KR20070025056A - 세탁기 및 그 언밸런스 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 세탁기는 세탁물을 수용하는 회전 터브; 상기 회전 터브를 회전시키기 위한 세탁 모터; 상기 세탁 모터의 속도를 검출하여 모터 속도 신호를 출력하는 모터속도 검출부; 및 상기 모터 속도 신호의 속도 리플에 기초하여 연산한 언밸런스 레벨에 따라 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 세탁 모터를 제어하는 제어부를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 세탁기의 언밸런스 검출방법은 상기 회전 터브를 회전시키기 위하여 세탁 모터를 구동하고, 상기 세탁 모터의 속도를 검출하여 모터 속도 신호를 출력하며, 상기 모터 속도 검출에 의한 모터 속도 신호의 속도 리플을 추출하고, 상기 추출한 속도 리플을 연산하여 순수한 언밸런스 레벨을 검출하고, 및 상기 검출한 언밸런스 레벨과 기준값을 비교하여 상기 회전 터브의 언밸런스 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 모터 속도 신호에서 속도 리플을 추출하여 언밸런스 발생 여부를 판단함으로써 언밸런스 판단의 신뢰도를 높일 수 있으며, 모터 속도를 구동하는 동안 실시간으로 언밸런스 발생 여부를 판단함으로써 전체 탈수 운전 시간을 단축할 수 있다.

Description

세탁기 및 그 언밸런스 검출방법{Washing Machine And Unbalance Detection Method Thereof}

도 1a는 회전 터브 안의 세탁물이 한쪽으로 뭉쳐져 있는 언밸런스 상태이고, 도 1b는 회전 터브 안의 세탁물이 고르게 배치된 밸런스 상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 기존의 언밸런스 검출 방법을 설명하기 위한 모터의 속도 그래프이다.

도 3은 언밸런스 검출구간에서의 실제 모터 속도, 실제 평균 속도 및 계산된 평균 속도를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 세탁기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 5는 도 4의 제어부의 상세한 구성을 나타낸 블록도이다.

도 6은 언밸런스 상태와 밸런스 상태에서 본 발명에 따른 모터속도 검출부에 의해 검출된 모터 속도신호를 각각 나타내는 도면이다.

도 7은 언밸런스 상태와 밸런스 상태에서 본 발명에 따른 속도리플 검출부에 의해 검출된 속도 리플를 각각 나타내는 도면이다.

도 8은 언밸런스 상태와 밸런스 상태에서 본 발명에 따른 절대값 연산부에 의해 연산된 신호를 각각 나타내는 도면이다.

도 9는 언밸런스 상태와 밸런스 상태에서 본 발명에 따른 언밸런스 레벨 검 출부에 의해 검출된 언밸런스 레벨을 각각 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명에 따라 언밸런스 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

21 : 속도 리플 추출부

22 : 절대값 연산부

23 : 언밸런스 레벨 검출부

24 : 언밸런스 판단부

본 발명은 회전 터브의 언밸런스 검출 방법을 개선하기 위한 세탁기 및 그 언밸런스 검출방법에 관한 것이다.

세탁기는 세탁물을 수용하는 회전 터브(rotation tub)를 회전하기 위한 세탁모터를 구비한다. 세탁과 헹굼 및 탈수 등 일련의 세탁 동작을 전반적으로 제어하는 컨트롤러가 세탁모터의 회전수를 제어하도록 하고 있다.

회전 터브의 고속 회전에 의하여 원심력을 이용하여 탈수하는 경우, 도 1a와 같이 세탁물이 한 쪽으로 뭉쳐져 있는 언밸런스 상태에서는 회전 터브가 심하게 흔들려서 소음을 유발한다. 소음 억제를 위해서, 도 1b와 같이 세탁물이 고르게 배치되어 있는 밸런스 상태에서 탈수 운전하는 것이 바람직하다.

언밸런스에 의하여 소음이 발생하는 문제점 뿐만 아니라 세탁물이 뭉쳐진 상 태로 탈수하는 경우 탈수 효율이 저하되고 세탁물의 구김이 발생하게 되므로, 탈수 운전 초기에 언밸런스를 검출하여 대처하도록 하고 있다.

기존에는 모터 속도의 변동분을 이용하여 언밸런스를 검출하는 방법이 개발되었다.

모터 속도를 가변하는 동안에는 모터 속도의 변동분이 순시적으로 변화하기 때문에 모터 속도 변동분을 측정하기 매우 어렵다, 그래서 일정 구간에서 모터 속도를 일정하게 유지한 상태에서 모터 속도 변동분을 측정하는 방법을 이용하였다.

구체적으로 살펴보면, 기존에 언밸런스를 검출하는 방법은, 도 2에 도시한 바와 같이, 모터 회전수를 증가하여 세탁물이 회전 터브 내면에 붙어 있도록 포감기를 수행하고, 이후 언밸런스 검출구간에서 모터 회전수를 일정하게 유지하며 이 구간에서 모터 속도의 변동분을 측정하고, 그 측정된 모터의 속도 변동분에 기초하여 연산한 언밸런스량에 따라 언밸런스 상태를 판단하였다.

그런데 언밸런스 검출 구간에 적용하는 모터 속도가 낮은 경우 회전 터브 안의 세탁물이 움직이게 되어 속도 센서에 의해 검출된 실제 모터 속도는 일정하게 유지되지 못하고 도 3의 실선으로 나타낸 것과 같이 변화하며, 그 모터 속도의 실제 평균속도도 도 3의 파선으로 나타낸 바와 같이 변화한다. 하지만, 측정한 모터 속도를 평균하여 얻은 계산된 평균속도는 도 3의 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 일정하다. 따라서 모터 속도 변동분은 실제와 다르게 계산된 평균 속도로부터 얻어지고, 그 결과 언밸런스 판단 에러를 유발하게 된다.

언밸런스 검출 구간에 적용하는 모터 속도를 높게 하면 회전 터브 안에 세탁 물이 달라붙어서 모터의 평균속도가 일정하게 유지되도록 하여 언밸런스 판단의 신뢰도는 확보할 수 있다. 그렇지만, 판단 결과 과도한 언밸런스가 검출하게 되는 경우 처음부터 포감기를 반복하여 밸런스 상태로 만들어 주어야 하기 때문에 탈수 운전의 전체 시간이 길어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 모터 속도 신호에서 언밸런스에 기인한 속도 리플 성분을 추출하여 언밸런스 발생 여부를 판단함으로써 언밸런스 판단의 신뢰도를 높일 수 있도록 한 세탁기 및 그 언밸런스 검출방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 모터 속도를 구동하는 동안 실시간으로 언밸런스 발생 여부를 판단함으로써 전체 탈수 운전 시간을 단축할 수 있도록 한 세탁기 및 그 언밸런스 검출방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 세탁물을 수용하는 회전 터브; 상기 회전 터브를 회전시키기 위한 세탁 모터; 상기 세탁 모터의 속도를 검출하여 모터 속도 신호를 출력하는 모터속도 검출부; 및 상기 모터 속도 신호의 속도 리플에 기초하여 연산한 언밸런스 레벨에 따라 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 세탁 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 모터를 구동하면서 실시간으로 상기 언밸런스의 발생 여 부를 판단한다.

상기 제어부는 상기 모터 속도를 가변하는 상태에서 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단한다.

상기 제어부는 상기 모터 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단한다.

상기 제어부는 상기 속도 리플을 검출하는 고역 통과 필터를 포함한다.

상기 고역 통과 필터는 상기 회전 터브의 회전 주파수 보다 1/4 미만인 컷오프 주파수를 가진다.

상기 제어부는 기구적 특성에 의한 성분을 여과하여 순수한 언밸런스 레벨을 검출하기 위한 절대값 연산부 및 저역 통과 필터를 구비한다.

상기 제어부는 상기 저역 통과 필터를 통과한 언밸런스 레벨과 기준값을 비교하여 언밸런스의 발생 여부를 판단하는 언밸런스 판단부를 더 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 세탁물을 수용하는 회전 터브의 언밸런스를 검출하기 위한 세탁기의 언밸런스 검출방법에 있어서, 상기 회전 터브를 회전시키기 위하여 세탁 모터를 구동하고; 상기 세탁 모터의 속도를 검출하여 모터 속도 신호를 출력하며; 상기 모터 속도 검출에 의한 모터 속도 신호의 속도 리플을 추출하고; 상기 추출한 속도 리플을 연산하여 순수한 언밸런스 레벨을 검출하고; 상기 검출한 언밸런스 레벨과 기준값을 비교하여 상기 회전 터브의 언밸런스 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 속도 리플의 추출은 소정 컷오프 주파수를 가지는 고역 통과 필터를 이 용한다.

상기 언밸런스 레벨 검출은 상기 속도 리플을 절대값 연산하고, 저역 통과 필터를 이용하여 절대값 연산된 신호에서 기구적 특성에 의한 성분을 여과하는 것을 포함한다.

상기 언밸런스 발생 여부를 판단한 결과 밸런스 상태이면 상기 회전 터브를 고속 회전하여 실질적인 탈수 운전을 수행한다.

상기 언밸런스 레벨 검출은 상기 회전 터브의 내면에 세탁물을 달라붙게 하는 포감기 동작과 동시에 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 세탁기의 블록도로서, 탈수 운전을 위하여 세탁모터를 구동하기 위한 구성을 나타낸 것으로 탈수 운전 뿐만 아니라 세탁과 헹굼 운전을 수행하기 위하여 도 4에 도시하지 않은 공지의 구성요소를 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 세탁기는, 도 4에 도시한 바와 같이, 탈수 운전의 설정을 포함한 사용자의 운전 명령을 입력하기 위한 입력부(10), 세탁과 헹굼 및 탈수 등 세탁기의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어부(20), 상기 제어부(20)의 제어에 따라 세탁모터(40)를 구동하기 위한 모터 구동부(30), 및 상기 세탁모터(40)의 회전수에 대응하는 모터 속도 신호를 상기 제어부(20)에 제공하기 위한 모터속도 검출부(50)를 포함한다. 여기서 모터속도 검출부(50)는 홀센서 또는 엔코더로 구현할 수 있다.

제어부(20)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 속도 리플 추출부(21)와 절대값 연산부(22)와 언밸런스 레벨 검출부(23)와 언밸런스 판단부(24) 및 모터 제어부(25)를 포함하여 구성한다.

세탁과 헹굼을 마치고 나서 탈수 운전하는 경우, 먼저 세탁물이 회전 터브 내면에 달라 붙게 하는 포감기를 수행하기 위해 세탁 모터(40)를 구동한다. 이때 회전 터브 안의 세탁물은 일반적으로 도 1a의 언밸런스 상태에 놓여지며, 회전 속도가 낮은 경우 회전 터브 안에서 세탁물이 움직인다.

세탁 모터(4)의 속도를 가변하는 도중 속도 리플 검출부(21)는 모터속도 검출부(50)로부터 제공받은 모터 속도 신호(Y1)로부터 속도 리플(Y2)를 추출한다. 여기서 속도 리플 검출부(21)는 고역 통과 필터(HPF) 또는 대역 통과 필터(BPF)를 사용하여 구현할 수 있다. 실시 예에서는 소정 컷오프 주파수(Fcut-H)를 갖는 고역 통과 필터(HPF)를 적용하며, 컷오프 주파수(Fcutoff-H)는 회전 터브의 회전 주파수(Ftub)에 대하여 1/4 미만으로 설정한다.

속도 리플 검출부(21)가 절대값 연산부(22)에 제공하는 속도 리플(Y2)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 직류 성분이 제거된 신호 파형이다.

절대값 연산부(22)는 속도 리플을 제곱(Y2*Y2)하여 0보다 큰 신호 파형(Y3)을 언밸런스 레벨 검출부(23)에 공급한다.

언밸런스 레벨 검출부(23)는 언밸런스에 의한 신호 성분 이외의 다른 성분을 제거하여 언밸런스에 의한 순수한 언밸런스 레벨(Y4)를 언밸런스 판단부(24)에 출력한다. 다른 성분은 모터 동력을 회전 터브에 전달하기 위한 벨트와 풀리 등과 같 은 기구적 특성 등으로 인하여 발생되는 성분을 의미한다. 여기서 언밸런스 레벨 검출부(23)는 소정의 컷오프 주파수(Fcut-L)를 갖는 저역 통과 필터(LPF)를 사용하여 구현할 수 있다.

언밸런스 레벨 검출부(23)가 공급하는 언밸런스 레벨(Y)은 모터의 속도 변화를 실시간으로 반영하여 나타나게 된다.

언밸런스 판단부(24)는 제공받은 언밸런스 레벨(Y)과 미리 설정한 기준값을 비교하여 언밸런스 여부를 판단한다. 그 판단 결과 밸런스 상태로 판단된 경우 예를 들어 언밸런 레벨(Y4)이 0인 경우, 세탁물이 회전 터브에 고르게 배치된 밸런스 상태로 인식하여 그에 따른 언밸런스 판단 신호를 모터 제어부(25)에 공급한다. 이에 따라 모터 제어부(25)는 모터 구동부(30)에 모터 구동신호를 출력하여 회전 터브를 고속하여 실질적인 탈수 운전을 수행한다.

본 발명에 따르면 세탁 모터를 구동하는 동안 모터 속도 신호로부터 언밸런스 레벨을 검출하므로 실시간으로 언밸런스를 판단할 수 있으며, 모터 속도 신호에서 속도 리플을 추출하여 이로부터 언밸런스 여부를 판단하는 방식을 적용하고 있으므로 언밸런스 판단 시 발생하는 판단 에러를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 속도 리플에 대하여 절대값 연산 및 저역 통과 필터를 이용하여 여과 처리하고 있으므로, 언밸런스가 아닌 기구적 특성에 기인한 언밸런스 판단 에러를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 모터 속도를 가변하여 포감기를 하면서 동시에 언밸런스 여부를 판단하고, 그 판단 결과 밸런스 상태로 인식하면 터브를 고속 회전하여 실질 적인 탈수 운전으로 바로 진입할 수 있기 때문에 전체 탈수 시간을 단축할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 세탁기의 동작을 설명한다.

세탁과 헹굼 운전을 마치고 나서 제어부(20)는 탈수 운전 모드를 설정한다(101).

이어 모터 제어부(25)는 모터 구동부(30)를 제어하여 정지된 세탁 모터(40)의 구동을 시작한다(103).

세탁 모터(40)를 구동하는 동안 모터 속도 검출부(50)는 검출한 모터 속도 신호(Y1)를 제어부(20)에 공급한다(105).

제어부(20)의 속도 리플 추출부(21)에서 모터 속도 신호에서 고주파의 속도 리플(Y2)을 추출하기 위해 회전 터브의 회전 주파수(Ftub)에 대하여 1/4 미만으로 설정된 컷오프 주파수(Fcutoff-H)를 갖는 고역 통과 필터를 통과시키고, 고역 통과 필터를 통과하면서 직류 성분이 제거된 속도 리플(Y2)를 절대값 연산부(22)에 공급한다(107).

절대값 연산부(22)에서 속도 리플(Y2)를 제곱하여 모든 신호가 0보다 큰 값을 가지도록 절대값 연산하며, 절대값 연산한 신호(Y3)를 언밸런스 레벨 검출부(23)에 공급한다(109).

언밸런스 레벨 검출부(23)에서 제공받은 신호(Y3)에서 언밸런스에 의한 순수한 성분을 남기고 다른 성분을 제거하기 위해 소정 컷오프 주파수(Fcutoff-L)를 갖는 저역 통과 필터(LPF)를 통과시키고, 저역 통과 필터를 통과하면서 여과된 순수 언밸런스 레벨을 언밸런스 판단부(24)에 공급한다(111).

언밸런스 판단부(24)에서 제공받은 언밸런스 레벨과 미리 설정한 기준값을 비교하여 언밸런스의 발생 여부를 판단하고 그 결과에 따라 모터 제어를 위한 언밸런스 판단 신호를 모터 제어부(25)에 공급한다(113).

모터 제어부(25)에서 밸런스 상태에 대응하는 언밸런스 판단신호를 제공받은 경우 회전 터브를 고속 회전하여 실질적으로 탈수 운전을 수행한다.

상술한 실시 예에서는 모터 속도를 가변하는 동안 모터 속도 신호에서 속도 리플을 추출하고 이로부터 언밸런스 여부를 판단하는 방식을 적용한 경우에 대하여 설명하고 있으나, 이러한 기술 구성은 모터를 일정한 속도로 유지하는 구간에서도 동일하게 적용하여 언밸런스 판단할 수 있다.

즉 본 발명은 모터 속도를 가변하여 포감기하면서 언밸런스 여부를 판단하는데 적용함은 물론 포감기를 마친 상태에서 언밸런스 여부를 판단하기 위하여 일정하게 모터 속도로 유지한 상태에서 속도 리플을 연산하여 언밸런스 판단할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 세탁 모터의 구동 중에 모터 속도 신호에서 속도 리플을 추출하여 언밸런스 여부를 판단하므로 실시간으로 언밸런스를 판단할 수 있고 언밸런스 판단 시 발생하는 판단 에러를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 속도 리플을 절대값 연산 및 저역 통과 필터를 이용하여 여과 처리하고 있으므로, 언밸런스가 아닌 기구적 특성에 기인한 언밸런스 판단 에러 를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 모터 속도를 가변하여 포감기를 하면서 동시에 언밸런스 여부를 판단하고, 그 판단 결과 밸런스 상태로 인식하면 터브를 고속 회전하여 실질적인 탈수 운전으로 바로 진입할 수 있기 때문에 전체 탈수 시간을 단축할 수 있다.

Claims (13)

1. 세탁물을 수용하는 회전 터브;

   상기 회전 터브를 회전시키기 위한 세탁 모터;

   상기 세탁 모터의 속도를 검출하여 모터 속도 신호를 출력하는 모터속도 검출부; 및

   상기 모터 속도 신호의 속도 리플에 기초하여 연산한 언밸런스 레벨에 따라 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 세탁 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 모터를 구동하면서 실시간으로 상기 언밸런스의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 모터 속도를 가변하는 상태에서 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 모터 속도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 회전 터브의 언밸런스의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 속도 리플을 검출하는 고역 통과 필터 를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
6. 제5항에 있어서, 상기 고역 통과 필터는 상기 회전 터브의 회전 주파수 보다 1/4 미만인 컷오프 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 세탁기.
7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 기구적 특성에 의한 성분을 여과하여 순수한 언밸런스 레벨을 검출하기 위한 절대값 연산부 및 저역 통과 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 저역 통과 필터를 통과한 언밸런스 레벨과 기준값을 비교하여 언밸런스의 발생 여부를 판단하는 언밸런스 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
9. 세탁물을 수용하는 회전 터브의 언밸런스를 검출하기 위한 세탁기의 언밸런스 검출방법에 있어서,

   상기 회전 터브를 회전시키기 위하여 세탁 모터를 구동하고;

   상기 세탁 모터의 속도를 검출하여 모터 속도 신호를 출력하며;

   상기 모터 속도 검출에 의한 모터 속도 신호의 속도 리플을 추출하고;

   상기 추출한 속도 리플을 연산하여 순수한 언밸런스 레벨을 검출하고;

   상기 검출한 언밸런스 레벨과 기준값을 비교하여 상기 회전 터브의 언밸런스 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 언밸런스 검출방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 속도 리플의 추출은 소정 컷오프 주파수를 가지는 고역 통과 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 언밸런스 검출방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 언밸런스 레벨 검출은 상기 속도 리플을 절대값 연산하고, 저역 통과 필터를 이용하여 절대값 연산된 신호에서 기구적 특성에 의한 성분을 여과하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 언밸런스 검출방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 언밸런스 발생 여부를 판단한 결과 밸런스 상태이면 상기 회전 터브를 고속 회전하여 실질적인 탈수 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 언밸런스 검출방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 언밸런스 레벨 검출은 상기 회전 터브의 내면에 세탁물을 달라붙게 하는 포감기 동작과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기의 언밸런스 검출방법.

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