이 크면 비교기(15)로부터 로우레벨이 출력되어 방전회로(17)는 동작하지 않게된다. 만약 상기 비교기(15)에 입력된 전압중 외부의 교류전원으로 부터 공급된 220V교류전압에 의해 직류전압으로 변환된 전압이 크면 비교기(15)로부터 하이레벨이 출력되어 방전회로(17)가 동작하게 된다. 상기 방전회로(17)가 동작하면 방전저항을 통해 열로 소모시킴으로써 상기 전원공급수단(1)의 출력단자에서 전압이 상승되는 것을 억제시켰다.

그런데 종래의 방법은 그 구성상 구조가 복잡하고 직접 외부의 교류전원으로부터 공급되는 전원공급수단(1)를 제어하기 때문에 회로 자체에 신뢰성 문제가 있고 회로 자체에 노이즈가 발생되는 문제가 있었다.

또한 , 전원공급수단(1)를 제어하기 때문에 가격이 상승되는 문제점이 있었다.

특히 상기 전압감지회로(11)와 상기 기준설정 전압회로(13)와 상기 방전회로(17)를 구성하는데 소자의 수가 많아서 작업성, 생산시간, 기판의 크기, 방전저항등 구성상 생산하는데 큰 제약이 따르는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 에러가 발생되면 세탁모터의 제동에 따라 발생된 역기전력을 방전시킴으로써 직류전압 공급회로의 출력단자의 전압 상승을 억제시키고 세탁 모터의 급속제동을 가능케 함으로써 인버터를 사용하는 시스템에 안전성과 신뢰성을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 드럼세탁기의 안전제어장치는 세탁모터의 회전을 제어하는 제어수단과, 외부의 교류전원으로부터 공급되는 교류전압을 받아서 상기 제어수단에 직류전압을 출력하는 직류전압 공급회로와, 상기 직류전압 공급회로로부터 출력된 직류전압을 받음과 동시에 상기 제어수단으로부터 출력된 제어신호를 받아서 세탁모터에 구동전압을 출력하는 인버터와, 상기 세탁모터가 과속으로 회전할 경우 및 세탁모터에 과전류가 흐르는 경우 세탁모터의 과속 및 세탁모터의 과전류를 검출하는 이상상태 검출수단과, 상기 세탁 모터의 과속을 홀센서에서 검출할 경우 외부의 교류전원으로부터 상기 직류전압 공급회로에 공급되는 교류전압을 상기 제어수단에서 출력된 제어신호에 따라 감소시키는 전압제한회로로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 드럼세탁기의 안전제어방법은 세탁포를 세탁하도록 세탁모터에 전압을 인가하여 세탁모터를 구동시키는 세탁모터 구동단계와, 상기 세탁모터가 구동되어 과속으로 회전하는가를 판별하는 과속 판별단계와, 상기 과속 판별단계에서 세탁모터가 과속으로 회전한다고 판별하였을 경우 전압제한 회로를 턴오프시켜 인버터에 공급되는 전압의 크기를 감소시키는 전압 감소단계와, 상기 세탁모터가 정상 속도로 회전하는가를 판별하는 정상속도 판별단계와, 상기 정상속도 판별단계에서 상기 세탁모터가 정상속도로 회전한다고 판별하였을 경우 상기 전압제한회로를 턴온시켜 인버터에 정상적인 크기의 전압을 공급하는 정상전압 공급단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 드럼세탁기 안전장치에 있어서 제어회로 블럭도인것으로 제어수단(70)은 드럼세탁기의 전체 시스템을 제어하는 마이크로 컴퓨터이다.

상기 제어수단(70)은 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 돌입 전류를 발생하는 전압인가를 판단한다. 220V입력교류전압을 강하시키는 전압제한회로(30)는 에러가 발생되면 제어수단(70)의 제어신호에 의해 턴온/턴오프 되는 트라이악(T1)과, 상기 트라이악(T1)이 턴온되면 전압강하 없이 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압을 드럼세탁기의 각 회로에 필요한 전원전압으로 변화시켜 각 회로에 공급하고, 만약 에러가 발생할 경우에는 제어수단(70)의 제어신호에 의해 상기 트라이악(T1)이 턴오프되면 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압을 전압강하시키는 저항(R1)으로 이루어져 있다.

상기 전압제한회로(30)를 거쳐 출력된 220V교류전압을 각 회로에 필요한 직류전압으로 변화시켜 공급하는 직류전압 공급회로(40)는 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압을 220V주기파전압으로 변화시키는 브리지다이오드(42)와, 상기 브리지다이오드(42)로부터 출력된 220V주기파 전압을 평활화시켜 220V직류전압으로 변화시키는 커패시터(C1)와, 상기 커패시터(C1)로부터 출력된 220V직류전압을 5V의 직류전압으로 전압강하시키고 만약 에러가 발생할 경우 세탁모터(54)로부터 발생된 역기전력을 상기 커패어시터(C1)에 축적하고 방전하는 과정을 되풀이하는 전압조정기(44)로 이루어져 있다.

상기 브리지다이오드(42)로부터 출력된 220V주기파 전압을 공급 받아 세탁조(60)를 구동시키는 세탁조 구동수단(50)은 상기 제어수단(70)에 의해 제어되고 상기 브리지다이오드(42)로부터 출력된 220V주기파 전압을 공급 받아 세탁모터(54)를 구동시키는 인버터(52)와, 상기 인버터(52)에 의해 구동되는 세탁모터(54)와, 상기 세탁모터(54)의 회전수를 감지하는 홀센서(56)로 이루어져 있다.

상기 세탁모터(54)의 제동에 의해 생기는 과전류 및 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압에 의해 발생되는 과전류를 검출하는 과전류 검출회로(68)와, 상기 드럼세탁기의 기타 여러 가지 에러를 검출하는 기타 에러 검출회로(66)로 이루어져 있다.

그리고 세탁, 헹굼, 탈수횟수, 세탁코스 및 세탁시간등 각종 상태를 사용자가 키이를 눌러 원하는 세탁행정을 선택하는 키입력수단(62)과, 상기 제어수단(70)의 제어신호에 따라 세탁기의 각종 기능상태를 표시해 주는 디스플레이부(64)로 이루어져 있다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기의 안전제어장치 및 그 제어방법에 관하여 상세히 설명한다.

초기 조건으로 플러그가 콘센트에 꽂혀있지 않고 트라이악(T1)은 턴온된 상태라고 가정한다. 상기 드럼세탁기는 220V전원에서 동작한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기의 안전제어방법에 있어서 제어흐름도이다. 단계 S1의 세탁모터 구동단계에서는 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 사용자에 의해 인가되면, 상기 트라이악(T1)이 턴온된 상태이므로 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 전압강하되지 않고 상기 브리지다이오드(42)로 입력된다. 상기 브리지다이오드(42)에 입력된 220V교류전압은 상기 브리지다이오드(42)의 정류작용에 의해 220V주기파 전압으로 변화되어 출력된다. 상기 브리지다이오드(42)로부터 출력된 220V주기파 전압은 평활화시켜 220V직류전압으로 변화시키는 커패시터(C1)을 거쳐 상기 커패시터로부터 220V직류전압으로 출력된다.

상기 커패시터(C1)를 거쳐 출력된 220V직류전압은 전압조정기(44)를 거쳐 5V의 직류전압으로 전압강화된다. 상기 전압강하된 5V직류전압은 제어수단(70) 및 각각각의 회로에 적합한 전원전압으로 변화되어 공급된다. 이와 동시에 상기 브리지다이오드(42)로부터 출력된 220V주기파 전압을 평활화시켜 220V직류전압으로 출력시키는 상기 커패시터(C1)를 거쳐 인버터(52)에 인가되고 상기 인버터(52)는 제어수단(70)으로부터 출력되는 제어신호에 의해 동작한다.

상기 키입력수단(62)을 이용하여 사용자가 원하는 세탁행정코스를 입력한다. 상기 동작스위치가 눌려지면 인버터(52)에 의해 세탁모터(54)의 구동이 시작된다. 상기 세탁모터(54)의 구동에 의해 세탁조(60)의 구동이 시작된다.

단계 S2의 과속판별단계에서는 상기 세탁모터(54)가 정상 회전속도를 넘어서 과속 회전할 경우 상기 세탁모터(54)의 회전수를 감지하는 홀센서(56)로부터 이상신호를 제어수단(70)에 입력한다.

S3에서는 상기 제어수단(70)에 입력된 이상신호는 제어수단(70)에 의해 상기 전압제한회로(30)를 턴오프시키게 된다.

단계 S4의 전압감소단계에서는 상기 전압제한회로(30)가 턴오프되면 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압은 저항(R1)을 거쳐 전압강하한다. 따라서 직류전압 공급회로(40)의 출력단자의 전압강하로 세탁모터(54)의 회전속도가 감소한다. 상기 세탁모터(54)의 회전속도 감소로 인해 세탁모터(54)로부터 역기전력이 발생하여 직류전압 공급회로(40)의 출력단자의 전압이 상승한다.

상기 직류전압 공급회로(40)의 출력단자에서 전압이 상승하면 상승된 전압을 커패시터(C1)에 축적하였다가 상기 전압 종정기(4)로 방전하므로써 직류전압 공급회로(40)의 출력단자에서 전압이 상승되는 것을 억제한다. 상기 세탁모터(54)의 회전속도가 계속 감소하여 직류전압 공급회로(40)의 출력단자에서 계속 전압이 상승하면 상기 커패시터(C1)에 축적하였다가 상기 전압조정기(44)로 방전하는 과정을 되풀이하여 직류전압 공급회로(40)의 출력단자에서 전압이 상승되는 것을 억제한다.

단계 S5의 정상속도 판별단게에서는 이와 같이 세탁모터(54)로부터 발생한 역기전력을 상기 커패시터(C1)에 축적하여 상기 전압조정기(44)로 방전함으로써 상기 세탁모터(54)의 회전속도 제어가 더욱 빨리 이루어진다.

S6에서는 상기 세탁모터(54)의 회전속도가 소정의 회전속도에 이르면 세탁모터(54)의 회전수를 감지하는 홀센서(56)로부터 출력된 정상복귀신호가 제어수단(70)에 입력된다. 상기 제어수단(70)에 입력된 정상복귀신호에 의해 제어수단(70)은 상기 전압제한회로(30)를 턴온시킨다.

상기 전압제한회로(30)가 턴온되면 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 상기 전압제한회로(30)의 턴온에 의해 전압강하없이 상기 브리지다이오드(42)에 공급된다. 상기 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 전압강하가 이루어지지 않고 상기 브리지다이오드(42)와 상기 커패시터(C1)를 거쳐 상기 인버터(52)에 정상적인 220V교류전압을 공급시켜 상기 세탁모터(54)를 정상 구동된다. 또한, 과전류를 검출하는 과전류 검출회로(68)가 직류전압 공급회로의 출력단자에 위치하며 만약 과전류가 검출되면 상기 과전류 검출회로(68)로부터 이상신호를 출력한다. 상기 출력된 이상신호는 상기 제어수단(70)에 입력되고, 상기 제어수단(70)에 의해 상기 전압제한회로(30)가 턴오프 된다.

상기 전압제한회로(30)가 턴오프되면 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 저항(R1)에 의해 전압강하된다. 이하 상기와 같은 과정이 과전류가 정상전류 상태로 돌아올 때까지 계속 반복된다.

또한, 기타 에러 검출회로(66)로부터 출력된 신호로도 상기와 같은 제어과정을 거쳐 드럼세탁기를 안전하게 정상상태로 복귀시킨다.

단계 S7의 정상전압 공급단계에서는 사용자가 원하는 세탁행정이 끝나면 세탁을 종료하고 세탁이 끝나지 않으면 세탁모터 구동단계인 단계S1으로 되돌아 간다. 도 4A는 본 발명의 일실시예에 의한 트럼세탁기의 안전제어 방법에 있어서 a점에서의 전압과 시간관계를 나타낸 그래프이고, 4B는 b점에서의 세탁모터 회전속도와 시간관계를 나타낸 그래프이고, 4C는 C점에서의 전압제한회로와 시간관게를 나타낸 그래프이다.

도4A, 4B 4C에 도시된 바와 같이, T0 시간에 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압이 인가되고 드럼세탁기로부터 에러가 발생하지 않으면 정상 동작한다. 상기 에러가 발생하지 않을 경우(T0~T1) 전압제한회로(30)가 턴온된 상태이므로 외부의 교류전원으로부터 공급되는 220V교류전압에 의해 220V직류전압이 출력되고, 상기 안정된 220V직류전압의 출력에 의해 세탁모터(54)가 일정한 회전속도로 구동된다. 드럼세탁기의 이상 발생으로 T1시간에 과전압이 발생하면 세탁모터(54)가 과속회전하여 상기 홀센서(56)로부터 출력된 이상신호가 제어수단(70)에 입력되고, 상기 제어수단(70)의 제어신호에 의해 전압제한회로(30)는 턴오프된다.

상기 전압제한회로(30)의 턴오프에 의해 220V교류전압은 전압강하(T1~T2)되고 상기 전압강하에 따라 세탁모터(54)의 회전속도도 감소(T1~T2)한다. 상기 시간(T1~T2)동안 상기 커패시터(C1)와 상기 전압조정기(44)에 의해 세탁모터(54)로부터 발생되는 역기전력을 충전하고 방전하는 과정을 되풀이한다. 상기 충전과 방전시간동안 세탁모터(54)는 급속제동된다. T2시간에 상기 세탁모터(54)가 소정의 회전속도가 되면 홀센서(56)로부터 출력된 정상복귀신호를 상기 제어수단(70)에 입력하고, 상기 제어수단(70)은 상기 전압제한회로(30)를 턴온시켜 정상적인 220V교류전압을 다시 공급한다. 상기 220V교류전압이 정상 공급되면 세탁모터(54)가 정상속도로 복귀된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 인버터에 의해 구동되는 드럼세탁탁기에 신뢰성과 작업성을 충분히 확보할 수 있는 장치로서 종래의 정전압회로 및 정류콘덴서의 용량을 충분히 키우는 방법에 비해서 가격 및 작업성등에서 뛰어나고 드럼세탁기의 이상상태 발생시 신뢰성있게 대응 할 수 있는 장치이다. 특히 드럼세탁기의 이상상태 발생시 종래의 드럼세탁기는 방전회로나 역상제동수단을 이용하여 세탁모터를 제어하였는데 본 발명은 세탁모터의 제동에 의해 발생하는 역기전력을 커패시터를 거쳐 전압조정기로 방전함으로써 직류전압 공급회로의 출력단자 전압의 상승을 억제시켜 세탁모터의 급제동을 가능케 하고 세탁모터에서 발생하는 역기전력을 각부의 제어회로와 GATE구동회로의 전원으로 사용하고 나머지 전원은 방전시키므로써 인버터의 급속한 전류변화나 방전회로에 의한 발열문제를 해결할 수 있고 안전하게 세탁모터를 구동시킬 수 있는 매우 뛰어나 효과가 있다.

도 1은 종래의 드럼세탁기에 있어서, 제어회로 블럭도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기 안전제어장치에 있어서, 제어회로 블럭도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기의 안전제어방법에 있어서, 제어흐름도,

도 4A는 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기의 안전제어방법에 있어서, a점에서의 전압과 시간의 관계를 나타낸 그래프,

도 4B는 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기의 안전제어방법에 있어서, b점에서의 세탁모터 회전속도와 시간의 관계를 나타낸 그래프,

도 4C는 본 발명의 일실시예에 의한 드럼세탁기의 안전제어방법에 있어서, c점에서의 전압제한 회로와 시간의 관계를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명*

30 : 전압제한회로 40 : 직류전압 공급회로

42 : 브리지다이오드 44 : 전압조정기

50 : 세탁조 구동수단 52 : 인버터

54 : 세탁모터 56 : 홀센서

60 : 세탁조 62 : 키입력수단

64 : 디스플레이부 66 : 기타 에러 검출회로

68 : 과전류 검출회로 70 : 제어수단

Claims (3)

1. 세탁모터의 회전을 제어하는 제어수단과, 직류전압 공급회로로부터 출력된 직류전압을 받음과 동시에 상기 제어수단으로부터 출력된 제어신호를 받아서 세탁 모터에 구동전압을 출력하는 인버터에 있어서; 외부의 교류전원으로부터 공급되는 교류전압을 받아서 상기 제어수단에 직류전압을 출력하는 직류전압 공급회로와, 상기 세탁모터가 과속으로 회전할 경우 과속을 홀센서로부터 검출하여 외부의 교류전원으로부터 상기 직류전압 공급회로에 공급되는 교류전압을 상기 제어수단에서 출력된 제어신호에 따라 감소시키는 전압제한회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 드럼세탁기의 안전 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전압제한 회로는 상기 제어수단에서 출력된 제어신호에 따라 턴온/턴오프 되는 트라이악(T1)과,

   상기 트라이악(T1)의 턴온/턴오프에 따라 상기 직류전압 공급회로의 브리지 다이오드(42)에 차단/접속되는 저항(R1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 드럼세탁기의 안전제어장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 직류전압 공급회로는 외부의 교류전원으로부터 공급되는 전원을 주기파전압으로 변화시키는 브리지다이오드(42)와,

   상기 브리지다이오드(42)로부터 출력된 주기파전압을 평활화시켜 직류전압으로 변화시키는 커패시터(C1)와,

   상기 커패시터(C1)로부터 출력된 직류전압을 받아서 상기 제어수단에 일정한 크기의 직류전압을 공급하는 전압조정기(44)로 이루어진 것을 특징으로 하는 드럼세탁기의 안전제어장치.

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