KR20110091308A

KR20110091308A - 세탁물 무게 감지방법

Info

Publication number: KR20110091308A
Application number: KR1020100011082A
Authority: KR
Inventors: 김성훈; 표상연; 박재룡; 최시영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-11
Also published as: EP2354296B1; KR101462172B1; US20110192655A1; RU2484191C2; CN102146629B; CN102146629A; EP2354296A1; RU2011103056A; US8674242B2

Abstract

세탁물 무게를 감지하는 세탁물 무게 감지방법을 개시한다. 세탁물 무게 감지방법은 모터를 복수회 연속으로 정해진 구간동안 온 및 오프를 반복하여 실시하고 최종으로 모터 오프 시 모터의 역기전력에 따라 역기전력 검출부에서 출력하는 펄스를 카운트하여 세탁물 무게를 감지할 수 있다.

Description

세탁물 무게 감지방법{LAUNDRY WEIGHT SENSING METHOD}

본 발명은 세탁물의 무게를 감지하는 세탁물 무게 감지방법에 관한 것이다.

일반적으로 펄세이터를 채용한 세탁기는 펄세이터의 회전에 따라 발생하는 수류를 이용하여 세탁물을 세탁한다.

세탁기의 성능은 기본적으로 세탁력에 의해 결정된다. 하지만 세탁에 소비되는 물의 양이 많아지면, 급수와 배수에 많은 시간이 소요되어 세탁 시간이 길어지고 에너지 소비가 증가하므로 세탁에 소비되는 물의 양 또한 세탁기의 성능을 결정하는데 있어 주요한 고려 사항이 된다.

세탁에 소비되는 물을 줄일 수 있는 세탁기가 한층 더 관심을 받음에 따라 수류 발생을 위한 펄세이터의 형태와 구조를 바꾸어 세탁기를 개발하고 있다.

세탁기에 있어 세탁물 무게를 감지하는 것은 물 소비량을 줄이는데 큰 영향을 주게 된다.

본 발명의 일 측면은 세탁물 무게 감지방법을 개선하여 무게 감지 성능을 높이는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법은, 세탁물의 무게를 감지하는 방법에 있어서, 초기 정지상태에서 펄세이터를 구동하는 모터를 최대 회전수까지 구동하고; 상기 모터를 오프시켜 관성회전시키고; 상기 모터의 회전수가 0이 되기 전에 상기 모터를 재구동하고; 상기 모터의 회전수가 최대 회전수가 되기 전에 상기 모터를 재오프하여 정지시까지 관성회전시키는 것을 포함하는 과정으로 이루어지며, 상기 모터의 재 오프시에 발생하는 역기전력을 이용하여 세탁물 무게를 감지할 수 있다.

상기 역기전력을 이용하여 세탁물의 무게를 감지하는 것은, 상기 모터 최종 오프시 발생하는 역기전력을 나타내는 펄스를 카운트한 카운트수를 이용하여 세탁물의 무게를 추정할 수 있다.

초기 정지상태에서 펄세이터를 구동하는 모터를 최대 회전수까지 구동하는 것은, 무부하시를 기준으로 하여 모터 구동 시간을 정할 수 있다.

상기 모터의 회전수가 0이 되기 전에 상기 모터를 재구동하는 것은, 최대 부하시를 기준으로 하여 모터 회전수가 0이 되기 전에 모터를 재구동할 수 있다.

상기 모터의 회전수가 최대 회전수가 되기 전에 상기 모터를 재오프하는 것은, 무부하시를 기준으로 하여 최대 회전수 인가를 판단할 수 있다.

상기 모터의 회전수가 0이 되기 전에 상기 모터를 재구동하고 상기 모터를 관성회전시키는 단계를 복수회 실시하고, 최종 모터를 오프하여 정지시까지 관성회전시키고, 상기 모터의 최종 오프시에 발생하는 역기전력을 이용하여 세탁물 무게를 감지할 수 있다.

상기 모터 최종 오프시 발생하는 역기전력을 나타내는 펄스를 카운트하고, 상기 과정을 설정 횟수 만큼 반복하여 누적한 카운트수를 이용하여 세탁물의 무게를 추정할 수 있다.

상기 과정을 설정 횟수 만큼 반복 수행 시 이전 과정과 모터 회전 방향을 변경할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 세탁물 무게 감지 방법은 세탁물의 무게를 감지하는 방법에 있어서, 초기 정지상태에서 펄세이터를 회전시키는 모터를 최대 회전수까지 구동하고, 상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하면서 상기 모터를 복수회 온 및 오프를 반복시키고; 최종으로 모터 오프 시 상기 모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 세탁물 무게를 감지하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하는 것은, 임의의 부하에 대하여 모터 회전수가 최대 회전수와 0 사이에서 유지되도록 할 수 있다.

상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하는 것은, 무부하시를 기준으로 하여 모터 회전수가 최대 회전수 이하가 되도록 모터 구동을 제어할 수 있다.

상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하는 것은, 최대 부하를 기준으로 하여 모터 회전수가 0 이상이 되도록 모터 구동을 제어할 수 있다.

본 발명에 의하면 세탁물 무게에 따라 모터에서 발생하는 역기전력의 차이를 확대시켜 세탁물 무게를 정확하게 감지함으로서 무게 감지 성능을 높일 수 있다.

도 1은 경사지게 설치된 펄세이터장치를 갖는 세탁기를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 세탁기에 대한 제어 블록도이다.
도 3은 기존 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터 회전수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 기존 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터의 역기전력을 이용하여 누적한 카운트수가 의미하는 무게 감지 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터 회전수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에서 모터 제어를 설명하기 위한 그래프로서, 도 6은 다시 한 번 모터 구동하여 모터 회전수가 증가되는 제3모터 제어 구간을 지나치게 크게 설정한 경우이고, 도 7은 회전 관성에 의해 모터 회전수가 감소하는 제2모터 제어 구간을 지나치게 크게 설정한 경우의 예이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에서 세탁물의 무게 감지를 반복 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 경사지게 설치된 펄세이터장치를 갖는 세탁기에 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 감지 방법과 기존의 세탁물 감지 방법을 각각 적용하는 시험을 통해 얻어진 무게 감지 성능을 나타낸 그래프이다.
도 10은 수평방향으로 설치된 펄세이터장치를 갖는 세탁기에 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 감지 방법과 기존의 세탁물 감지 방법을 각각 적용하는 시험을 통해 얻어진 무게 감지 성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터 회전수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 전체적인 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10)의 내부에 배치되는 터브(20)와, 터브(20) 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전조(30)와, 회전조(30)의 내부에 배치되어 수류를 발생시키는 펄세이터장치(100)를 포함하여 구성된다.

캐비닛(10)의 상부에는 회전조(30)의 내부로 세탁물을 투입할 수 있는 투입구(11)가 형성된다. 투입구(11)는 캐비닛(10)의 상부에 설치된 도어(12)에 의해 개폐된다.

캐비닛(10)의 상부에는 사용자의 명령을 입력을 받고 동작 상태를 표시하기 위한 컨트롤 패널(13)이 마련된다.

터브(20)는 터브(20)의 외면 하측과 캐비닛(10)의 내측 상부를 연결하는 현가장치(40)에 의해 캐비닛(10)에 지지된다.

터브(20)의 상부에는 터브(20)로 세탁수를 공급하기 위한 급수관(52)이 설치된다. 급수관(52)의 일측은 급수밸브(51)를 통해 외부 급수원(미도시)과 연결되고, 급수관(52)의 타측은 세제공급장치(54)와 연결된다. 급수관(52)을 통해 공급되는 물은 세제공급장치(54)를 경유하여 세제와 함께 터브(20)의 내부로 공급된다.

터브(20)의 하부에는 터브(20)에 저장된 세탁수를 세탁기(1)의 외부로 배출하기 위한 배수장치(60)가 설치된다. 배수장치(60)는 터브(20)의 하부에 연결되는 배수관(62)과, 배수관(62)에 설치되는 배수밸브(64)를 포함하여 구성될 수 있다. 배수관(62)에는 터브(20)로부터 세탁수를 강제 배출시키기 위한 배수펌프(미도시)가 설치될 수 있다.

회전조(30)는 상부가 개방된 원통형으로 마련되고, 그 측면에는 다수의 탈수공(32)이 형성된다. 회전조(30)의 상부에는 회전조(30)의 고속 회전 시에 회전조(30)가 안정적으로 회전할 수 있도록 밸런서(34)가 장착될 수 있다. 회전조(30)의 내면에는 회전조(30) 내부의 세탁수를 순환시킬 수 있도록 펌핑덕트(36)가 설치된다. 펌핑덕트(36)에는 세탁수의 배출을 위한 배출구(37)가 형성된다.

터브(20)의 하부에는 구동장치(70)가 설치된다. 구동장치(70)는 모터(72), 동력전달장치(74), 클러치(76)와 구동축(78)을 포함하여 구성된다. 구동축(78)은 펄세이터장치(100)와 결합하여 모터(72)의 동력을 펄세이터장치(100)로 전달한다.

모터(72)의 동력은 동력전달장치(74)를 통해 클러치(76)로 전달된다. 동력전달장치(74)는 풀리(74a)들과, 이 풀리(74a)들을 연결하는 벨트(74b)로 구성될 수 있다. 클러치(76)는 모터(72)의 동력을 단속하여 회전조(30)와 펄세이터장치(100)가 함께 회전하도록 하거나 회전조(30)가 정지한 상태에서 펄세이터장치(100)가 회전하도록 한다.

상기 펄세이터장치(100)는 수평방향에 대해 경사지게 설치된다. 여기서 상기 펄세이터장치(100)의 설치 구조는 한정될 필요는 없으며, 상기 펄세이터장치(100)가 수평방향으로 설치되어 클러치(76)의 동작에 따라 회전조(30)와 함께 회전하도록 하거나 회전조(30)가 정지한 상태에서 펄세이터장치(100)가 회전하게 할 수 있다.

도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 세탁기의 제어블록도이다.

컨트롤 패널(13)은 입력부(14)와 표시부(15)로 구성할 수 있다. 입력부(14)는 사용자의 명령을 입력받기 위한 다수의 버튼을 포함하고, 표시부(15)는 세탁기의 동작 상태나 설정 상태를 표시하기 위한 다수의 램프나 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

수위 감지부(16)는 터브(20)에 채워지는 수위를 감지하여 제어부(17)에 제공한다.

제어부(17)는 급수 또는 배수를 위해 급수 밸브(51)를 개폐하거나 배수 밸브(64)를 개폐하기 위하여 밸브 구동부(22)에 밸브 제어 신호를 출력한다. 밸브 구동부(22)는 제어부(17)의 밸브 제어신호에 따라 급수 밸브(51)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다. 또한 배수 밸브(64)는 제어부(17)의 밸브 제어신호에 따라 배수 밸브(64)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다.

제어부(17)는 세탁물 무게 감지, 세탁 행정, 탈수 행정을 수행하기 위한 각각의 동작 모드에서 모터(72)를 구동하기 위한 모터 제어신호를 모터 구동부(20)에 출력한다.

모터 구동부(20)는 모터 제어 신호에 따라 모터(72)에 전원을 공급 또는 차단하여 모터(72)를 온(on) 또는 오프(off)시킬 수 있다.

모터(72)는 전원 공급 후 일정 시간이 지나면 최대 회전수에 도달할 수 있는 단상 유도 모터를 사용할 수 있다.

제어부(17)는 모터(72)의 동력을 단속하는 클러치(76)를 제어하기 위한 클러치 제어신호를 클러치 구동부(23)에 출력한다. 클러치 구동부(23)가 제어부(17)의 클러치 제어신호에 따라 클러치(76)를 구동시킴으로서 회전조(30)와 펄세이터장치(100)가 함께 회전하게 하거나 회전조(30)가 정지 상태로 펄세이터장치(100)가 회전하도록 한다.

역기전력 검출부(21)는 모터(72)에서 역기전력이 발생하면 그 역기전력에 따라 펄스를 출력한다. 즉, 모터(72) 오프(off) 시 회전 관성에 의해 모터(72)에서 발생하는 역기전력 전류가 사인파의 형태를 띄고 감쇠하게 되며, 이때 역기전력 검출부(21)가 사인파의 제로 크로싱(0전압)을 기준으로 구형파 펄스를 만들어 제어부(17)에 제공한다.

역기전력 검출부(21)는 포토 커플러(photo cuppler)를 사용할 수 있다.

터브(20) 안에 세탁물을 투입하여 세탁 행정을 시작할 때 제어부(17)가 급수 이전에 세탁물 무게 감지 모드를 수행하여 세탁물의 무게를 산출하고, 산출된 세탁물 무게를 바탕으로 급수량과 세탁시간과 탈수시간을 결정할 수 있다.

세탁물 무게 감지 모드에서 제어부(17)가 메모리(19)에 저장된 모터 운전 정보를 바탕으로 모터 제어신호를 모터 구동부(20)에 출력하고, 그에 따라 모터(72)가 온(on) 또는 오프(off)를 반복한다.

모터(72) 오프(off) 시 역기전력 검출부(21)가 회전 관성에 의해 발생하는 역기전력에 의한 전류에 따라 구형파 펄스를 제어부(17)에 제공한다. 카운터(18)가 구형파 펄스를 카운트한다. 이러한 무게 감지 동작을 설정 횟수 반복하여 매 회수마다 카운트수를 누적하여 그 누적 카운트수에 따라 제어부(17)가 세탁물 무게를 산출한다. 누적 카운트수에 대응하는 세탁물 무게에 대한 데이터는 메모리(19)에 사전 저장해 둔다. 누적 카운트수에 따라 세탁물 무게를 산출 하면 그 무게 산출의 정확성을 높일 수 있지만, 무게 감지를 반복하는 횟수가 늘어나면 처리 시간이 오래 걸리므로 시험을 통해 적절하게 설정하도록 한다.

도 3은 기존 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터의 역기전력을 설명하기 위한 그래프이다.

제1모터 회전수 라인(L1)은 터브(20) 안에 세탁물을 넣지 않거나 소량의 세탁물을 넣은 상태로 연속으로 모터(72)를 온(on) 및 오프(off) 할 때 발생하는 모터 회전수를 나타내며, 제2 내지 제4모터 회전수 라인(L2)(L3)(L4)들은 터브(20) 안에 상대적으로 많은 세탁물을 넣은 상태로 연속으로 모터(72)를 온(on) 및 오프(off) 할 때 발생하는 모터 회전수를 나타내는 것으로, 제2모터 회전수 라인(L2) 보다 제3모터 회전수 라인(L3)에서의 세탁물 무게가 크고, 제3모터 회전수 라인(L3) 보다 제4모터 회전수 라인(L4)에서의 세탁물 무게가 큰 경우의 예이다.

제1모터 회전수 라인(L1)에서 초기 모터 온(on) 동작은 모터 회전수가 최대 회전수에 도달할 때까지 지속되고, 모터 회전수가 최대 회전수에 도달하는 시점(A)에서 모터(72)의 전원을 차단한다. 이후 모터(72)가 회전 관성에 의해 회전하는 상태가 일정 시간( A ~ t1, 도 3 참조) 지속된다. 마찬가지로 제2 내지 제4모터 회전수 라인(L2)(L3)(L4)도 모터(72) 온(on) 후 시점(A)에 이르면 모터(72)의 전원을 차단하고, 그 이후부터 각 일정 시간(A ~ t2, A ~ t3, A ~ t4, 도 3 참조) 지속된다.

모터 오프(off) 후 시간이 지남에 따라 회전 관성에 의해 발생되는 역기전력의 크기가 줄어들게 된다. 역기전력의 크기가 줄어드는 시간은 세탁물의 무게에 따라 차이가 있고, 그 역기전력에 의한 전류에 따라 역기전력 검출부(21)에서 출력되는 펄스를 카운트한 카운트수도 차이가 있다.

세탁물 무게 감지 모드에서 모터 온(on) 시간은 비교적 짧은 시간(예를 들어 수백 ms) 동안 지속된다. 모터 오프(off) 시 세탁물 무게에 따라 역기전력의 크기에 차이가 있더라도 그 역기전력의 크기가 일정 범위에서 변화된다. 이는 카운트수를 바탕으로 세탁물 무게를 정밀하게 산출할 수 없는 제한 요소가 된다.

도 4는 기존 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터의 역기전력을 이용하여 펄스를 카운팅하고 이러한 동작을 여러번 반복하여 카운트수를 누적한 카운트수가 의미하는 무게 감지 성능을 설명하기 위한 그래프이다.

기준 라인(R)은 세탁물의 무게가 증가할수록 누적 카운트수가 선형적으로 감소하는 이상적인 경우의 예이다.

무게 감지 성능의 좋고 나쁨은 세탁물 무게에 따른 누적 카운트수의 범위와 선형성에 의해 결정될 수 있다. 모터 오프 시 회전 관성에 의해 모터 회전수가 감소하여 모터 정지하기 까지 걸리는 시간은 세탁물 무게에 의존하므로, 그 모터 오프 시 발생하는 펄스를 카운트한 누적 카운트수의 범위가 커야 세탁물 무게를 세밀하고 정확하게 감지할 수 있다. 또한 세탁물의 무게와 누적 카운트수의 대응관계가 선형성을 가질 때 그 누적 카운트수로 인식할 수 있는 세탁물 무게에 대한 신뢰성이 높다.

참조 라인(C1)은 도 4와 같은 기존 세탁물 무게 감지방법에 따라 모터 오프 시 누적 카운트수를 나타내며 기준 라인(R)에 비하여 선형성이 떨어진 경우의 예이다. 누적 카운트수를 바탕으로 세탁물 무게가 결정되므로 참조 라인(C1)과 같이 누적 카운트수의 범위(E)가 좁으면 무게 감지를 위한 변별력이 낮아 무게 감지 성능은 떨어진다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터 회전수를 설명하기 위한 그래프이다.

도 5에서, 제1모터 회전수 라인(L1)은 터브(20) 안에 세탁물을 넣지 않거나 소량의 세탁물을 넣은 상태로 연속으로 설정 구간 마다 모터(72)를 온(on) 또는 오프(off) 할 때 모터 회전수를 나타내며, 제4모터 회전수 라인(L4)은 터브(20) 안에 상대적으로 많은 세탁물을 넣고 연속으로 설정 구간마다 모터(72)를 온(on) 또는 오프(off) 할 때 모터 회전수를 나타낸다.

도 5에 적용한 세탁물 무게 감지방법은 모터(72)의 온(on) 및 오프(off)를 한 후 모터회전이 정지하기 전에 다시 모터를 온(on) 및 오프(off)하여 최종적으로 모터 오프(off) 시 세탁물 무게에 따른 역기전력이 감쇠되는 시간의 차이가 확대되도록 한 것이다. 세탁물 무게 감지 모드에서 이러한 세탁물 무게 감지를 설정 횟수 동안 반복할 수 있다.

실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법은 제1모터 제어구간(T1)에서 모터 온(on)하고 제2모터 제어구간(T2)에서 모터 오프(off)하고 제3모터 제어구간(T3)에서 모터 온(on)하고 제4모터 제어구간(T4)에서 모터 오프(off)하는 일련의 과정을 수행하는 것이다.

제1모터 제어구간(T1)은 초기 정지상태에서 모터(72)에 전원을 공급하여 무부하시에 모터(72) 회전수가 최대 회전수에 도달하는 구간으로서, 이 제1모터 제어구간(T1)은 단상유도모터를 채용 시 세탁물을 넣지 않거나 소량의 세탁물을 넣은 상태에서 다수의 시험을 통해 얻은 측정값에 따라 사전에 설정될 수 있다.

제2모터 제어구간(T2)은 모터(72)에 공급되는 전원을 차단시켜 회전 관성에 의해 모터(72) 회전수가 줄어드는 과정으로서 모터가 완전히 정지하기 이전 구간이다. 이 구간(T2)은 모터 회전수가 0이 되지 않은 상태에서 제3모터 제어구간으로 진입해야 하므로, 최대 부하시 T1시간 만큼 모터가 구동한 후 모터가 정지하는 시간보다는 더 짧도록 설계되야 하며, 이는 실험을 통하여 구해진다.

제3모터 제어구간(T3)은 모터(72)에 전원을 다시 공급하여 모터(72) 회전수를 증가시키는 구간으로서, 무부하 시 최대 회전수에서 T2시간 만큼 관성회전하던 모터를 재구동 하였을 때 모터 회전수가 최대 회전수에 도달하기까지 걸리는 시간보다 짧도록 설계되야 하며, 이 값은 실험을 통하여 구해진다.

제4모터 제어구간(T4)은 최종적으로 모터(72)에 공급되는 전원을 차단시켜 모터(72) 회전수가 정지되는 구간이다.

제1 내지 제4모터 제어구간(T1~T4)의 설정은 모터 특성과 최대 회전수 등에 따라 적절하게 설정할 수 있으며, 예를 들어 제1모터 제어구간(T1)은 300 ms로 설정할 수 있고, 제2모터 제어구간(T2)은 600 ms로 설정할 수 있고, 제3모터 제어구간(T3)은 80 ms로 설정할 수 있고, 제4모터 제어구간(T4)은 1500 ms로 설정할 수 있다.

도 5를 참고하여 세탁물 무게 감지방법을 자세하게 설명한다.

모터(72)가 최대 회전수에 도달하는 제1시점(A1)에서 세탁물 무게에 따른 제1모터 회전수 라인(L1)과 제4모터 회전수 라인(L4)의 모터 회전수 차이(F1) 보다 모터(72)에 전원을 다시 공급하는 제2시점(A2)에서 세탁물 무게에 따른 제1모터 회전수 라인(L1)과 제4모터 회전수 라인(L4)의 모터 회전수 차이(F2)가 커지게 되며, 이후 최종 모터(72) 오프(off)하는 제3시점(A3)의 모터 회전수 차이(F3)는 제2시점(A2)의 모터 회전수 차이(F3)보다 더욱 크게 된다.

이에 따라 최종 모터 오프 시 역기전력이 줄어들어 모터가 정지하기 까지 걸리는 시간도 세탁물 무게에 따라 커짐에 따라 그 역기전력에 의한 펄스 카운트수의 차이 역시 커진다. 즉, 최종 모터 오프(off) 시 제1모터 회전수 라인(L1)의 역기전력 감쇠 시간과 제4모터 회전수 라인(L4)의 역기전력 감쇠 시간의 차이(G1)는 기존 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 보다 더 확대된다. 이와 같이 역기전력의 차이(G1)가 커짐에 따라 세탁물 무게에 따른 카운트수의 범위도 늘어나고 카운트수가 보다 선형성을 가지게 되어 세탁물의 무게 감지 성능이 향상될 수 있다.

다만, 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에서 제3모터 제어구간(T3)을 지나치게 크게 설정하지 않아야 한다. 도 6과 같이 제3모터 제어구간(T3)을 제1모터 제어구간(T1) 보다 길게 설정하면 세탁물의 무게에 상관 없이 모터(72)의 회전수가 최대 회전수에 도달한 상태에서 모터(72)를 최종 오프하게 된다. 그 결과 제3모터 제어구간(T3)이 경과하여 모터(72)를 최종 오프하더라도 제1모터 회전수 라인(L1-1)과 제4모터 회전수 라인(L4-1)이 모두 최대 회전수부터 감쇠하게 되므로, 그 역기전력의 차이가 크지 않아 세탁물 무게의 변별력이 떨어지게 된다.

또한 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에서 제2모터 제어구간(T2)은 모터(72)가 정지되지 않도록 적절하게 설정하여야 한다. 도 7과 같이 제2모터 제어구간(T2)을 크게 설정되면 모터 정지되어 즉, 세탁물 무게에 상관없이 모터 회전수가 0인 상태에서 제3모터 제어구간(T3)에 진입한다. 이때 제1모터 회전수 라인(L1-2)과 제4모터 회전수 라인(L4-2)가 0에서부터 모터 회전수를 증가시키게 되므로 제3모터 제어구간(T3)이 경과하여 모터(72)를 최종 오프하더라도 세탁물 무게에 따른 모터(72)의 역기전력 차이가 크지 않게 된다.

세탁물 무게 감지 모드에서 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에 따라 무게 감지 동작을 1회만 수행하여 세탁물 무게를 감지할 수 있겠으나, 무게 감지의 정확성을 더 높이고자 하면 본 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에 따라 여러 번 무게 감지 동작을 수행하고 이 값을 누적한 데이터를 이용하여 무게감지방법을 실시하면 된다. 이때 무게 감지를 위한 시간도 늘어나게 되고 세탁포의 손상도 가중되므로 실험을 통한 적절한 좌우 반전 횟수를 설정하게 되며 본 발명에서는 6번 반복하도록 설계한다.

실시 예에서는 도 8과 같이 무게 감지 동작을 반복하여 총 6회 무게 감지를 수행한 후 매회 최종적으로 모터 오프 시 카운터(18)로 계산된 카운트수를 누적하여 누적 카운트수로 세탁물 무게를 산출하는 방식을 적용한다. 앞에서 설명한 바와 같이 무게 감지 횟수는 필요에 따라 사전에 변경할 수 있고, 그 설정 정보를 메모리(19)에 저장할 수 있다.

도 9는 경사지게 설치된 펄세이터장치를 갖는 세탁기에 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 감지 방법과 기존의 세탁물 감지 방법을 각각 적용하는 시험을 통해 얻어진 무게 감지 성능을 나타낸 그래프이고, 도 10은 수평방향으로 설치된 펄세이터장치를 갖는 세탁기에 본 발명의 실시예에 따른 세탁물 감지 방법과 기존의 세탁물 감지 방법을 각각 적용하는 시험을 통해 얻어진 무게 감지 성능을 나타낸 그래프이다.

펄세이터장치(100)를 경사지게 설치한 세탁기에 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 적용하여 시험한 경우 무게 감지 성능의 변별력이 향상된다. 도 9에서 실시예에 따른 세탁물 감지 방법을 적용한 제1시험라인(D1)은 기존 세탁물 감지 방법을 적용한 제2시험라인(D2) 보다 향상된 선형성을 가지고 있음을 알 수 있다. 또한, 세탁물 무게에 따른 누적 카운트수의 범위에 있어 제1시험라인(D1)이 제2시험라인(D2) 보다 더 넓게 분포하고 있으므로, 그 누적 카운트수로 세탁물 무게를 세밀하게 식별할 수 있는 변별력이 커서 무게 감지 성능이 더 향상됨을 알 수 있다.

펄세이터장치(100)를 수평방향으로 설치한 세탁기에 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 적용하여 시험한 경우도 무게 감지 성능의 변별력이 향상된다. 도 10에서 실시예에 따른 세탁물 감지 방법을 적용한 제3라인(D3)은 기존 세탁물 감지 방법을 적용한 제4라인(D4) 보다 향상된 선형성을 가지고 있으며, 세탁물 무게에 따른 누적 카운트수의 범위에 있어 제3시험라인(D3)이 제4시험라인(D4) 보다 더 넓게 분포하고 있으므로, 그 누적 카운트수로 세탁물 무게를 세밀하게 식별할 수 있는 변별력이 커서 무게 감지 성능이 더 향상됨을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법에 따른 무게 감지 시 세탁물 무게에 따라 변화하는 모터 회전수를 설명하기 위한 그래프이다.

도 11에서는 모터(72)의 온(On) 및 오프(Off)를 연속으로 3회 수행하여 최종적으로 모터 오프(Off) 시 세탁물 무게에 따른 모터 역기전력이 감쇠되는 시간의 차이가 확대되도록 한 것이다.

제1 내지 제6모터 제어구간(T1~T6)에서는 모터 온(On) 시킨 후 일정시간(T1)후에 오프(Off)하고, 모터가 정지하기 전에 다시 모터 온(On)과 오프(Off)를 연속으로 반복하는 과정이다.

제1모터 제어구간(T11)은 모터(72) 회전수가 최대 회전수에 도달할 수 있도록 모터(72)에 전원 공급한다. 제1모터 제어구간(T11)은 도 5의 제1모터 제어구간(T1)에 대응된다.

제2 및 제4모터 제어구간(T12)(T14)은 모터(72)에 공급되는 전원을 차단시켜 회전 관성에 의해 모터(72) 회전수가 줄어드는 과정으로 도 5의 제2모터 제어구간(T2)에 대응될 수 있다. 도 7에 따라 설명한 바와 같이 제2 및 제4모터 제어구간(T12)(T14)은 모터(72)가 정지되지 않도록 적절하게 설정하여야 한다.

제3 및 제5모터 제어구간(T13)(T15)은 모터(72)에 전원을 다시 공급하여 모터(72) 회전수를 증가시키는 과정으로 도 5의 제3모터 제어구간(T3)에 대응될 수 있다. 도 6에 따라 설명한 바와 같이 제3 및 제5모터 제어구간(T13)(T15)은 지나치게 크게 설정하지 않도록 하며 즉, 제1모터 제어구간(T11) 보다 길게 설정하지 않는다.

제5모터 제어구간(T15)에서 세탁물 무게에 따른 제1모터 회전수 라인(L11)과 제4모터 회전수 라인(L14)의 모터 회전수 차이가 커진 상태에서 최종 모터(72)를 오프시킨다. 최종 모터 오프(off) 시 제1모터 회전수 라인(L11)의 역기전력 감쇠 시간(T16-4)과 제4모터 회전수 라인(L14)의 역기전력 감쇠 시간(T16-1)의 차이(G2)는 기존 세탁물 무게 감지방법을 적용 시 보다 더 확대된다. 이는 누적 카운트수의 범위가 늘어나고 선형성을 가지는 결과로 나타나며, 그에 따라 세탁물의 무게 감지 성능이 향상될 수 있다. 다만 도 5와 비교하여 모터(72)의 온 및 오프를 1회 더 수행하는 만큼 시간이 걸리므로 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 반복하는 횟수를 적절하게 설정할 필요가 있다.

이하에서는 도 5, 도 12, 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 세탁물 무게 감지방법을 설명한다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 전체적인 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 세탁물 무게 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

사용자가 터브(20) 안에 세탁물을 넣고 컨트롤 패널(13)의 입력부(14)를 통해 세탁을 위한 사용자 명령을 입력한다. 이에 따라 제어부(17)가 세탁물 무게 감지 모드로 전환하여 실시예에 따른 세탁물 무게 감지방법을 적용하여 모터(72)를 구동시키고, 그 모터(72)가 최종적으로 오프 시 역기전력 검출부(21)에 의해 출력되는 펄스를 제어부(17)의 카운터(18)가 매회 누적하여 세탁물 무게 감지하는 동작을 설정 횟수 수행하고 그 동안 카운트한 누적 카운트수에 따라 세탁물 무게를 산출한다(200).

그런 다음 제어부(17)가 산출된 세탁물 무게를 바탕으로 급수량을 결정하고 급수밸브(51)를 개방하여 터브(20) 안에 물을 공급한다(300).

급수가 완료되면 제어부(17)가 산출된 세탁물 무게에 따라 세탁 행정 및 헹굼 헹굼에 적용하기 위한 모터(72)의 운전 조건을 결정한다. 여기서 모터(72)의 운전 조건은 모터 회전 방향의 반전 주기, 회전 방향에 따른 온(on) 시간 및 오프(off) 시간, 반복 횟수, 모터 운전 시간을 포함한다. 결정된 모터(72)의 운전율로 모터(72)를 구동하여 펄세이터장치(100)와 회전조(30)를 회전시켜 세탁 행정 및 헹굼 행정을 수행한다(400).

세탁이 완료되면 제어부(17)가 엉킨 세탁물을 풀기 위한 예비 탈수 행정에 적용하도록 산출된 세탁물 무게에 따라 모터(72)의 운전 조건을 결정한다. 여기서 모터(72)의 운전 조건은 모터 회전 방향의 반전 주기, 회전 방향에 따른 온(on) 시간 및 오프(off) 시간, 모터 운전 시간을 포함한다(500).

예비 탈수가 완료되면 제어부(17)가 모터(72)를 일 방향으로 회전시켜 세탁물 무게에 따라 설정한 운전 조건에 따라 탈수 행정을 수행한다(600).

도 13을 참고하여, 세탁물 무게 감지 모드에서 제어부(17)가 일 방향으로 회전시키기 위해 모터(72)를 온(on)시키고(202), 그 모터 온(on) 시간이 제1모터 제어구간(T1)을 경과하면(204의 예) 제어부(17)가 모터(72)를 오프(off) 시키고(206) 그 모터 오프(off) 시간이 제2모터 제어구간(T2)을 경과하면(208의 예) 제어부(17)가 다시 모터(72)를 온(on) 시킨다(210).

그런 다음 모터 온(on) 시간이 제3모터 제어구간(T3)을 경과하면(212의 예) 제어부(17)가 최종적으로 모터(72)를 오프(off) 시킨다(214). 이렇게 최종 모터 오프(off) 시 제어부(17)의 카운터(18)가 역기전력의 전류에 의한 펄스를 카운트한다(216).

최종 모터 오프 시 펄스를 카운트하는 시간이 제4모터 제어구간(T4)을 경과하면(218의 예) 카운트를 중단하고, 세탁물 무게 감지 동작을 수행한 횟수가 설정 횟수에 도달하지 않으면 모터(72)의 회전 방향을 변경하고(222) 이후 변경된 모터 회전 방향으로 세탁물 무게 감지 동작을 반복한다. 모터의 회전 방향은 무게 감지 동작을 반복 시 변경할 수 있다.

세탁물 무게 감지를 반복한 횟수가 설정 횟수이면(220의 예), 매회 무게 감지를 위해 최종 모터 오프 시 카운터(18)로 누적한 누적 카운트수에 따라 세탁물 무게를 산출한다(224).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 세탁물 무게 감지방법은 모터(72)의 온(on) 및 오프(off)를 복수회 연속으로 수행하여 세탁물 무게에 따른 역기전력의 차이를 확대시켜 카운트한 누적 카운트수로 세탁물 무게를 정밀하게 감지할 수 있어 세탁물 무게 감지 성능을 향상시킬 수 있다.

1 : 세탁기 17 : 제어부
21 : 역기전력 검출부 30 : 회전조
100 : 펄세이터장치

Claims

세탁물의 무게를 감지하는 방법에 있어서,
초기 정지상태에서 펄세이터를 구동하는 모터를 최대 회전수까지 구동하고;
상기 모터를 오프시켜 관성회전시키고;
상기 모터의 회전수가 0이 되기 전에 상기 모터를 재구동하고;
상기 모터의 회전수가 최대 회전수가 되기 전에 상기 모터를 재오프하여 정지시까지 관성회전시키는 것을 포함하는 과정으로 이루어지며,
상기 모터의 재 오프시에 발생하는 역기전력을 이용하여 세탁물 무게를 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제1항에 있어서,
상기 역기전력을 이용하여 세탁물의 무게를 감지하는 것은, 상기 모터 최종 오프시 발생하는 역기전력을 나타내는 펄스를 카운트한 카운트수를 이용하여 세탁물의 무게를 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제1항에 있어서,
초기 정지상태에서 펄세이터를 구동하는 모터를 최대 회전수까지 구동하는 것은, 무부하시를 기준으로 하여 모터 구동 시간을 정하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제1항에 있어서,
상기 모터의 회전수가 0이 되기 전에 상기 모터를 재구동하는 것은,
최대 부하시를 기준으로 하여 모터 회전수가 0이 되기 전에 모터를 재구동하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제1항에 있어서,
상기 모터의 회전수가 최대 회전수가 되기 전에 상기 모터를 재오프하는 것은, 무부하시를 기준으로 하여 최대 회전수 인가를 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제1항에 있어서,
상기 모터의 회전수가 0이 되기 전에 상기 모터를 재구동하고 상기 모터를 관성회전시키는 단계를 복수회 실시하고, 최종 모터를 오프하여 정지시까지 관성회전시키고,
상기 모터의 최종 오프시에 발생하는 역기전력을 이용하여 세탁물 무게를 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제2항에 있어서,
상기 모터 최종 오프시 발생하는 역기전력을 나타내는 펄스를 카운트하고,
상기 과정을 설정 횟수 만큼 반복하여 누적한 카운트수를 이용하여 세탁물의 무게를 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제7항에 있어서,
성기 과정을 설정 횟수 만큼 반복 수행 시 이전 과정과 모터 회전 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
세탁물의 무게를 감지하는 방법에 있어서,
초기 정지상태에서 펄세이터를 회전시키는 모터를 최대 회전수까지 구동하고,
상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하면서 상기 모터를 복수회 온 및 오프를 반복시키고;
최종으로 모터 오프 시 상기 모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 세탁물 무게를 감지하는 것;을 포함하는 세탁물 무게 감지방법.
제9항에 있어서,
상기 역기전력을 이용하여 세탁물의 무게를 감지하는 것은, 상기 모터 최종 오프시 발생하는 역기전력을 나타내는 펄스를 카운트한 카운트수를 이용하여 세탁물의 무게를 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제9항에 있어서,
상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하는 것은, 임의의 부하에 대하여 모터 회전수가 최대 회전수와 0 사이에서 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제11항에 있어서,
상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하는 것은, 무부하시를 기준으로 하여 모터 회전수가 최대 회전수 이하가 되도록 모터 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제11항에 있어서,
상기 모터의 회전수를 일정 범위내로 유지하는 것은, 최대 부하를 기준으로 하여 모터 회전수가 0 이상이 되도록 모터 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제10항에 있어서,
상기 모터 최종 오프시 발생하는 역기전력을 나타내는 펄스를 카운트하고,
상기 과정을 설정 횟수 만큼 반복하여 누적한 카운트수를 이용하여 세탁물의 무게를 추정하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법.
제14항에 있어서,
성기 과정을 설정 횟수 만큼 반복 수행 시 이전 과정과 모터 회전 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 세탁물 무게 감지방법