KR101301492B1 - 세탁기 및 그 포량 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기 및 그 포량 감지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 세탁기는 BLDC모터의 권선에 제1전류패턴 및 제2전류패턴을 순차적으로 인가하고, 상기 BLDC모터의 권선을 흐르는 전류의 변화량을 감지하고, 상기 전류의 변화량 및 세탁물의 무게 데이터에서 세탁물의 무게를 확인한다.

Description

세탁기 및 그 포량 감지 방법{A washer and method to detect laundry amount}

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기를 도시한 회로도이다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 포량 감지 방법을 도시한 흐름도이다.

도3은 도1의 메모리에 저장되는 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 예시한 그래프이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10:정류부 20:인버터

30:BLDC모터 권선 40:구동부

50:레벨쉬프트부 60:제어부

70:메모리 80:입력부

90:션트저항

본 발명은 세탁기 및 그 포량 감지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁조를 회전시키는 BLDC모터의 전류 변화량을 감지하여 세탁물의 무게를 확인하는 세탁기 및 그 포량 감지 방법에 관한 것이다.

세탁기는 물과 세탁물을 마찰시켜 세탁물의 불순물을 제거하는 장치로, 세탁행정을 수행하기 전에 세탁조에 투입된 세탁물의 무게를 파악하는 작업이 선행된다. 세탁물의 무게는 다양한 방법으로 확인할 수 있는데, 그 중 하나가 대한민국 공개특허공보 특2001-36904호(세탁기의 포량감지방법)에 개시된 방법이다.

특2001-36904호의 세탁기는 세탁조를 회전시키는 세탁모터와, 세탁모터에 부착되어 세탁조의 회전속도 및 회전방향을 감지하는 홀센서(hall sensor)와, 세탁모터의 내부온도를 측정하는 온도센서를 가진다. 이 때, 홀센서 및 온도센서의 출력신호는 마이컴으로 입력되고, 마이컴은 입력된 신호에 따라 구동부를 제어하여 세탁모터를 동작시켰다.

전술한 세탁기는 포량 감지 신호가 입력되면 세탁모터의 회전자를 특정위치로 회전시키고, 세탁모터를 다시 구동시켜 특정회전이 이루어지는데까지 소요되는 가속시간을 측정하고, 앞서 측정된 가속시간과 세탁모터의 현재온도를 이용하여 포량을 산출하였다. 또한, 가속시간은 홀센서에서 출력되는 펄스파의 수를 카운트하여 산출하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 세탁기 포량 감지 방법은 가속시간을 산출하기 위해 홀센서를 이용할 수 밖에 없으므로 홀센서를 갖지 않는 BLDC모터가 설치된 세탁 기에서는 사용될 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 BLDC모터의 권선을 흐르는 전류의 변화량을 감지하여 세탁물의 무게를 감지하는 세탁기 및 그 포량 감지 방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 BLDC모터의 권선에 제1전류패턴 및 제2전류패턴을 순차적으로 인가하고, 상기 BLDC모터의 권선을 흐르는 전류의 변화량을 감지하고, 상기 전류의 변화량 및 세탁물의 무게 데이터에서 세탁물의 무게를 확인한다.

또한, 상기 제1전류패턴은 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각으로 만드는 전류패턴이고, 상기 제2전류패턴은 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각 보다 큰 제2전기각으로 만드는 전류패턴이다.

또한, 상기 전류의 변화량은 상기 제2전류패턴의 인가시에 감지한다.

또한, 정류부에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 BLDC모터의 권선에 공급하는 인버터와, 상기 인버터와 그라운드 사이에 연결된 션트저항과, 상기 션트저항에 걸리는 전압을 증폭하는 레벨 쉬프트부와, 상기 권선을 흐르는 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 저장하는 메모리와, 상기 레벨 쉬프트부에서 출력되는 전압의 변화량에 기초하여 상기 권선을 흐르는 전류의 변화량을 연산하고, 상기 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 이용하여 세탁물의 무게를 파악 하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 BLDC모터의 권선에 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각으로 만드는 제1전류패턴, 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각 보다 큰 제2전기각으로 만드는 제2전류패턴이 순차적으로 인가되게 하고, 상기 제2전류패턴의 인가시에 상기 레벨 쉬프트부에서 출력되는 전압의 변화량을 체크하여 상기 전류의 변화량을 연산한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부(10)와, 직류전원을 교류전원으로 변환하여 세탁조(미도시)를 회전시키는 BLDC모터의 권선(30)에 공급하는 인버터(20)와, 인버터(20)를 구동하는 구동부(40)를 포함한다.

인버터(20)는 3상 Y결선 BLDC모터의 권선(또는 각 상)(30)에 교류전원을 인가하거나 차단하는 스위치 역할을 하는 6개의 트랜지스터를 가지며, 6개의 트랜지스터는 2개씩 직렬연결되고, 각 직렬연결된 가지가 다시 서로 병렬연결된다. 구동부(40)는 인버터(20)의 각 트랜지스터를 온 또는 오프시켜 BLDC모터의 각 상에 공급되는 교류전원을 조절할 수 있다.

본 발명의 세탁기는 전술한 구성요소외에 인버터(20) 및 그라운드 사이에 연결된 션트저항(90)과, 션트저항(90)에 걸리는 전압을 증폭하는 레벨쉬프트부(50)와, 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 저장하는 메모리(70)와, 사용자가 제어명령을 입력할 수 있게 마련된 입력부(80)와, 구동부(40) 등을 제어하는 제어 부(60)를 더 포함한다.

션트저항(90)의 일단은 각 직렬연결 가지의 트랜지스터 중에서 아래쪽 트랜지스터의 에미터 단자(단, 인버터(20)의 트랜지스터가 NPN형 트랜지스터일 때)와 연결되며, 션트 저항(90)의 타단은 그라운드에 연결된다.

전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터는 세탁물의 무게와 BLDC모터의 권선(30)을 흐르는 전류의 변화량과의 관계를 나타낸다. 세탁조에 투입된 세탁물의 무게가 다르면 인버터(20)에서 제1 및 제2전기패턴을 BLDC모터의 권선(30)으로 공급할 때 BLDC모터의 권선(30)을 흐르는 전류의 변화량이 달라진다. 이 때 제1전류패턴은 BLDC모터의 전기각이 45ㅀ가 되도록 하는 전류패턴이고, 제2전류패턴은 BLDC모터의 전기각이 90ㅀ가 되도록 하는 전류패턴이다.

전류의 변화량은 제1전류패턴이 BLDC모터의 권선(30)에 인가되고, 제2전류패턴이 BLDC모터의 권선(30)에 공급될 때 측정된다. 제1전류패턴의 인가 후 제2전류패턴의 인가시에 전기각은 45ㅀ가 증가되어 전기각의 상승폭은 동일하지만, 세탁조를 구동하는 BLDC모터의 권선(30)을 흐르는 전류는 세탁조에 투입된 세탁물의 무게에 따라 달라진다.

따라서 세탁조에 투입되는 세탁물의 무게를 변화시키면서 제1 및 제2전류패턴을 인가하고, 제2전류패턴의 인가시 BLDC모터의 권선(30)을 흐르는 전류의 변화량을 측정하면 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 얻을 수 있다.

본 출원인의 실험 및 시뮬레이션 결과에 따르면 전술한 전류의 변화량은 도3에 도시한 바와 같이 세탁물의 무게에 반비례한다. 도3에서 X축은 세탁물의 무게이 고, Y축은 전류 변화량이다. 본 발명에서는 도3에 예시한 것과 같은 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 사용한다.

BLDC모터의 권선(30)을 흐르는 전류의 변화량은 레벨쉬프트부(50)의 출력을 이용하여 산출된다. 제2전류패턴의 인가시 6개의 트랜지스터 중에서 2개의 트랜지스터가 온 되고, 전류는 온 된 하나의 트랜지스터를 지나 BLDC모터의 2개의 상을 거치고 온 된 나머지 트랜지스터를 지나 션트저항(90)으로 흐른다. 그러면 션트저항(90)에는 흐르는 전류에 비례하는 전압이 걸리고, 레벨쉬프트부(50)는 이 전압을 증폭하여 제어부(60)로 출력한다. 따라서, 제어부(60)는 레벨쉬프트부(50)에서 출력되는 전압의 변화량에서 BLDC모터의 권선(30)을 흐르는 전류의 변화량을 확인할 수 있다.

제어부(60)는 제1 및 제2전류패턴의 인가시간과, 제1 및 제2전류패턴의 인가를 위해 온 시켜야 할 트랜지스터와 오프시켜야 할 트랜지스터를 규정한 인버터 구동 데이터를 미리 저장하고 있다.

이하에서는 도2 및 도3을 참조하여 본 발명의 일실시에에 따른 세탁기의 포량 감지 방법을 설명한다. 사용자가 세탁물을 세탁조에 투입하고, 세탁명령을 입력하면 제어부(60)는 구동부(40)를 제어하여 BLDC모터의 권선(30)에 제1전류패턴이 인가되도록 한다. BLDC모터의 권선(30)에 제1전류패턴이 인가되면 BLDC모터의 회전자는 BLDC모터의 전기각이 45ㅀ가 되는 위치에 파킹(parking)된다(100).

다음으로 제어부는 BLDC모터의 권선(30)에 제2전류패턴이 인가되도록 구동부(40)를 제어한다. BLDC모터의 권선(30)에 제2전류패턴이 인가되면 BLDC모터의 회 전자는 BLDC모터의 전기각이 90ㅀ가 되는 위치에 파킹된다(102).

한편, 제어부(60)는 제2전류패턴을 인가하면서 레벨쉬프트부(50)의 출력 전압 변화량을 추적한다. 그리고, 제2전류패턴의 인가가 완료되면 레벨쉬프트부(50)의 출력전압 변화량에서 BLDC모터의 권선(30)에 흐르는 전류의 변화량을 산출한다(104). 다음으로 제어부(60)는 메모리(70)에 저장된 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 참고하여 세탁조에 투입된 세탁물의 무게를 확인한다(106).

세탁물의 무게가 확인되면 제어부(60)는 세탁물의 무게에 상응하는 전류를 BLDC모터의 권선(30)에 공급하여 BLDC모터를 기동시킨다. 이 때, 제어부(60)는 세탁물의 무게에 따라 BLDC모터의 권선(30)에 인가할 전류 데이터를 미리 저장하고 있는 것이 바람직하다.

BLDC모터의 기동 후 BLDC모터의 분당회전수가 30RPM에 이르면 제어부(60)는 레벨쉬프트부(50)의 출력전압을 체크하여 BLDC모터의 회전자 위치(또는 전기각)를 파악하고, BLDC모터의 분당회전수가 목표 회전수에 도달하도록 구동부(40)를 제어한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 BLDC모터의 권선을 흐르는 전류의 변화량을 추적하여 세탁물의 무게를 감지하므로 홀센서가 없는 BLDC모터를 장착한 세탁기에서도 세탁물의 무게를 감지할 수 있게 한다.

Claims (5)

1. BLDC모터의 권선에 제1전류패턴 및 제2전류패턴을 순차적으로 인가하고,

   상기 BLDC모터의 권선을 흐르는 전류의 변화량을 감지하고,

   상기 전류의 변화량 및 세탁물의 무게 데이터에서 세탁물의 무게를 확인하는 세탁기의 포량 감지 방법
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1전류패턴은 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각으로 만드는 전류패턴이고, 상기 제2전류패턴은 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각 보다 큰 제2전기각으로 만드는 전류패턴인 세탁기의 포량 감지 방법
3. 제1항에 있어서,

   상기 전류의 변화량은 상기 제2전류패턴의 인가시에 감지하는 세탁기의 포량 감지 방법
4. 정류부에서 출력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 BLDC모터의 권선에 공급하는 인버터와,

   상기 인버터와 그라운드 사이에 연결된 션트저항과,

   상기 션트저항에 걸리는 전압을 증폭하는 레벨 쉬프트부와,

   상기 권선을 흐르는 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 저장하는 메모리와,

   상기 레벨 쉬프트부에서 출력되는 전압의 변화량에 기초하여 상기 권선을 흐르는 전류의 변화량을 연산하고, 상기 전류의 변화량 및 세탁물 무게 데이터를 이용하여 세탁물의 무게를 파악하는 제어부를 포함하는 세탁기
5. 제4항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 BLDC모터의 권선에 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각으로 만드는 제1전류패턴, 상기 BLDC모터의 전기각을 제1전기각 보다 큰 제2전기각으로 만드는 제2전류패턴이 순차적으로 인가되게 하고, 상기 제2전류패턴의 인가시에 상기 레벨 쉬프트부에서 출력되는 전압의 변화량을 체크하여 상기 전류의 변화량을 연산하는 세탁기

Images