KR20000025264A

KR20000025264A - 세탁기의 포량감지방법

Info

Publication number: KR20000025264A
Application number: KR1019980042269A
Authority: KR
Inventors: 라인환; 우경철
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-05-06
Also published as: KR100282146B1

Abstract

본 발명은 세탁기의 포량감지방법에 관한 것으로, 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 세탁조가 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.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로,

포를 투입하고 전원을 인가하여 모터를 구동한 후, 가속시간을 측정하는 제1 단계와; 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 상기 제1 단계에서 측정된 가속시간에 따른 포량을 판정하는 제2 단계와; 모터의 알피엠이 기준 알피엠에 도달하면 모터에 공급되는 전원을 차단하여 오프시킨 후, 알피엠이 감쇠하는 구간을 나누어 각각 기구적 특성이 강한 초기 여력시간(이하 "제1 여력시간"이라 함)과 포량특성이 강한 나머지 여력시간(이하 "제2 여력시간"이라 함)을 측정하는 제3 단계와; 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 상기 제3 단계에서 측정된 제2 여력시간에 따른 포량을 측정하는 제4 단계와; 기 설정한 보상 테이블을 참조하여 상기 측정된 제1 여력시간에 따른 보상값을 결정하는 제5 단계와; 상기 제2 단계와 제4 단계 및 제5 단계에서 결정된 각 포량값 및 보상값을 이용하여 최종적인 포량을 결정하는 제6 단계로 이루어진 방법을 제공하여 세탁물의 양을 더욱 세분화하고, 이 세분된 포량에 따라 수위를 설정함으로써, 물 및 전기량 등의 에너지를 절약할 수 있고, 정확한 포량에 따라 세제를 사용함으로써, 환경오염을 방지하며, 또한 포량보다 적은 수위의 물로 세탁하는 경우가 없어져 세탁물의 손상 및 엉킴을 방지되는 효과가 있다.

Description

세탁기의 포량감지방법

본 발명은 세탁기의 포량감지방법에 관한 것으로, 특히 모터와 세탁통이 직접 연결된 세탁기(이하 "Direct Drive 방식 세탁기"라 함)의 세탁시 포량의 감지에 있어서, 모터를 기준 알피엠(rpm)까지 가속시킨 후, 모터에 공급되는 전원을 오프하는 방법으로 얻어지는 가속시간과 여력시간을 이용하여 세탁기의 포량을 감지하는 방법에 관한 것이다.

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.

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.

일반적으로, 종래의 Direct Drive 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 세탁조(12)와 일체로 펄세이터(13)가 형성되고, 상기 세탁조(12)내의 상단 내주면에는 탈수시 발생되는 진동을 저감시키기 위한 유체 밸런서(미도시)가 설치된다.

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.

이와 같이 구성된 종래 장치의 동작 과정을 첨부한 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

포량 감지를 위한 방법으로는 도 2에 도시된 바와 같이 BLDC 모터(14)의 기동시 특성과 여력시 특성을 혼합하여 포량을 감지하는데, 도 2a는 기준 PWM 듀티(Duty)값을 설정한 후 PWM 듀티값을 변화시키면서 BLDC 모터(14)를 구동시켜 상기 기준 PWM 값에 도달하면 그때의 모터 속도를 측정하고, 상기 BLDC 모터(14)를 오프한 후 일정 시간이 지난 다음 그때의 RPM 값을 측정하는 포의 무게에 따라 기준 PWM 듀티값에 도달했을 시 RPM의 차이와 여력시 RPM변화 곡선의 차이를 이용하는 방법이며, 도 2b는 모터 구동 시점 후, 세탁조(12)가 일정시점 회전시까지 걸리는 시간과 기준 PWM 값에 도달했을 시(정상구간 시) 그때의 RPM 값을 이용하는 방법이 있다.

도 3은 도 1에서 BLDC 모터의 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)를 통해 가변 주파수, 가변 전압으로 바꾸어주는 인버터(23)와; 상기 인버터(23)를 제어하는 인버터 제어부(24)와; 상기 인버터(23)의 제어에 따라 구동되는 BLDC 모터(25)와; 상기 BLDC 모터(25)의 위치 및 속도를 계산하는 위치센서(26)로 구성되며, 도 4는 도 3에서 인버터와 BLDC 모터의 등가 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 전력스위칭소자(PS1∼PS6), DC링크 전압, 프리윌링 다이오드(Free Wheeling Diod)(D1∼D6) 특성 및 BLDC 모터 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.

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 세탁조가 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.

모터를 기준 알피엠(rpm)까지 가속시킨 후, 모터에 공급되는 전원을 오프하는 방법으로 얻어지는 가속시간과 여력시간을 이용하여 세탁기의 포량을 감지하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 Direct Drive 방식 세탁기의 구성을 개략적으로 보인 종단면도.

도 2는 도 1에서 이용하는 포량감지를 위한 방법을 보인 그래프.

도 3은 도 1에서 BLDC 모터의 구성을 보인 블록도.

도 4는 도 3에서 인버터와 BLDC 모터의 등가 회로도.

도 5는 본 발명의 동작 흐름도.

도 6은 본 발명에 적용되는 포량감지 원리를 나타낸 그래프.

도 7은 본 발명의 포량 센싱구간을 나타낸 그래프.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 본체 11 : 외조

12 : 내조 13 : 펄세이터

14, 25 : BLDC 모터 15 : 모터 축

0 : 3상 교류전원 21 : 정류부

22 : 커패시터 23 : 인버터

24 : 인버터 제어부 26 : 위치센서

PS1∼PS6 : 전력스위칭소자 D1∼D6 : 프리윌링 다이오드

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 세탁기의 포량감지방법은, 포를 투입하고 전원을 인가하여 모터를 구동한 후, 가속시간을 측정하는 제1 단계와; 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 상기 제1 단계에서 측정된 가속시간에 따른 포량을 판정하는 제2 단계와; 모터의 알피엠이 기준 알피엠에 도달하면 모터에 공급되는 전원을 차단하여 오프시킨 후, 알피엠이 감쇠하는 구간을 나누어 각각 기구적 특성이 강한 초기 여력시간(이하 "제1 여력시간"이라 함)과 포량특성이 강한 나머지 여력시간(이하 "제2 여력시간"이라 함)을 측정하는 제3 단계와; 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 상기 제3 단계에서 측정된 제2 여력시간에 따른 포량을 측정하는 제4 단계와; 기 설정한 보상 테이블을 참조하여 상기 측정된 제1 여력시간에 따른 보상값을 결정하는 제5 단계와; 상기 제2 단계와 제4 단계 및 제5 단계에서 결정된 각 포량값 및 보상값을 이용하여 최종적인 포량을 결정하는 제6 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 포량감지 원리를 도 6을 참조하여 설명하면 종래 동일 세트(set)에 대해서는 포량감지율이 좋으나 대량 생산시에 각 외란 편차에 의해 포량감지 데이터의 차이가 발생하여 동일 포량 데이터로 포량감지를 하기에는 적당치 않은 문제점을 개선하기 위하여 전기적 특성이 강한 외란으로 작용하는 가속구간과 전기적 외란에 강하고 포량별 데이터 특성이 좋은 여력특성을 이용하여(가속 특성과 여력 특성간의 상관관계를 이용한다) 최적의 포량감지를 하도록 한다. 즉, 세트에 포를 투입하여 가속하는데 걸리는 시간이 짧으면 여력시간은 이와 반대로 길어지고(이하 "제1 조건"이라 함), 가속하는데 걸리는 시간이 길어지면 여력시간은 반대로 짧아진다(이하 "제2 조건"이라 함). 그러므로 상기 두 조건을 이용하여 발생하는 산포를 보상할 수 있다.

예를 들어 2㎏의 포량을 투입한 후, 상기 제1 조건으로 포량을 판정하면 가속시간에 의한 포량은 3㎏으로 판정되고, 여력시간에 의한 포량은 1㎏으로 판정되어 이 두 포량의 합을 가지고 평균을 내어 최종 포량값으로 결정하면 투입된 포량의 무게와 동일하게 되며, 상기 제2 조건으로 포량을 판정하면 가속시간에 의한 포량은 1㎏으로 판정하고, 여력시간에 의한 포량은 3㎏으로 판정되어 이 두 포량의 합을 가지고 평균을 내어 최종 포량값으로 결정하면 상기와 마찬가지로 투입된 포량의 무게와 동일하게 된다. 이와 같은 원리를 이용하여 본 발명에 따른 실제 포량감지방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 동작 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 포량 센싱구간을 나타낸 그래프로서, 이에 도시한 바와 같이 포를 투입하고 전원을 인가하여 모터를 구동한 후, 모터의 알피엠을 기준 알피엠까지 가속시키는데 걸리는 시간(t1, 이하 "가속시간"이라 함)을 측정하여 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 측정된 가속시간(t1)에 따른 포량(P1)을 판정하며, 모터의 알피엠이 기준 알피엠에 도달하면 모터에 공급되는 전원을 차단하여 오프시킨 후, 기준 알피엠에서 소정의 상한 알피엠까지 감쇠하는 시간(t2, 이하 "제1 여력시간"이라 함)과 상기 상한 알피엠에서 하한 알피엠까지 감쇠하는 시간(t3, 이하 "제2 여력시간"이라 함)을 각각 측정하여 기 설정한 포량 테이블 및 보상 테이블을 각각 참조하여 측정된 제1,2 여력시간(t2, t3)에 따른 보상값(P2) 및 포량(P3)을 각각 결정한다. 이 후 상기 제2 여력시간(t3)에 의한 포량값(P3)과 가속시간(t1)에 의한 포량값(P1)의 차이가 소정의 기준값(예를 들어 2㎏) 이하인가를(P3 - P1≤2) 판단하여 이 판단결과 기준값(2㎏) 이하이면 두 포량값의 평균(P = (P1 + P3) / 2)으로 포량(P)을 최종 결정하고, 기준값(2㎏) 이상이면 상기에서 결정된 보상값에 의한 포량값(P4)과 가속시간에 의한 포량값의 평균(P = (P1 + P4) / 2)으로 포량(P)을 최종 결정한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 세탁기의 포량감지방법은 세탁물의 양을 더욱 세분화하여 이 세분된 포량에 따라 수위를 설정함으로써, 물 및 전기량 등의 에너지를 절약할 수 있고, 정확한 포량에 따라 세제를 사용함으로써, 환경오염을 방지하며, 또한 포량보다 적은 수위의 물로 세탁하는 경우가 없어져 세탁물의 손상 및 엉킴을 방지되는 효과가 있다.

Claims

포를 투입하고 전원을 인가하여 모터를 구동한 후, 가속시간을 측정하는 제1 단계와; 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 상기 제1 단계에서 측정된 가속시간에 따른 포량을 판정하는 제2 단계와; 모터의 알피엠이 기준 알피엠에 도달하면 모터에 공급되는 전원을 차단하여 오프시킨 후, 알피엠이 감쇠하는 구간을 나누어 각각 기구적 특성이 강한 초기 여력시간(이하 "제1 여력시간"이라 함)과 포량특성이 강한 나머지 여력시간(이하 "제2 여력시간"이라 함)을 측정하는 제3 단계와; 기 설정한 포량 테이블을 참조하여 상기 제3 단계에서 측정된 제2 여력시간에 따른 포량을 측정하는 제4 단계와; 기 설정한 보상 테이블을 참조하여 상기 측정된 제1 여력시간에 따른 보상값을 결정하는 제5 단계와; 상기 제2 단계와 제4 단계 및 제5 단계에서 결정된 각 포량값 및 보상값을 이용하여 최종적인 포량을 결정하는 제6 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
제1항에 있어서, 상기 가속시간은 세탁통이 일정 시간동안 회전하는 데 걸리는 시간(즉, 모터의 알피엠을 기준 알피엠까지 가속시키는데 걸리는 시간)으로 하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 여력시간은 기준 알피엠에서 소정의 상한 알피엠까지 감쇠하는 시간으로 하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 여력시간은 소정의 상한 알피엠에서 하한 알피엠까지 감쇠하는 시간으로 하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
제1항에 있어서, 상기 제6 단계는 상기 제2 여력시간에 의한 포량값과 가속시간에 의한 포량값의 차이가 소정의 값 이하인가를 판단하는 단계와; 상기 단계의 판단결과에 따라 제2 여력시간에 의한 포량값과 가속시간에 의한 포량값의 차이가 소정의 기준값 이하이면 두 포량값의 평균으로 포량을 최종 결정하고, 기준값 이상이면 상기 제5 단계에서 결정된 보상값에 의한 포량값과 가속시간에 의한 포량값의 평균으로 포량을 최종 결정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
제5항에 있어서, 상기 최종 포량판정을 위한 기준값(제2 여력시간에 의한 포량값과 가속시간에 의한 포량값의 차이)을 2㎏으로 하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.