WO2018062827A1 - 세탁기 및 그 제어방법 - Google Patents

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이훈봉
배재광
장민호
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Definitions

  • the present invention relates to a washing machine and a control method thereof, the washing machine and the control method for detecting the amount of laundry to be put into the washing machine.
  • a washing machine is an apparatus for processing laundry through various actions such as washing, dehydration and / or drying.
  • the washing machine supplies a certain amount of washing water to a drum in which the laundry is accommodated, dissolves an appropriate amount of detergent in the washing water so that the contaminants on the laundry are removed by chemical reaction with the detergent, and the laundry tank containing the laundry is rotated.
  • the wash water and the laundry causes mechanical friction or vibration, so that contaminants of the laundry can be easily removed.
  • the washing machine is a process for controlling contamination of laundry, and performs washing, rinsing, and dehydrating strokes.
  • the washing machine performs dehydration during the washing and rinsing process as well as during the dehydration operation, thereby removing water included in the laundry.
  • the dehydration operation is a principle in which the water inside the laundry is removed from the laundry as the motor rotates at a high speed and the centrifugal force acts on the laundry inside.
  • This dewatering operation is affected by the amount of the laundry and entanglement of the laundry as the motor rotates at high speed. The more the laundry, the more difficult it is to rotate at high speed, and if a lot of laundry is entangled to one side, unbalance will cause the washing machine to be damaged by the high-speed rotation.
  • the washing machine accurately determines the amount of laundry before dehydration, and adjusts the rotation speed of the dehydration according to the amount of laundry.
  • the amount of laundry is determined by measuring a current applied to the motor.
  • the washing machine equipped with the sensorless motor is difficult to align the position during the initial start-up, which causes the increase in the amount of laundry to be measured. If the spread of the amount of laundry increases, the amount of laundry cannot be distinguished from the calculated data.
  • An object of the present invention is to determine the amount of laundry quickly and accurately with respect to the laundry to be put into the washing machine in the washing machine and a control method thereof, even in a washing machine equipped with a sensorless motor can accurately measure the amount of laundry, It is to provide a washing machine and a control method for saving the washing time by allowing the dehydration operation to be performed easily.
  • the motor is connected to the drum to rotate the drum;
  • a motor driving unit which applies an operating power to the motor to operate or stop the motor and controls a rotational speed of the motor;
  • a current sensing unit measuring a current of the motor in operation;
  • a control command for controlling the motor is applied to the motor driving unit, and a control unit for determining the amount of the laundry from the current value input from the current sensing unit,
  • the motor driving unit controls the motor so that the motor maintains the rotational speed, accelerates and decelerates within a predetermined speed range, and the controller controls a current value input from the current sensing unit.
  • the rotation of the motor it is divided into a rotation speed maintenance section, acceleration section, deceleration section, and characterized in that for calculating the amount of the laundry by analyzing the current value for each section.
  • control method of the washing machine in order to determine the amount of laundry contained in the drum, starting step of starting the motor to accelerate to the first speed; A holding step of causing the motor to rotate at the first speed for a set time; An acceleration step of accelerating the motor to a second speed after the set time elapses; A deceleration step of decelerating the motor to a first speed when the rotational speed of the motor reaches the second speed; A repeating step of repeating the acceleration step and the deceleration step a set number of times; And calculating the amount of laundry by analyzing the current value measured in the holding step, the acceleration step, the deceleration step for each section.
  • Washing machine and control method configured as described above, by measuring the amount of laundry using the gravity and inertia acting during the motor operation with respect to the laundry put into the washing machine, it is possible to calculate the exact amount of laundry, By minimizing the influence of the initial position of the laundry and the flow of the laundry, and using the current value of the motor in operation, the amount of the laundry can be measured regardless of the sensorless characteristics. In addition, the accuracy of the amount of the laundry is improved, the amount of the laundry can be determined in a short time, it is easy to enter the dehydration operation, thereby reducing the washing time has the effect of saving energy.
  • FIG. 1 is a perspective view of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of the washing machine shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view referred to to explain the force acting on the laundry in the washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view referred to for explaining a method of measuring the amount of laundry in the washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment according to the speed change of the motor when measuring the amount of laundry of FIG.
  • FIG. 7 is a view showing another example according to the speed change of the motor when measuring the amount of laundry in the washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view referred to for explaining another method of measuring the amount of laundry by using the speed change of the motor of FIG.
  • FIG. 9 is a view showing a result of measuring the amount of laundry according to the type of laundry of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a result of measuring the amount of laundry according to the weight of the laundry of the washing machine according to the prior art.
  • 11 is a view showing a result of measuring the amount of laundry for a small amount and weight of the laundry of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a result of measuring the amount of laundry according to the weight of the laundry of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a control method for measuring the amount of laundry of the washing machine of the present invention.
  • FIG. 14 is a flow chart showing another example of a control method for measuring the amount of laundry of the washing machine of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a control method of measuring the amount of laundry by changing the rotation direction of the washing machine of the present invention.
  • control unit and other components included in the washing machine may be implemented by one or more processors, or may be implemented by a hardware device.
  • FIG. 1 is a perspective view of a washing machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a part of the washing machine shown in FIG.
  • the washing machine 100 of the present invention is configured as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the casing 110 forms the exterior of the washing machine 100, and a tub 132 containing water is suspended in the casing 110, and a drum 134 in which laundry is accommodated in the tub 132 is rotatable. It is provided.
  • the heater 143 for heating the water contained in the tub 132 may be further provided.
  • the casing 110 forms the exterior of the washing machine 100 and has a cabinet 111 having an open front and an upper surface, a base (not shown) supporting the cabinet 111, and a laundry access hole to allow laundry to enter and exit.
  • the front cover 112 may be formed and coupled to the front surface of the cabinet 111, and the top cover 116 provided on the upper side of the cabinet 111.
  • the front cover 112 may be provided with a door 118 for opening and closing the laundry access hole.
  • the glass 118a may be provided in the door 118 to observe the laundry inside the drum 134 from the outside of the washing machine 100.
  • the glass 118a may be formed in a convex shape, and the front end of the glass 118a may protrude to the inside of the drum 134 while the door 118 is closed.
  • the detergent box 114 accommodates additives such as preliminary or main laundry detergents, fabric softeners, and bleaches, and is provided to be pulled out of the casing 110.
  • Detergent box 114 may be provided with a plurality of partitioned receiving space so that the additives can be accommodated separately without mixing.
  • the tub 132 may be suspended from the top cover 116 by a spring so that vibration generated when the drum 134 is rotated may be dampened, and a damper for supporting the tub 132 from the lower side may be further provided. .
  • a plurality of holes are formed in the drum 134 so that water flows between the tub 132 and the drum 134, and the drum (134) may be lifted and dropped according to the rotation of the drum 134.
  • One or more lifters 134a may be provided along the inner circumferential surface of the 134.
  • the drum 134 may not be disposed completely horizontally, but may be disposed to have a predetermined inclination such that the rear portion of the drum 134 is lower than the horizontal.
  • a motor may be provided to provide a driving force for rotating the drum 134.
  • the driving force provided from the motor to the drum 134 may be divided into a direct drive method and an indirect drive method.
  • the direct drive method the rotating shaft of the motor is directly coupled to the drum 134, and the rotating shaft of the motor and the center of the drum 134 are aligned on the same line.
  • the drum 134 is rotated by a motor 141 provided in a space between the rear of the tub 132 and the cabinet 111.
  • Indirect drive method is to rotate the drum 134 by using a power transmission means such as a belt (belt) or pulley (pully) to transfer the driving force provided from the motor, the rotation axis of the motor and the center of the drum 134 must be the same. It does not have to be aligned on line.
  • a power transmission means such as a belt (belt) or pulley (pully) to transfer the driving force provided from the motor, the rotation axis of the motor and the center of the drum 134 must be the same. It does not have to be aligned on line.
  • the washing machine 100 of the present invention may be configured of any one of a direct drive method and an indirect drive method.
  • a gasket 120 is provided between the casing 110 and the tub 132.
  • the gasket 120 prevents water stored in the tub 132 from leaking between the tub 132 and the casing 110.
  • One side of the gasket 120 is coupled to the casing 110, the other side is coupled along the circumference of the open front portion of the tub 132.
  • the gasket 120 serves to cushion the vibration by elastically folding in accordance with the vibration of the tub 132.
  • the gasket 120 may be made of a deformable or flexible material having somewhat elasticity, and may be formed using natural rubber or synthetic resin.
  • the washing machine 100 is connected to a hot water source (HW) for supplying hot water, a cold water source (CW) for supplying cold water, and a hot water hose and a cold water hose, respectively, and the water introduced through the hot water hose and the cold water hose is Control is supplied to the detergent box 114, steam generator and / or vortex nozzle.
  • HW hot water source
  • CW cold water source
  • Control is supplied to the detergent box 114, steam generator and / or vortex nozzle.
  • the pump 148 drains the water discharged from the tub 132 through the drainage bellows 147 to the outside through the drain hose 149, or pumps the water to the circulation hose 151.
  • the pump 148 also functions as a drain pump and as a circulation pump.
  • the pump for drainage and the pump for circulation are provided separately.
  • the laundry 10 While the drum 134 is being rotated, the laundry 10 is repeatedly lifted and dropped by the lifter 134a, and when the drum is rotated at high speed, the laundry is attached to the wall of the drum, and the laundry is subjected to centrifugal force. Dewatering is performed by washing the laundry water absorbed in the laundry into the tub through the hole in the drum.
  • the control panel 180 may include a course selector 182 that receives a course selection from a user, and an input / output unit 184 that receives various control commands from a user and displays an operating state of the washing machine 100.
  • the control panel 180 will be described later in more detail with reference to FIG. 12.
  • laundry is separated from the drum 134 under the influence of the rotation of the drum 134, and is sandwiched between the gasket 120 and the casing 110, particularly the front cover 112, or the door 118 after washing is completed.
  • An opening preventing protrusion may be formed to prevent the laundry from spilling upon opening.
  • the anti-separation protrusion protrudes from the inner circumferential surface of the gasket 120 toward the laundry access hole.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of a washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • the washing machine 100 is configured as described above and in order to control the operation thereof, the input unit 230, the output unit 240, the sensing unit 220, and the motor driving unit 260. ), A motor 270, a current detector 280, a data unit 250, and a controller 210 for controlling the overall operation.
  • control unit 210 may further include a control unit for controlling the water supply valve and the drain valve and heating the wash water, and in some cases, a communication unit for transmitting and receiving data with the outside may be provided. It will be omitted below.
  • the controller 210 may be implemented by one or more processors, or may be implemented by a hardware device.
  • the input unit 230 includes input means such as at least one button, a switch, a touch pad, and inputs an operation setting such as a power input, a washing course, a water level, a temperature, and the like.
  • the output unit 240 displays the information on the operation setting input by the input unit 230, and includes a display unit for outputting the operating state of the washing machine, and includes a speaker, a buzzer, etc. for outputting a predetermined sound effect or warning sound. .
  • the data unit 250 stores control data for controlling the operation of the washing machine, input operation setting data, data on a washing course, and reference data for determining whether an error of the washing machine occurs. In addition, the data unit 250 stores data sensed or measured during operation of the washing machine through the detector.
  • the data unit 250 records various types of information necessary for controlling the washing machine, and may include a volatile or nonvolatile recording medium.
  • the recording medium stores data that can be read by a microprocessor, and includes a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic Tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like.
  • the sensing unit 220 includes a plurality of sensors to measure the voltage or current of the washing machine, and detects data such as the rotational speed of the motor, the temperature of the washing water, the water level of the washing water, the water pressure of the washing water being drained or drained, and the like. Input to the control unit 210.
  • the sensing unit 220 includes a plurality of sensors including at least one of a current sensor, a voltage sensor, a water level sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, and a speed sensor.
  • the water level sensor is installed in the drum or tub, detects the water level of the wash water, and inputs the water level data to the controller 210.
  • the temperature sensor measures the water temperature of the wash water.
  • the temperature sensor may be installed at a plurality of different locations to detect the temperature of the heater when not only the temperature of the wash water but also a temperature inside the control circuit, the heater for heating or drying the wash water.
  • the current detector 280 measures the current applied to the motor and inputs it to the controller 210.
  • the motor 270 is connected to the drum to provide power for the drum to rotate.
  • the motor 270 may be a sensorless motor.
  • the motor driving unit 260 applies operating power to the motor 270.
  • the motor driver 260 controls the motor to operate or stop in response to the control command of the controller 210, and also controls the rotation speed of the motor.
  • the motor driving unit 260 controls the rotation direction, the rotation angle and the rotation speed of the motor 270 according to the control command, and the motor 270 according to the set washing course and each stroke of washing, rinsing, and dehydration that is performed. Control to operate differently. At this time, the motor driving unit 260 controls the rotation direction, the rotation angle and the rotation speed of the motor differently, so that the wash water in the drum to form a specific flow of water.
  • the controller 210 controls the water supply and drainage according to the operation setting input from the input unit 230, and generates a control command to rotate the drum according to the operation of the motor 270 to perform washing to the motor driving unit 260. Is authorized.
  • the controller 210 controls a series of washing processes of washing, rinsing, and dehydration.
  • the controller 210 stores the input operation setting in the data unit 250 and outputs the operation setting or operation state through the output unit 240.
  • the controller may transmit data on operation setting to the terminal.
  • the controller 210 determines whether washing is normally performed based on data input from a plurality of sensors of the sensing unit 220 and data input from the current sensing unit 280 during washing, and an abnormality has occurred. In this case, an error is output through the output unit 240.
  • the control unit 210 applies each control command to the motor driving unit 260 so that the washing process of washing, rinsing, and dehydration is performed according to the operation setting.
  • the control unit 210 determines the state of the motor by storing and analyzing the current value input from the current sensing unit 280 during the motor operation, and also determines the amount of laundry contained in the drum. In addition, the controller 210 determines the degree of cleaning, that is, unbalance of the laundry, based on the measured current.
  • the controller 210 determines the amount of laundry in the drum when the washing operation starts, when the drum rotates at a high speed. Even if the controller 210 determines the amount of the laundry once, if the high speed rotation is necessary, the controller determines the amount of the laundry again before the high speed rotation so that the drum rotates at a high speed corresponding to the determined amount of the laundry. In this case, the controller 210 may change and set the maximum rotation speed in response to the determined amount of laundry.
  • the controller 210 applies a control command to the motor driver 260 to increase or decrease the rotational speed of the motor step by step.
  • the controller 210 accelerates, maintains, and decelerates.
  • the amount of laundry is determined by analyzing a current value input through the current sensing unit 280.
  • the controller 210 calculates the force of gravity and inertia acting in the drum while the motor rotates and the counter electromotive force generated when the motor is braked to determine the amount of laundry.
  • FIG. 4 is a view referred to to explain the force acting on the laundry in the washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 210 determines the amount of laundry using the force acting in the drum.
  • the washing machine separates the foreign matter from the laundry through the rotating operation and removes the wash water absorbed in the laundry, so that the motor torque, inertial torque, friction torque, and load torque for rotating the drum are operated.
  • the motor torque is a force applied to rotate the motor connected to the drum
  • the inertial torque is a force hindered by the inertia to maintain the existing state of motion (rotation) during rotation, acceleration or deceleration, drum and laundry
  • the friction between the door and the laundry or the laundry prevents rotation
  • the load torque is the force that interrupts rotation by the weight of the laundry.
  • the washing machine since the washing machine does not determine the amount of laundry at the time of starting the motor, but determines the laundry during the rotation operation, the washing machine will be described as an example of a force acting on the laundry at an angle ⁇ m.
  • the motor torque Te is a force required to operate the motor, the inertia torque, the friction torque, and the load torque are expressed as a sum value.
  • the motor torque Te is a value obtained by multiplying the radius r of the drum by the force F for lifting the laundry.
  • the inertial torque Jm acts as a force to hinder the rotational motion by the inertia force according to the distribution of the drum and laundry when the acceleration or deceleration is performed during the rotational motion.
  • the inertia torque is proportional to the mass (m), the square of the radius of the drum.
  • the friction torque Bm is proportional to the rotational speed Wm since the friction torque Bm is a friction force acting between the laundry and the tub, and the laundry and the door.
  • the friction torque can be calculated as the product of the friction coefficient and the rotational speed.
  • the load torque TL is a gravity acting according to the distribution of laundry at startup, and the weight (mass m) of the laundry, the acceleration of gravity (g), the radius of the drum (r), and the angle ( [theta] m).
  • the force acting on the laundry is basically calculated by the force Fg due to gravity, but since the drum is rotating, the gravity is multiplied by sin ( ⁇ m) due to the rotation of the drum.
  • the force Fg by gravity is determined by the acceleration of gravity and the radius and mass of the drum.
  • the controller 210 measures the current through the current sensing unit during motor operation.
  • the amount of laundry is calculated using the current value.
  • Friction torque is the friction between the laundry and the door, the change of the value is large when the laundry is caught in the door, the dispersion occurs. In particular, when the amount of laundry increases, the dispersion of friction torque is greatly increased.
  • the load torque varies due to the movement of the laundry.
  • the load torque when the weight of the laundry exceeds a certain size, the movement of the laundry decreases, and thus, a reverse phenomenon occurs in which the load torque decreases.
  • the inertial torque is affected by the flow of the laundry, but linearity with respect to the amount (weight) of the laundry can be measured more accurately.
  • the inertial torque is a force to be maintained, and thus acts upon acceleration or deceleration.
  • the inertia torque acts on the acceleration section and the deceleration section, but when the rotational speed is kept constant, the inertia torque is not applied, and the gravity, motor torque, friction torque and load torque are applied.
  • the characteristics of the inertia torque can be calculated by excluding the data of the holding section from the data of the acceleration section and the deceleration section.
  • the inertia can be calculated by subtracting the current value of the holding section from the current value of the acceleration section and the current value of the deceleration section, dividing by the speed change per hour, that is, the acceleration, and multiplying the counter electromotive force.
  • the washing machine analyzes the force acting on the acceleration section, the deceleration section, and the maintenance section to determine the amount of laundry based on the inertia torque, and also calculates the force of gravity according to the amount of the laundry in the maintenance section.
  • the amount of laundry can be calculated by calculating the counter electromotive force by braking.
  • the washing machine calculates a quantity detection value by measuring the current value during the motor rotation operation, it is possible to eliminate the error due to the positional alignment of the motor during startup, and also to change the load state, that is, the laundry irregularly through the maintenance section By not flowing, but flowing in a constant state, it is possible to minimize the error due to the variation of the load.
  • the washing machine applies the quantity data for calculating the quantity detection value of the maintenance section and the quantity data for calculating the quantity detection value of the acceleration and deceleration sections differently. Since the inertia characteristic is not included in the maintenance section, and the inertia acts in the acceleration section and the deceleration section, the amount of final laundry is determined by comparing and analyzing the quantity detection values based on different data.
  • FIG. 5 is a view referred to for explaining a method of measuring the amount of laundry in the washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 210 controls the rotation speed of the motor to determine the amount of laundry.
  • the controller 210 determines the amount of laundry by calculating an inertial torque that is operated during the operation of the motor. Therefore, the controller 210 controls the motor to accelerate or decelerate after increasing the rotation speed of the motor to a predetermined rotation speed.
  • the control unit 210 divides the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section according to the rotational speed of the motor, and determines the amount of laundry using the current values Iq0 and Iq1 measured in each section of the motor operation.
  • the control unit 210 calculates the amount of laundry using friction torque and load torque, which is affected by gravity in the low speed maintenance section, and accelerates from the maintenance section so that the characteristics of the inertial torque are emphasized at a faster rotational speed than the maintenance section. After determining the amount of laundry in the acceleration section and the deceleration section, analyze the two data to determine the amount of laundry.
  • the controller 210 controls the operation of maintaining, accelerating, and decelerating the rotation speed with respect to the motor to be repeated a predetermined number of times.
  • the controller 210 stores the measured current value for each section while the motor repeats the operation of maintaining, accelerating, and decelerating the rotational speed, and then calculates an average of the laundry to determine the amount of laundry.
  • control unit 210 may calculate the amount of laundry by subtracting the current value of the maintenance section from the current value of the acceleration section, and multiplies the counter electromotive force.
  • the current value uses the average value for each section.
  • the counter electromotive force is an electromotive force caused by a current generated in the opposite direction from the motor when the motor is braked.
  • the controller 210 compares the current values of the acceleration section and the maintenance section, calculates the counter electromotive force in the deceleration section, and determines the amount of laundry.
  • the controller 210 controls the rotation speed of the motor by applying a control command to the motor driving unit 260 to determine the amount of laundry.
  • the control unit 210 sets the rotational speed at which the laundry rolls in the drum in which the laundry rotates (tumble) to the first speed S1.
  • the control unit 210 is a centrifugal force in the drum, and at a rotational speed at which the laundry starts to be attached to the wall of the drum, a part of the laundry is attached to the wall of the drum and is accompanied by the drum. It rotates and a part sets the rotation speed of the state which lifted and dropped by rotation of the drum to 2nd speed S2.
  • the first speed may be set to 30 rpm to 40 rpm
  • the second speed may be set to 60 rpm to 80 rpm.
  • the first speed and the second speed may vary depending on the size of the drum or the type and performance of the motor.
  • the motor driver 260 responds to the control command, and the motor driver 260 starts the motor at the 0th time t0 to accelerate the motor until the rotational speed reaches the first speed S1.
  • the motor driving unit 260 maintains the first speed for a predetermined time (t1 to t2) when the rotational speed of the motor reaches the first speed.
  • the first to second times t1 to t2 are holding sections for which the rotational speed is maintained.
  • the motor driving unit 260 accelerates the motor to the second speed S2 at the second time t2.
  • the motor driving unit 260 brakes the motor to reduce the rotational speed of the motor to the first speed S1.
  • the current detector 280 measures the current value Iq0 during the sustain period of the first to second times t1 to t2, and measures the current value during the acceleration period of the second to third times t2 to t3. Iq1 is measured and input to the controller 210.
  • the current detector 280 measures the current during the deceleration section in which the rotational speed of the motor decreases after the third time t3, and the controller 210 calculates the counter electromotive force accordingly.
  • the motor driving unit 260 causes the rotational speed of the motor to maintain the first speed in response to a control command (t4 to T4). t5), it accelerates to a 2nd speed (t5 thru
  • the motor driving unit 260 repeatedly controls the rotation speed of the motor 270 in this way, and then stops the motor (t8). Control to repeat 5 to 7 times.
  • the controller 210 repeats the operation of maintaining, accelerating, and decelerating the rotational speed of the motor a predetermined number of times in the speed range from the first speed S1 to the second speed S2.
  • the control unit 210 maintains the rotation state without stopping the motor, and maintains the rotational speed or accelerates or decelerates, thereby excluding the initial starting force and the error caused by the flow of the laundry when starting the motor in the stationary state,
  • the amount of laundry is determined by using the inertia torque through the difference between the maintenance and the acceleration section.
  • control unit 210 repeats such an operation a predetermined number of times to calculate the average value for the maintenance, acceleration, and deceleration section to determine the amount of laundry.
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment according to the speed change of the motor when measuring the amount of laundry of FIG.
  • the motor driving unit 260 in controlling the rotational speed of the motor, maintains the rotational speed of the motor 270 in the first to second speeds S1 to S2. Repeat to accelerate, decelerate.
  • the motor driving unit 260 maintains the rotational speed of the motor at the first speed S1 for the holding period d1 of the first time to the second time (t1 to t2), and then the second time to the third time. After accelerating to the second speed during the acceleration section d2 of t2 to t3, the speed is reduced to the first speed S1 after the third time t3 at which the second speed is reached.
  • the holding section is set to about 2 to 3 seconds, and the deceleration section is shorter than the acceleration section because it decelerates in a short time due to the occurrence of back electromotive force due to motor braking.
  • the length (time) of the holding section d1 after the initial starting and the holding section after deceleration may be different.
  • the motor driving unit 260 constantly increases the rotational speed of the motor during the acceleration section d2 to reach the second speed.
  • the counter electromotive force is calculated for the third time to the third time t3 to t3-1 during the period from the third time until the fourth time t4 reaching the first speed S1. In some cases, the counter electromotive force may be calculated for the third to fourth hours.
  • the motor driving unit 260 rotates by changing the acceleration without accelerating the rotational speed of the motor at once in the acceleration section d2-1.
  • the speed can be increased to a second speed.
  • the acceleration section It is possible to control to reach the second speed by changing the acceleration relative to the rotational speed during d2-1).
  • the acceleration is changed to the second speed by changing the acceleration in the second-1 time t2-1. It can be changed to increase the speed of rotation.
  • the controller 210 determines the amount of laundry by calculating an average of the current values measured in the acceleration section d2-1.
  • FIG. 7 is a view showing another example of the speed change of the motor when measuring the amount of laundry in the washing machine according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 210 may control the rotational speed of the motor as shown in FIG. 7 to determine the amount of laundry.
  • the controller 210 maintains the motor at a first speed S1 for a predetermined time after the motor is started, and then controls the motor to be accelerated or decelerated in the first to second speed range without a maintenance interval thereafter.
  • the washing machine judges the amount of laundry using inertia and gravity, but it acts at the time of acceleration or deceleration, so the linear characteristic according to the determination of the amount of laundry uses large inertia, and the data of the low-speed maintenance section is less scattered.
  • the current value of the holding section can only be measured once.
  • the controller 210 measures the current value of the maintenance section by maintaining the rotation speed only once for a predetermined time initially, and then repeats the acceleration and deceleration of the motor without the maintenance section thereafter.
  • the motor driver 260 starts the motor at the tenth time t10 to accelerate to the first speed S1 in response to a control command of the controller, and rotates for the eleventh to twelfth time t11 to t12. Keep pace.
  • the current sensing unit 280 measures the current in the holding period d11.
  • the motor driving unit 260 increases the rotational speed of the motor in the twelfth time t12 to accelerate to the second speed S2, and when the second speed is reached in the thirteenth time t13, the rotational speed of the motor. Decrease to reduce the speed to the first speed (S1).
  • the current detector 280 measures the current in the acceleration section d12 and the deceleration section d13 of the twelfth to thirteenth times t12 to t13. In the deceleration section d13, the counter electromotive force is calculated. In some cases, the controller 210 may exclude the data of the initial acceleration section d12 and the deceleration section d13 to determine the amount of laundry more accurately. The data of the next acceleration section d14 and the next deceleration section d15 may be used. Can be used.
  • the motor driving unit 260 accelerates the rotational speed to the second speed S2 again in the 14th time t14 immediately without a holding interval (B) when the rotational speed of the motor decreases to the first speed S1,
  • the motor is decelerated to the first speed S1, and the motor is stopped after the acceleration and deceleration are repeated a predetermined number of times (t19).
  • the current detector 280 measures the current in the acceleration section d14 and the deceleration section d15.
  • the controller 210 calculates an average by dividing the input current value for each section and determines the amount of laundry accordingly.
  • FIG. 8 is a view referred to for explaining a method of measuring the amount of laundry using the speed change of FIG.
  • the controller 210 After the motor is started, the controller 210 maintains a predetermined time at the first speed S1 to set an initial maintenance period, and then controls the motor to rotate or decelerate without a maintenance interval in the first to second speed ranges. do.
  • the control unit 210 may maximize the inertia information in the acceleration section by controlling the controller to perform a rapid acceleration immediately after deceleration without a maintenance section.
  • the motor driving unit 260 starts the motor at the tenth time t10 and accelerates to the first speed S1 in response to the control command of the controller. After maintaining the rotational speed during the sustaining period of the twelfth time (t11 to t12), after accelerating from the first speed (S1) to the second speed until the twelfth time (t12) to 19th time (t19), 1 Decel to decelerate at a certain speed.
  • the motor driving unit 260 accelerates the rotation speed to the second speed S2 immediately without a holding section when the rotation speed of the motor decelerates to the first speed S1, and repeats the acceleration and deceleration a predetermined number of times. Allow the motor to stop at 19 hours t19.
  • the motor driver 260 may repeat acceleration and deceleration five to seven times.
  • the controller 210 maintains the rotational speed of the motor at the first speed for a predetermined time, repeats acceleration and deceleration, and primarily determines the amount of laundry based on the current values in the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section.
  • the controller 210 sets the first determination interval p11 from the tenth time to the nineteenth time t10 to t19.
  • the controller 210 first determines the amount of laundry, and then determines whether the amount of laundry is a small amount. If the amount is small, the controller 210 determines the amount of laundry and controls the motor driving unit to perform the following operation.
  • the control unit 210 improves accuracy by changing the direction to reduce the dispersion of the amount of laundry to be measured.
  • the control unit 210 may have a bubbling effect by releasing the tangling of the laundry when the second determination by changing the direction.
  • the controller 210 changes the rotation direction of the motor, and then the second determination section ( During P12), a control command is applied to the motor drive section to control the rotational speed of the motor.
  • the motor driving unit 260 changes the rotational direction of the motor and increases the rotational speed of the motor to the first speed (t20 to t21), and the first speed is increased for a predetermined time (t21 to t22). To be maintained (maintenance section). After the twenty-second time t22, the motor driving unit 260 accelerates the rotational speed of the motor to the second speed and then decelerates to the first speed S1 and ends at the twenty-ninth time t29.
  • the current detecting unit 280 measures the current value in the holding section, the acceleration section, and the deceleration section for the changed rotation direction, respectively, and applies it to the controller 210. At this time, the current detection unit 280 may continuously measure the current in the section for the holding section and the acceleration section, and in the case of the deceleration section may measure the current for some sections of the deceleration section. The measurement time can be changed according to the length (time) of the reduction section. When measuring the current for some sections of the deceleration section, the measurement time is measured at the beginning of the deceleration section.
  • the controller 210 calculates an average of the current value for each section of the first determination section P11 and the current value for each section of the second determination section P12, and then determines the amount of laundry.
  • the controller 210 determines the current for the acceleration section and the deceleration section and the current for the sustain section based on different data.
  • the controller 210 calculates a dose by multiplying an average of currents along a section by a counter electromotive force, and the amount of energy for the acceleration section refers to the quantity data according to the inertia torque, and the amount of the storage period refers to the quantity data for gravity torque. By comparison. In addition, since the controller 210 reflects the characteristics according to the type or performance of the motor to the counter electromotive force, the control unit 210 uses the counter electromotive force to calculate the amount of power.
  • the controller 210 controls the motor driving unit to perform the following operation based on the amount of laundry.
  • the control unit 210 may set a limit value for the eccentricity corresponding to the amount of laundry.
  • control unit 210 sets the maximum speed of dehydration based on the amount of laundry and applies a control command to the motor driving unit 260. Accordingly, the washing machine rotates the drum at the set maximum speed to perform dehydration. At this time, dehydration includes dehydration after washing, dehydration after rinsing, and final dehydration.
  • FIG. 9 is a view showing a result of measuring the amount of laundry according to the type of laundry of the present invention.
  • Figure 9 (a) is a diagram showing the amount of laundry detected by the type of laundry, according to the conventional method of determining the quantity of water
  • Figure 9 (b) shows the amount of detection by the type of laundry according to the amount of laundry determination method of the present invention It is done.
  • the conventional washing machine was unable to distinguish a no-load state from a T-shirt when determining the amount of laundry.
  • the washing machine of the present invention considers the characteristics of gravity and inertia based on the current values of the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section, and uses the counter electromotive force to calculate the error according to the motor characteristics. By compensating, it can be seen that it becomes easier to distinguish the detection values different from the type of laundry.
  • FIG. 10 is a view showing a result of measuring the amount of laundry according to the weight of the laundry of the washing machine according to the prior art.
  • a conventional washing machine determines the amount of laundry by using a current value measured when starting a motor.
  • the quantity of detection value determined by the current value is 600, it is difficult to distinguish whether the laundry contained in the drum is 6kg or 8kg.
  • FIG 11 is a view showing a result of measuring the amount of laundry for a small amount and weight of the laundry of the present invention
  • Figure 12 is a view showing a result of measuring the amount of laundry according to the weight of the laundry of the present invention.
  • the washing machine of the present invention by determining the amount of the laundry through the current value of the low-speed maintenance section, as the amount of weight detection value according to the weight in the small amount and weight of less than 8kg, respectively, the correct amount of judgment This became possible.
  • the amount of the laundry is judged by applying the inertia characteristic of the acceleration and deceleration section that rotates at a faster speed than the maintenance section. do.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a control method for measuring the amount of laundry of the washing machine of the present invention.
  • the controller 210 senses the amount of laundry before entering the high-speed spinning dehydration.
  • the control unit 210 applies a control command for controlling the motor to the motor driving unit 260 to detect the amount of laundry.
  • the motor driving unit 260 applies an operating power to the motor 270 in response to the control command input from the control unit 210, and accordingly the motor is driven (S310).
  • the drum connected to the motor rotates by driving the motor, and the laundry contained therein flows as the drum rotates.
  • the motor driving unit 260 starts the motor 270 in the stopped state and accelerates to the first speed (S320).
  • the first speed is the rotation speed in the state in which the laundry in the drum does not adhere to the wall surface and rolls (tumble).
  • the motor driving unit 260 maintains the first speed for a predetermined time (S340).
  • the first speed may be set to 30 rpm to 40 rpm.
  • the current sensing unit 280 connected to the motor measures the current of the motor and inputs it to the controller 210 while the motor maintains the first speed (S350).
  • the motor driving unit 260 accelerates the rotation speed of the motor to the second speed (S360).
  • the second speed as the rotational speed of the motor increases, a part of the laundry is attached to the wall of the drum and rotates together with the drum, under the action of the centrifugal force in the drum, and the part is lifted and dropped by the rotation of the drum
  • the rotation speed of the state can be set at 60 rpm to 80 rpm.
  • the first speed and the second speed may vary depending on the size of the drum or the type and performance of the motor.
  • the current detector 280 measures the current of the motor and inputs it to the controller 210 during an acceleration period in which the motor accelerates from the first speed to the second speed (S370).
  • the motor driving unit 260 reduces the rotational speed by braking the motor (S390).
  • the current sensing unit 280 measures the current of the motor and inputs it to the controller 210 during the deceleration section in which the motor decelerates due to braking (S400).
  • the motor driving unit 260 decelerates the rotation speed of the motor to the first speed (S410), counts the number of times according to the acceleration and the deceleration, and determines whether the set number n has been reached (S420).
  • the motor driver 260 maintains the first speed for a predetermined time after reaching the first speed (S430).
  • the current sensing unit 280 measures the current of the holding section in which the motor is maintained at the first speed and inputs it to the control unit 210 (S350). At this time, when maintaining the first speed after deceleration, the time may be different from the time for maintaining the first speed after starting.
  • the motor driving unit 260 repeats the set number of times to control to increase or decrease the rotational speed of the motor within the first speed and the second speed range (S350 to S420).
  • the motor After the motor repeats acceleration, deceleration, and maintenance according to the operating power supplied from the motor driver 260, the motor stops the operation when the set number of times is reached.
  • the controller 210 calculates an average of the currents measured in each of the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section for each section according to the rotational speed of the motor, and determines the amount of laundry using the counter electromotive force calculated in the deceleration section (S440). ).
  • FIG. 14 is a flow chart showing another example of a control method for measuring the amount of laundry of the washing machine of the present invention.
  • the controller 210 when starting washing, the controller 210 detects an amount of laundry before entering dewatering which rotates at high speed.
  • the control unit 210 applies a control command for controlling the motor to the motor driving unit 260 to detect the amount of laundry.
  • the control unit 210 divides the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section according to the rotational speed of the motor to generate a control command so that the motor rotates and repeats acceleration and deceleration.
  • the controller 210 generates a control command to accelerate the motor immediately without braking the speed when the rotational speed is reduced by braking the motor.
  • the motor driver 260 applies operating power to the motor 270 in response to a control command input from the controller 210, and accordingly, the motor is driven (S450).
  • the drum connected to the motor rotates by driving the motor, and the laundry contained therein flows as the drum rotates.
  • the motor driving unit 260 starts the motor 270 in the stopped state and accelerates to the first speed (S460).
  • the first speed and the second speed may be set according to the state of laundry in the drum as described above.
  • the motor driving unit 260 maintains the first speed for a set time (S480), and the current sensing unit 280 indicates that the motor has the first speed.
  • the current of the motor is measured and input to the controller 210 (S490).
  • the motor driving unit 260 accelerates the rotational speed of the motor to the second speed (S500), and the current sensing unit 280 causes the motor to accelerate during the acceleration period in which the motor accelerates from the first speed to the second speed.
  • the current is measured and input to the controller 210 (S510).
  • the motor driving unit 260 brakes the motor to reduce the rotational speed to the first speed (S530).
  • the current sensing unit 280 measures the current of the motor and inputs it to the controller 210 during the deceleration section in which the motor decelerates due to braking (S540).
  • the motor driving unit 260 When the rotational speed of the motor reaches the first speed (S550), the motor driving unit 260 counts the number of times according to the acceleration and the deceleration, and determines whether the set number n has been reached (S560).
  • the motor rotation speed is accelerated to the second speed without the holding interval (S500), and when the second speed is reached (S520), the motor speed is reduced to the first speed again. (S530).
  • the current sensing unit 280 measures the current of the motor for the acceleration section and the deceleration section, respectively, and inputs the current to the controller 210 (S510 and S540).
  • the motor driving unit 260 stops the motor after repeating the set number of times of accelerating and decelerating the motor (S500 to S560).
  • the controller 210 initially maintains the rotational speed of the motor at the first speed, and then causes the motor to repeat the acceleration and deceleration without the maintenance interval, and the current measured in the initial maintenance interval, The amount of laundry is determined based on the current in the deceleration section and the counter electromotive force in the deceleration section (S570).
  • the controller 210 controls the motor to accelerate immediately after deceleration, without maintaining a constant speed, thereby increasing the inertia characteristic in the acceleration section, and accordingly, the accuracy of the amount of laundry detection for the amount of laundry by weight is increased. To improve.
  • 15 is a flowchart illustrating a control method of measuring the amount of laundry by changing the rotation direction of the washing machine of the present invention.
  • the controller 210 applies a control command for controlling the motor to the motor driver 260 to determine the amount of laundry.
  • the motor driving unit 260 maintains the first speed for a set time after the motor 270 is started, and then controls to repeat the acceleration and deceleration (S600 to S660).
  • the current sensing unit measures the current of the motor and inputs it to the controller while the rotation speed of the motor is maintained, accelerated, and decelerated.
  • the controller 210 determines the amount of laundry on the basis of the current value and the counter electromotive force measured for the maintenance section in which the rotational speed of the motor is maintained, the increasing acceleration section, and the decreasing deceleration section (S670).
  • the controller 210 determines whether the determined amount of laundry is a small amount (S680), and when the amount of the laundry is a small amount, the controller 210 sets the determined amount of laundry as the final amount and ends the operation for determining the amount of laundry. do.
  • the controller 210 determines the amount of laundry two or more times, the controller 210 sets the calculated amount as the final amount (S720).
  • the motor driving unit 260 changes the rotational direction of the motor in response to the control command (S710), accelerates the motor to reach the first speed (S600), and then maintains the first speed (S610). ), And accelerates until the rotation speed reaches the second speed (S620).
  • the motor driving unit 260 brakes the motor when the second speed is reached (S630), decelerates the rotational speed of the motor to the first speed (S640), and controls to accelerate again when the first speed is reached, and repeats the set number of times. (S620 to S670).
  • the controller 210 secondly determines the amount of laundry from the data according to the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section with respect to the current value measured by the current sensing unit during the motor operation (S670).
  • the control unit 210 calculates the final amount by combining the data of the first determination section and the data of the second determination section (S720).
  • the present invention does not measure the current at the time of starting the motor, but measures the current by dividing the maintenance section, the acceleration section, and the deceleration section in which the rotational speed is maintained with respect to the rotating motor, and calculates the counter electromotive force to calculate the counter electromotive force.
  • control unit 220 detection unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)

Abstract

본 발명은 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 세탁기 내에 투입되는 세탁물에 대하여, 모터 동작 중 작용하는 중력과 관성을 이용하여 세탁물의 양을 측정함으로써 정확한 세탁물의 양 산출이 가능하고, 세탁물의 초기 위치 및 세탁물의 유동에 의한 영향을 최소화하고, 동작중인 모터의 전류값을 이용함으로써 센서리스 특성에 관계없이 세탁물의 양을 측정할 수 있다. 또한, 세탁물의 양에 대한 정확도가 향상되고, 단시간에 세탁물의 양을 판단할 수 있어, 탈수동작으로의 진입이 용이하고, 세탁시간이 감소하여 에너지 절약의 효과가 있다.

Description

세탁기 및 그 제어방법
본 발명은 세탁기 및 그 제어방법에 있어서, 세탁기 내에 투입되는 세탁물의 양을 감지하는 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세탁기는 세탁, 탈수 및/또는 건조 등의 여러 작용을 통해 세탁물을 처리하는 장치이다.
세탁기는 세탁물이 수용되는 드럼에 일정량의 세탁수를 공급하고 세탁수에 적당량의 세제를 용해시켜 상기 세탁물에 묻은 오염물이 상기 세제와의 화학 작용에 의해 제거되도록 하고, 세탁물이 담겨진 세탁조가 회전됨에 따라 상기 세탁수와 세탁물이 기계적인 마찰 또는 진동을 일으켜 세탁물의 오염물이 용이하게 제거될 수 있도록 한다.
세탁기는 세탁물을 오염을 제어하기 위한 과정으로, 세탁행정, 헹굼행정, 탈수행정을 수행한다. 세탁기는 세탁 과정에서, 탈수행정뿐 아니라, 세탁과 헹굼 행정 중에도 탈수를 수행하여, 세탁물에 포함되는 물을 제거하게 된다.
탈수동작은 모터가 고속으로 회전동작함에 따라, 내부에서 세탁물에 대하여 원심력이 작용함에 따라, 세탁물 내부의 물이 세탁물로부터 제거되는 원리이다.
이러한 탈수 동작은, 모터가 고속으로 회전하는 만큼, 세탁물의 양과 세탁물의 엉킴에 의해 영향을 받게 된다. 세탁물이 많을수록, 고속회전이 어렵고, 많은 세탁물이 엉켜 어느 일측으로 치우치면 언밸런스로 인하여, 고속회전에 의해 세탁기가 손상되는 문제가 발생하게 된다.
그에 따라 세탁기는 탈수 수행 전, 세탁물의 양을 정확하게 판단하여 세탁물의 양에 따라 탈수의 회전속도를 조절한다.
종래의 세탁기는 정지된 모터를 기동시키는 과정에서, 모터에 인가되는 전류를 측정하여 세탁물의 양을 판단하였다.
그러나 기동 시 세탁물의 양을 판단하는 경우, 소량의 세탁물의 양을 구분하기 어렵고, 또한 정지된 상태에서의 초기 세탁물의 위치 및 모터 구동에 의한 세탁물의 이동으로 인하여 측정되는 세탁물의 양이 상이하게 나타나는 문제점이 있다. 특히 세탁물의 양이 많을수록 측정값의 산포가 증가하게 된다.
또한, 센서리스 모터가 구비되는 세탁기는 초기 기동시에는 위치 정렬이 어려우므로 측정되는 세탁물의 양에 대한 산포가 증가하는 원인이 된다. 세탁물의 양에 대한 산포가 증가하는 경우, 산출되는 데이터로부터 세탁물의 양을 구분할 수 없게 된다.
세탁물의 양을 정확하게 측정하지 못하는 경우, 고속으로 동작하는 탈수동작을 수행하는데 많은 시간이 소요되므로, 세탁시간이 증가하고, 그에 따른 에너지 소비량이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 세탁기 및 그 제어방법에 있어서, 세탁기 내에 투입되는 세탁물에 대하여 빠르고 정확하게 세탁물의 양을 판단하고, 센서리스 모터가 구비되는 세탁기에서도 세탁물의 양을 정확하게 측정할 수 있으며, 세탁물의 양을 바탕으로 탈수동작이 용이하게 수행되도록 함으로서 세탁시간을 절약하는 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 세탁기는, 드럼에 연결되어 드럼을 회전시키는 모터; 상기 모터로 동작전원을 인가하여 상기 모터가 동작 또는 정지하도록 하고, 상기 모터의 회전속도를 제어하는 모터구동부; 동작중인 상기 모터의 전류를 측정하는 전류감지부; 상기 드럼 내에 수용된 세탁물의 양을 판단하기 위해, 상기 모터를 제어하기 위한 제어명령을 상기 모터구동부를 인가하고, 상기 전류감지부로부터 입력되는 전류값으로부터 상기 세탁물의 양을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 모터구동부는 상기 제어명령에 대응하여, 상기 모터가 일정 속도 범위 내에서 회전속도를 유지하고, 가속 및 감속하는 것을 반복하도록 상기 모터를 제어하고, 상기 제어부는 상기 전류감지부로부터 입력되는 전류값을 상기 모터의 회전에 따른, 회전속도 유지구간, 가속구간, 감속구간으로 구분하고, 구간별 상기 전류값을 분석하여, 상기 세탁물의 양을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 세탁기의 제어방법은, 드럼에 수용된 세탁물의 양을 판단하기 위해, 모터를 기동하여 제 1 속도까지 가속하는 기동단계; 상기 모터가 설정시간 동안 상기 제 1 속도로 회전하도록 하는 유지단계; 상기 설정시간 경과 후, 제 2 속도까지 상기 모터를 가속하는 가속단계; 상기 모터의 회전속도가 상기 제 2 속도에 도달하면, 상기 모터를 제 1 속도까지 감속시키는 감속단계; 상기 가속단계 및 상기 감속단계를 설정횟수 반복하는 반복단계; 및 상기 유지단계, 상기 가속단계, 상기 감속단계에서 측정되는 전류값을 구간별로 분석하여 세탁물의 양을 산출하는 단계를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 세탁기 및 그 제어방법은, 세탁기 내에 투입되는 세탁물에 대하여, 모터 동작 중 작용하는 중력과 관성을 이용하여 세탁물의 양을 측정함으로써 정확한 세탁물의 양 산출이 가능하고, 세탁물의 초기 위치 및 세탁물의 유동에 의한 영향을 최소화하고, 동작중인 모터의 전류값을 이용함으로써 센서리스 특성에 관계없이 세탁물의 양을 측정할 수 있다. 또한, 세탁물의 양에 대한 정확도가 향상되고, 단시간에 세탁물의 양을 판단할 수 있어, 탈수동작으로 용이하게 진입할 수 있고, 그에 따라 세탁시간이 감소하여 에너지를 절약하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 사시도이다.
도 2 는 도 1에 도시된 세탁기를 절개한 일부를 도시한 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 제어구성이 도시된 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서, 세탁물에 작용하는 힘을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서, 세탁물의 양을 측정하는 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 6 은 도 5 의 세탁물의 양 측정 시, 모터의 속도변화에 따른 실시예가 도시된 도이다.
도 7 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서, 세탁물의 양 측정 시, 모터의 속도변화에 따른 다른 예가 도시된 도이다.
도 8 은 도 7 의 모터의 속도변화에 이용하여 세탁물의 양을 측정하는 다른 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 9 는 본 발명의 세탁물의 종류에 따른 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 10 은 종래기술에 따른 세탁기의 세탁물의 무게에 따른 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 11 은 본 발명의 소량 및 중량의 세탁물에 대한 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 12 는 본 발명의 세탁물의 무게에 따른 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 13 은 본 발명의 세탁기의 세탁물의 양 측정을 위한 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 14 는 본 발명의 세탁기의 세탁물의 양 측정을 위한 제어방법의 다른 예가 도시된 순서도이다.
도 15 는 본 발명의 세탁기의 회전방향을 변경하여 세탁물의 양을 측정하는 제어방법이 도시된 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명은 세탁기에 포함되는 제어부 및 그 외 각 부의 구성이, 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 사시도이고, 도 2 는 도 1에 도시된 세탁기를 절개한 일부를 도시한 단면도이다.
본 발명의 세탁기(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다.
케이싱(110)은 세탁기(100)의 외관을 형성하는 것으로, 케이싱(110) 내에는 물이 담기는 터브(132)가 매달리고, 터브(132) 내에는 세탁물이 수용되는 드럼(134)이 회전 가능하게 구비된다. 터브(132) 내에 담긴 물을 가열하기 위한 히터(143)가 더 구비될 수 있다.
케이싱(110)은, 세탁기(100)의 외관을 형성하며 전면과 상면이 개방된 캐비닛(111)과, 캐비닛(111)을 지지하는 베이스(미도시)와, 세탁물이 출입할 수 있도록 세탁물 출입홀이 형성되고 캐비닛(111)의 전면에 결합되는 프론트 커버(112)와, 캐비닛(111)의 상측에 구비되는 탑커버(116)를 포함할 수 있다. 프론트 커버(112)에는 상기 세탁물 출입홀을 개폐하는 도어(118)가 구비될 수 있다.
세탁기(100) 외부에서 드럼(134) 내부의 세탁물을 관찰할 수 있도록, 도어(118)에는 글래스(118a)가 구비될 수 있다. 글래스(118a)는 볼록한 형상으로 형성될 수 있고, 도어(118)가 닫힌 상태에서 글래스(118a)의 선단이 드럼(134) 내측까지 돌출될 수 있다.
세제박스(114)는 예비 또는 본 세탁용 세제, 섬유 유연제, 표백제 등의 첨가제를 수용하는 것으로, 케이싱(110)에 인출가능하게 구비된다. 세제박스(114)에는 상기 첨가제들이 서로 섞이지 않고 분리 수용될 수 있도록 복수의 구획된 수용공간이 제공될 수 있다.
드럼(134) 회전시 발생하는 진동이 완충될 수 있도록, 터브(132)는 스프링에 의해 탑커버(116)에 매달릴 수 있고, 또한 터브(132)를 하측에서 지지하는 댐퍼가 더 구비될 수 있다.
터브(132)와 드럼(134) 간에 물이 유동할 수 있도록, 드럼(134)에는 복수의 홀이 형성되고, 드럼(134)의 회전에 따라 세탁물을 들어올렸다가 떨어뜨려질 수 있도록, 드럼(134)의 내주면을 따라 하나 이상의 리프터(134a)가 구비될 수 있다.
드럼(134)은 완전히 수평하게 배치되는 것이 아니라, 드럼(134)의 후방부가 수평보다 밑으로 내려오도록 소정의 기울기를 갖도록 배치될 수 있다.
드럼(134)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터가 구비될 수 있다. 모터로부터 제공된 구동력을 드럼(134)에 전달하는 방식에 따라 직접구동방식과 간접구동방식으로 구분될 수 있다. 직접구동방식은 모터의 회전축이 드럼(134)과 직접 체결되는 것으로, 모터의 회전축과 드럼(134)의 중심이 동일 선상에 정렬된다. 직접구동방식의 세탁기(100)는 터브(132)의 후방과 캐비닛(111) 사이의 공간에 구비된 모터(141)에 의해 드럼(134)이 회전된다.
간접구동방식은 모터로부터 제공된 구동력을 전달하는 밸트(belt)나 풀리(pully) 등의 동력전달수단을 이용하여 드럼(134)을 회전시키는 것으로, 모터의 회전축과 드럼(134)의 중심이 반드시 동일 선상에 정렬될 필요는 없다.
본 발명의 세탁기(100)는 직접구동방식과 간접구동방식 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
케이싱(110)과 터브(132) 사이에는 개스킷(120)이 구비된다. 개스킷(120)은 터브(132)에 저수된 물이 터브(132)와 케이싱(110) 사이로 누설되는 것을 방지하는 것이다. 개스킷(120)의 일측은 케이싱(110)과 결합되고, 타측은 터브(132)의 개구된 전면부의 둘레를 따라 결합된다. 또한, 개스킷(120)은 터브(132)의 진동에 따라 탄성적으로 접철됨으로써 진동을 완충시키는 역할을 한다.
개스킷(120)은 다소 간의 탄력성을 갖는 변형가능한 또는 유연한 재질로 이루어질 수 있고, 천연고무 또는 합성수지를 이용하여 형성될 수 있다.
세탁기(100)는 온수를 공급하는 온수원(H.W)과, 냉수를 공급하는 냉수원(C.W)과 각각 온수호스와 냉수호스를 통해 연결되고, 온수호스와 냉수호스를 통해 유입된 물은 급수부의 제어를 통해 세제박스(114), 스팀발생장치 및/또는 와류노즐로 공급된다.
펌프(148)는 배수 밸로우즈(147)를 통해 터브(132)로부터 배출된 물을 배수호스(149)를 통해 외부로 배수시키거나, 순환호스(151)로 압송시키는 것이다. 본 실시예에서, 펌프(148)는 배수 펌프로써의 기능과 순환 펌프로써의 기능을 겸한다. 그러나, 이와는 다르게 배수를 위한 펌프와 순환을 위한 펌프가 별도로 구비되는 것도 물론 가능하다.
드럼(134)이 회전되는 중에는 세탁물(10)이 리프터(134a)에 의해 들어 올려졌다가 낙하하는 동작을 반복하고, 드럼이 고속 회전하는 경우, 세탁물이 드럼의 벽면에 부착되어, 원심력에 의해 세탁물에 흡수되었던 세탁수가 세탁물로부터 분리되어 드럼 내의 홀을 통해 터브로 배출됨으로써 탈수는 수행하게 된다.
컨트롤 패널(180)은 사용자로부터 코스 선택을 입력받는 코스 선택부(182)와, 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받고 세탁기(100) 작동 상태를 표시하는 입출력부(184)를 포함할 수 있다. 컨트롤 패널(180)에 대해서는 도 12를 참조하여 보다 상세하게 후술하기로 한다.
개스킷(120)에는 드럼(134) 회전의 영향으로 세탁물이 드럼(134)으로부터 이탈되어 개스킷(120)과 케이싱(110), 특히 프론트 커버(112) 사이에 끼거나, 세탁 완료 후 도어(118) 개방 시 세탁물이 쏟아지는 것을 방지하기 위한 이탈방지돌기가 형성될 수 있다. 이탈방지돌기는 개스킷(120)의 내주면에서 세탁물 출입홀을 향해 돌출 형성된다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 제어구성이 도시된 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 세탁기(100)는, 앞서 설명한 바와 같이 구성되고, 또한 그 동작을 제어하기 위해, 입력부(230), 출력부(240), 감지부(220), 모터구동부(260), 모터(270), 전류감지부(280), 데이터부(250), 그리고 동작 전반을 제어하는 제어부(210)를 포함한다.
또한, 제어부(210)는 급수밸브 및 배수밸브를 제어하고, 세탁수를 가열하기 위한 제어구성을 더 포함하고, 경우에 따라 외부와의 데이터 송수신을 위한 통신부가 구비될 수 있으나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. 제어부(210)는 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있고, 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.
입력부(230)는 적어도 하나의 버튼, 스위치, 터치패드와 같은 입력수단을 포함하여, 전원입력, 세탁코스, 수위, 온도 등의 운전설정을 입력한다.
출력부(240)는 입력부(230)에 의해 입력된 운전설정에 대한 정보를 표시하고, 세탁기의 동작상태를 출력하는 디스플레이부 포함하고, 소정의 효과음 또는 경고음을 출력하는 스피커, 버저 등을 포함한다.
데이터부(250)에는 세탁기의 동작제어를 위한 제어 데이터, 입력되는 운전설정 데이터, 세탁코스에 대한 데이터, 세탁기의 에러 발생 여부를 판단하기 위한 기준데이터가 저장된다. 또한, 데이터부(250)에는 감지부를 통해 세탁기 동작 중 감지 또는 측정되는 데이터가 저장된다.
데이터부(250)는 세탁기의 제어에 필요한 각종 정보들을 기록하는 것으로, 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 기록 매체는 마이크로 프로세서(micro processor)에 의해 읽힐 수 있는 데이터를 저장한 것으로, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 포함할 수 있다.
감지부(220)는 복수의 센서를 포함하여 세탁기의 전압 또는 전류를 측정하고, 모터의 회전속도, 세탁수의 온도, 세탁수의 수위, 급수 또는 배수되는 세탁수의 수압 등의 데이터를 감지하여 제어부(210)로 입력한다.
감지부(220)는 전류센서, 전압센서, 수위센서, 온도센서, 압력센서, 속도센서 중 적어도 하나의 센서를 복수로 구비한다.
수위센서는 드럼 또는 터브 내에 설치되어, 세탁수의 수위를 감지하여 수위데이터를 제어부(210)로 입력한다. 온도센서는 세탁수의 수온을 측정한다. 또한, 온도센서는 복수개가 상이한 위치에 설치되어 세탁수의 수온뿐 아니라, 제어회로 내부의 온도, 세탁수 히팅 또는 건조를 위한 히터가 구비되는 경우, 히터의 온도를 감지할 수 있다. 전류감지부(280)는 모터에 인가되는 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다.
모터(270)는 드럼에 연결되어, 드럼이 회전동작하도록 동력을 제공한다. 모터(270)는 센서리스모터가 사용될 수 있다.
모터구동부(260)는 모터(270)로 동작전원을 인가한다. 모터구동부(260)는 제어부(210)의 제어명령에 대응하여, 모터가 동작 또는 정지하도록 제어하고, 또한 모터의 회전속도를 제어한다.
모터구동부(260)는 제어명령에 따라 모터(270)의 회전방향, 회전각 및 회전속도를 제어하고, 또한 설정된 세탁코스 및 진행되는 세탁, 헹굼, 탈수의 각 행정에 따라 제 모터(270)가 각각 상이하게 동작하도록 제어한다. 이때, 모터구동부(260)는 모터의 회전방향, 회전각 및 회전속도를 상이하게 제어함으로써, 드럼 내의 세탁수가 특정 형태의 수류를 형성하도록 한다.
제어부(210)는 입력부(230)로부터 입력되는 운전설정에 따라 급수 및 배수를 제어하고, 모터(270)의 동작에 따라 드럼이 회전하여 세탁이 수행되도록 제어명령을 생성하여 모터구동부(260)로 인가한다. 제어부(210)는 세탁, 헹굼, 탈수의 일련의 세탁과정을 제어한다.
제어부(210)는 입력되는 운전설정을 데이터부(250)에 저장하고, 운전설정 또는 동작상태가 출력부(240)를 통해 출력되도록 한다. 경우에 따라 제어부는, 세탁기 제어용 어플리케이션을 탑재하고 세탁기와 무선으로 연결된 단말이 존재하는 경우, 단말로 운전설정에 대한 데이터를 전송할 수 있다.
제어부(210)는 세탁 수행 중, 감지부(220)의 복수의 센서로부터 입력되는 데이터, 그리고 전류감지부(280)로부터 입력되는 데이터를 바탕으로 세탁이 정상적으로 수행되는지 여부를 판단하고, 이상이 발생한 경우 출력부(240)를 통해 에러를 출력한다.
예를 들어 제어부(210)는 급수 중, 급수시간 내에 세탁수의 수위가 지정된 수위에 도달하지 않는 경우, 배수중, 배수시간 내에 공수위가 되지 않는 경우, 세탁 수행중 공수위가 감지되는 경우, 세탁수의 온도가 설정온도에 도달하지 못한 경우, 일정 횟수 또는 설정시간 내에 탈수가 이루어지지 않는 경우에 대하여 에러를 판단한다.
제어부(210)는 운전설정에 따라 세탁, 헹굼, 탈수의 세탁과정이 진행되도록 각각의 제어명령을 모터구동부(260)로 인가한다. 제어부(210)는 모터 동작 시, 전류감지부(280)로부터 입력되는 전류값을 저장하여 분석하여 모터의 상태를 판단하고, 또한 드럼 내에 수용된 세탁물의 양을 판단한다. 또한, 제어부(210)는 측정되는 전류를 바탕으로 세탁물의 치우진 정도, 즉 편심(Unbalance)을 판단한다.
특히, 제어부(210)는 세탁을 시작하는 경우, 드럼이 고속으로 회전동작하는 경우, 드럼 내 세탁물의 양을 판단한다. 제어부(210)는 한번 세탁물의 양을 판단하더라도, 고속회전이 필요한 경우 고속 회전 전에 세탁물의 양을 다시 판단하여 판단된 세탁물의 양에 대응하여 드럼이 고속 회전하도록 한다. 이때 제어부(210)는 판단된 세탁물의 양에 대응하여 최대 회전속도를 변경하여 설정할 수 있다.
제어부(210)는 모터구동부에 의해 모터가 회전 동작하면, 모터의 회전속도가 단계적으로 증가 또는 감소하도록 제어명령을 모터구동부(260)로 인가하고, 모터 회전 시, 가속구간, 유지구간, 감속구간 중, 전류감지부(280)를 통해 입력되는 전류값을 분석하여 세탁물의 양을 판단한다.
제어부(210)는 모터가 회전하는 동안에 드럼 내에 작용하는 중력과 관성의 힘과, 모터 제동 시 발생하는 역기전력을 산출하여, 세탁물의 양을 판단한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서, 세탁물에 작용하는 힘을 설명하는데 참조되는 도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 제어부(210)는 세탁물의 양을 판단하는데 있어서, 드럼 내의 작용하는 힘을 이용하여 세탁물의 양을 판단한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 세탁물이 투입된 드럼에는, 다양한 힘이 작용한다.
세탁기는, 회전동작을 통해 세탁물로부터 이물질은 분리하고 세탁물에 흡수된 세탁수를 제거하는 것이므로, 드럼 회전을 위한 모터토크, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 작용하게 된다.
모터토크는 드럼에 연결된 모터를 회전시키기 위해 가해지는 힘이고, 관성토크는 회전 중, 가속 또는 감속하는 경우 기존의 운동상태(회전)를 유지하고자 하는 관성에 의해 방해하는 힘이며, 드럼과 세탁물, 도어와 세탁물, 또는 세탁물 간의 마찰로 인해 회전을 방해하는 힘이고, 부하토크는 세탁물의 무게에 의해 회전을 방해하는 힘이다.
이하, 세탁기는, 모터 기동 시 세탁물의 양을 판단하는 것이 아니라, 회전동작 중에 세탁물을 판단하는 것이므로, 각도 θm에 세탁물에 작용하는 힘을 예로 하여 설명한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 모터토크(Te)는 모터 동작 시 필요한 힘이므로, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 합산된 값으로 나타난다. 모터토크(Te)는 세탁물을 들어올리는 힘(F)에 드럼의 반지름(r)을 곱한 값이 된다.
도 4의(b)와 같이, 관성토크(Jm)는 회전동작 중 가속 또는 감속하는 경우 드럼 및 세탁물의 분포에 따른 관성의 힘으로 회전동작을 방해하는 힘으로 작용한다.
이때, 관성토크는 질량(m), 드럼의 반지름의 제곱에 비례한다.
도 4의 (c)와 같이, 마찰토크(Bm)는 세탁물과 터브, 세탁물과 도어 사이에 작용하는 마찰력이므로, 회전속도(Wm)에 비례한다. 마찰토크는 마찰계수와 회전속도의 곱으로 산출할 수 있다.
도 4의 (d)와 같이, 부하토크(TL)는 기동시 세탁물의 분포에 따라 작용하는 중력으로, 세탁물의 무게(질량m), 중력가속도(g), 드럼의 반지름(r), 각도(θm)으로부터 산출될 수 있다.
각도(θm)에서, 세탁물에 작용하는 힘은, 기본적으로 중력에 의한 힘Fg가 작용하나, 드럼이 회전하고 있으므로 드럼의 회전으로 인하여 중력에 sin(θm)을 곱한 값으로 산출할 수 있다. 중력에 의한 힘 Fg는 중력가속도와 드럼의 반지름, 질량으로 결정된다.
드럼이 회전하는 중, 이와 같이 모터토크, 관성토크, 마찰토크, 부하토크가 동시에 작용하고, 이러한 힘의 성분은 모터의 전류값에 반영되므로, 제어부(210)는 모터 동작 중 전류감지부를 통해 측정되는 전류값을 이용하여 세탁물의 양을 산출한다.
모터토크의 경우 무게에 의한 중력의 영향이 크고, 일정 무게 이상이 되는 경우 해상도가 낮아지는 문제점이 있다. 즉 세탁물의 양이 일정 크기 이상으로 증가하게 되면, 세탁물의 양이 증가할수록 무게에 따른 변별력이 감소한다.
마찰토크는 세탁물와 도어의 마찰, 세탁물이 도어에 끼는 경우 그 값의 변화가 커지므로, 산포가 발생한다. 특히 세탁물의 양이 증가하게 되면, 마찰토크의 산포를 크게 증가한다.
부하토크는 세탁물의 움직임으로 인해 그 값에 편차가 발생한다. 또한 부하토크의 경우 세탁물의 무게가 일정 크기 이상이 되면 세탁물의 움직임이 감소하므로, 오히려 부하토크가 감소하는 역전현상이 발생한다.
반면, 관성토크는 세탁물의 유동에 영향을 받기는 하나, 세탁물의 양(무게)에 대해 선형성을 나타내므로 세탁물의 양을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
이때, 관성토크는 유지하고자 하는 힘이므로, 가속 또는 감속 시 작용하게 된다. 즉, 가속구간과 감속구간에는 관성토크가 작용하나, 회전속도를 일정하게 유지하는 경우 관성토크를 작용하지 않고, 중력에 의한, 모터토크, 마찰토크 그리고 부하토크가 작용하게 된다.
관성토크에 대한 특성은 가속구간과 감속구간의 데이터에서 유지구간의 데이터를 제외시켜 산출할 수 있다. 관성은, 가속구간의 전류값과 감속구간의 전류값에서 유지구간의 전류값을 감산한 후, 시간당 속도변화량, 즉 가속도로 나눈 후, 역기전력을 곱하여 산출할 수 있다.
따라서 세탁기는 가속구간 및 감속구간과 유지구간에 작용하는 힘을 분석하여 관성토크를 바탕으로 세탁물의 양을 판단하고, 또한 세탁물의 양에 따른 중력의 힘을 유지구간에서 산출하며, 또한 감속구간에서 제동에 의한 역기전력을 산출하여 세탁물의 양을 산출할 수 있다.
또한, 세탁기는 모터 회전동작 중에 전류값을 측정하여 포량감지값을 산출하므로, 기동 시 모터의 위치정렬로 인한 오차를 배제할 수 있고, 또한 유지구간을 통해 부하 상태의 변화, 즉 세탁물이 불규칙하게 유동하지 않고, 일정한 상태로 유동함에 따라, 부하의 변동으로 인한 오차를 최소화할 수 있다.
이때, 세탁기는, 유지구간의 포량 감지값 산출을 위한 포량데이터와, 가속 및 감속구간의 포량감지값 산출을 위한 포량데이터를 각각 상이하게 적용한다. 유지구간의 경우 관성특성이 포함되지 않고, 가속구간과 감속구간에서는 관성이 작용하므로, 각각 상이한 데이터를 바탕으로 포량감지값을 산출하여 상호 비교분석함으로써, 최종 세탁물의 양을 판단한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서, 세탁물의 양을 측정하는 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(210)는 세탁물의 양을 판단하기 위해, 모터의 회전속도를 제어한다.
앞서 설명한 바와 같이 제어부(210)는 모터 동작 중 작용하는 관성토크를 산출하여 세탁물의 양을 판단하므로, 모터의 회전속도를 일정 회전속도까지 증가시킨 후, 모터가 가속하거나 또는 감속하도록 제어한다. 제어부(210)는 모터의 회전속도에 따라 유지구간과 가속구간, 감속구간으로 구분하고, 모터 동작 중 각 구간에서 측정되는 전류값(Iq0, Iq1)을 이용하여 세탁물의 양을 판단한다.
제어부(210)는 저속의 유지구간에서 중력에 영향을 받는, 마찰토크와 부하토크를 이용한 세탁물의 양을 산출하고, 유지구간으로부터 가속하여 유지구간보다 빠른 회전속도에서 관성토크의 특성이 강조되도록 하여 가속구간과 감속구간에서 세탁물의 양을 판단한 후, 두 데이터를 분석하여 세탁물의 양을 판단한다.
또한, 제어부(210)는 모터가 일정 회전속도에 도달한 이후에, 모터에 대하여 회전속도의 유지, 가속, 감속하는 동작이 일정 횟수 반복되도록 제어한다. 제어부(210)는 모터가 회전속도를 유지, 가속, 감속하는 동작을 반복하는 동안, 측정되는 전류값을 구간별로 저장한 후, 그 평균을 산출하여, 세탁물의 양을 판단한다.
이때 제어부(210)는 가속구간의 전류값에서 유지구간의 전류값을 감산한 후, 역기전력을 곱하여 세탁물의 양을 산출할 수 있다. 전류값은 각 구간별로 평균값을 사용한다. 역기전력은 모터 제동 시, 모터로부터 반대방향으로 형성되는 전류에 의한 기전력이다.
제어부(210)는 가속구간과 유지구간의 전류값을 비교하고, 감속구간에서 역기전력을 산출하여 세탁물의 양을 판단한다.
제어부(210)는 세탁물의 양을 판단하기 위해, 모터구동부(260)로 제어명령을 인가하여 모터의 회전속도를 제어한다.
제어부(210)는, 세탁물이 회전하는 드럼 내에서 굴러가는 상태(텀블)가 되는 회전속도를 제 1 속도(S1)로 설정한다. 또한, 제어부(210)는 모터의 회전속도가 증가함에 따라, 드럼 내 원심력의 작용으로, 세탁물이 드럼의 벽면에 부착되기 시작하는 회전속도로, 세탁물의 일부가 드럼의 벽면에 부착되어 드럼과 함께 회전하고, 일부는 드럼의 회전에 의해 들어 올려졌다 낙하하는 상태의 회전속도를 제 2 속도(S2)로 설정한다.
예를 들어 제 1 속도는 30 rpm 내지 40 rpm, 제 2 속도는 60 rpm 내지 80 rpm 으로 설정될 수 있다. 제 1 속도 및 제 2 속도는 드럼의 크기 또는 모터의 종류 및 성능에 따라 차이가 있을 수 있다.
모터구동부(260)는 제어명령에 대응하여, 모터구동부(260)는 제 0 시간(t0)에 모터를 기동하여, 모터의 회전속도가 제 1 속도(S1)에 도달하기까지 가속시킨다.
모터구동부(260)는 제어명령에 대응하여, 모터의 회전속도가 제 1 속도에 도달하면, 일정시간 동안(t1 내지 t2) 제 1 속도가 유지되도록 한다. 제 1 시간 내지 제 2 시간(t1 내지 t2)은 회전속도가 유지되는 유지구간이다.
또한 모터구동부(260)는 제 2 시간(t2)에, 제 2 속도(S2)까지 모터를 가속한다. 제 3 시간(t3)에 모터의 회전속도가 제 2 속도(S2)에 도달하면, 모터구동부(260)를 모터를 제동하여 모터의 회전속도를 제 1 속도(S1)까지 감속한다.
전류감지부(280)는 제 1 시간 내지 제 2 시간(t1 내지 t2)의 유지구간 동안 전류값(Iq0)을 측정하고, 제 2 시간 내지 제 3 시간(t2 내지 t3)의 가속구간 동안 전류값(Iq1)을 측정하여 제어부(210)로 입력한다.
전류감지부(280)는 제 3 시간(t3) 이후의 모터의 회전속도가 감소하는 감속구간 동안 전류를 측정하고, 그에 따라 제어부(210)는 역기전력을 산출한다.
제 4 시간(t4)에 모터의 회전속도가 제 1 속도(S1)에 도달하면, 모터구동부(260)는 제어명령에 대응하여, 모터의 회전속도가 제 1 속도를 유지하도록 한 후(t4 내지 t5), 제 2 속도까지 가속하고(t5 내지 t6), 제 2 속도에 도달하면 다시 제 1 속도까지 감속하도록 한다(t6 내지 t7). 모터구동부(260)는 이와 같이 모터(270)의 회전속도를 반복하여 제어한 후, 모터를 정지시킨다(t8). 5 내지 7회 반복하도록 제어한다.
제어부(210)는 제 1 속도(S1) 내지 제 2 속도(S2)까지의 속도구간에서, 모터의 회전속도가 유지, 가속, 감속되는 동작을 일정횟수 반복하도록 한다.
제어부(210)부는 모터가 정지하지 않고 회전상태를 유지하면서, 회전속도를 유지하거나 가속 또는 감속시킴으로써, 정지상태에서 모터를 기동하는 경우 초기 기동력과, 세탁물의 유동에 의해 발생하는 오차를 배제시키고, 유지와 가속구간의 차이를 통해 관성토크를 이용하여 세탁물의 양을 판단한다.
또한, 제어부(210)는 이와 같은 동작을 일정 횟수 반복하여 유지, 가속, 감속구간에 대한 평균값을 산출하여 세탁물의 양을 판단한다.
도 6 은 도 5 의 세탁물의 양 측정 시, 모터의 속도변화에 따른 실시예가 도시된 도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 모터의 회전속도를 제어하는데 있어서, 모터구동부(260)는 모터(270)의 회전속도를 제 1 속도 내지 제 2 속도(S1 내지 S2) 범위에서 유지, 가속, 감속하는 것을 반복한다.
모터구동부(260)는 모터의 회전속도를, 제 1 시간 내지 제 2 시간((t1 내지 t2)의 유지구간(d1) 동안 제 1 속도(S1)로 유지한 후, 제 2 시간 내지 제 3 시간(t2 내지 t3)의 가속구간(d2) 동안 제 2 속도까지 가속한 후, 제 2 속도에 도달한 제 3 시간(t3) 이후에는 제 1 속도(S1)까지 감속시킨다.
이때, 유지구간은 약 2내지 3초로 설정하고, 감속구간의 경우 모터 제동으로 인해 역기전력이 발생함에 따라 단시간에 감속되므로 가속구간보다 짧다. 초기 기동후 유지구간(d1)과 감속 이후의 유지구간의 길이(시간)는 상이할 수 있다.
모터구동부(260)는 가속구간(d2) 동안 모터의 회전속도를 일정하게 증가시켜 제 2 속도에 도달하도록 한다.
이때, 제 3 시간 후 제 1 속도(S1)에 도달하는 제 4 시간(t4)까지의 구간 중, 제 3 시간 내지 제 3-1 시간(t3 내지 t3-1) 동안 역기전력을 산출한다. 경우에 따라 제 3 시간 내지 제 4 시간 동안 역기전력을 산출할 수도 있다.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 모터구동부(260)는 세탁물의 양이 많은 경우, 가속구간(d2-1)에서, 모터의 회전속도를 한번에 가속하지 않고 가속도를 변경하여 회전속도를 제 2 속도까지 증가시킬 수 있다.
예를 들어 모터구동부(260)는 제 1 시간 내지 제 2 시간(t1 내지 t2)의 유지구간 후, 제 1 속도(S1)에서 제 2 속도(S2)로 회전속도를 증가시키는 경우, 가속구간(d2-1) 동안 회전속도에 대한 가속도를 변경하여 제 2 속도에 도달하도록 제어할 수 있다.
모터구동부(260)는 제 2 시간에 모터의 회전속도를 증가시키는 중, 속도의 증가 시간이 일정 시간 이상 소요되는 경우, 제 2-1시간(t2-1)에 가속도를 변경하여 제 2 속도까지의 회전속도가 증가하도록 변경할 수 있다.
가속구간(d2-1)에서 가속도가 변경되더라도, 제어부(210)는 가속구간(d2-1)에서 측정되는 전류값의 평균을 산출하여 세탁물의 양을 판단한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기에서, 세탁물의 양 측정 시, 모터의 속도변화의 다른 예가 도시된 도이다.
제어부(210)는 세탁물의 양을 판단하기 위해 모터의 회전속도를 도 7 에 도시된 바와 같이 제어할 수 있다.
제어부(210)는 모터 기동 후, 제 1 속도(S1)로 일정시간 유지한 후, 이후에는 유지구간 없이, 제 1 속도 내지 제 2 속도 범위에서 모터의 회전속도가 가속 또는 감속되도록 제어한다.
세탁기는 관성과 중력을 이용하여 세탁물의 양을 판단하되, 가속 또는 감속시에 작용하여, 세탁물의 양 판단에 따른 선형적 특징이 큰 관성을 이용하며 저속의 유지구간의 데이터는 산포가 적으므로, 유지구간의 전류값은 초기 1회만 측정할 수 있다.
제어부(210)는 초기에 1회만 일정시간 회전속도를 유지하여 유지구간의 전류값을 측정한 후, 이후에는 유지구간 없이 모터가 가속 및 감속하는 것을 반복하도록 한다.
그에 따라 모터구동부(260)는 제어부의 제어명령에 대응하여, 제 10 시간(t10)에 모터를 기동하여 제 1 속도(S1)까지 가속하고, 제 11 내지 제 12 시간(t11 내지 t12)동안 회전속도를 유지한다.
전류감지부(280)는 유지구간(d11)에서 전류를 측정한다.
또한, 모터구동부(260)는 제 12 시간(t12)에 모터의 회전속도를 증가시켜 제 2 속도(S2)까지 가속하고, 제 13 시간(t13)에 제 2 속도에 도달하면, 모터의 회전속도를 감소시켜 제 1 속도(S1)까지 감속시킨다.
전류감지부(280)는 제 12 시간 내지 제 13시간(t12 내지 t13)의 가속구간(d12)과 감속구간(d13)에서 전류를 측정한다. 감속구간(d13)에서는 역기전력을 산출한다. 경우에 따라 제어부(210)는 보다 정확한 세탁물의 양 판단을 위해, 초기 가속구간(d12) 및 감속구간(d13)의 데이터를 제외하고, 다음 가속구간(d14)과 다음 감속구간(d15)의 데이터를 사용할 수 있다.
모터구동부(260)는 모터의 회전속도가 제 1 속도(S1)까지 감속하면, 유지구간 없이(B), 즉시 제 14시간(t14)에 다시 제 2 속도(S2)까지 회전속도를 가속하고, 제 15 시간(t15)에 제 2 속도에 도달하면 제 1 속도(S1)까지 감속시켜, 가속과 감속을 일정횟수 반복한 후, 모터가 정지하도록 한다(t19).
전류감지부(280)는 가속구간(d14)과 감속구간(d15)에서 전류를 측정한다.
제어부(210)는 입력되는 전류값을 각 구간별로 구분하여 평균을 산출하고 그에 따른 세탁물의 양을 판단한다.
도 8 은 도 7의 속도변화를 이용한 세탁물의 양을 측정하는 방법을 설명하는데 참조되는 도이다.
제어부(210)는 모터 기동 후, 제 1 속도(S1)로 일정시간 유지하여 초기 유지구간을 설정한 후, 제 1 속도 내지 제 2 속도 범위에서 유지구간 없이 모터의 회전속도가 가속 또는 감속되도록 제어한다.
제어부(210)는 유지구간 없이 감속 후, 즉시 급가속하도록 하도록 제어함으로써, 가속구간에서의 관성정보를 극대화할 수 있다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 모터구동부(260)는 제어부의 제어명령에 대응하여, 제 10시간(t10)에 모터를 기동하여 제 1 속도(S1)까지 가속하고, 제 11 내지 제 12 시간(t11 내지 t12)의 유지구간 동안 회전속도를 유지한 후, 제 12 시간(t12) 내지 제 19 시간(t19)까지, 제 1 속도(S1)에서 제 2 속도로 가속한 후, 제 1 속도로 감속하는 것을 일정횟수 반복한다.
모터구동부(260)는 모터의 회전속도가 제 1 속도(S1)까지 감속하면, 유지구간 없이, 즉시 제 2 속도(S2)까지 회전속도를 가속하며, 가속과 감속을 일정횟수 반복한 후, 제 19 시간(t19)에 모터가 정지하도록 한다.
모터구동부(260)는 5 내지 7회 가속과 감속을 반복할 수 있다.
제어부(210)는 모터의 회전속도를 제 1 속도에서 일정시간 유지 후, 가속과 감속을 반복하여, 유지구간, 가속구간, 감속구간에서의 전류값을 바탕으로 세탁물의 양을 1차 판단한다.
제어부(210)는 제 10 시간 내지 제 19 시간(t10 내지 t19)까지, 1차 판단구간(p11)으로 설정한다.
제어부(210)는 세탁물의 양을 1차 판단한 후, 세탁물의 양이 소량인지 여부를 판단하고, 소량인 경우에는 세탁물의 양을 확정하고 다음 동작을 수행하도록 모터구동부를 제어한다.
한편, 제어부(210)는 세탁물의 양이 소량이 아닌 경우에는 모터의 회전방향을 변경하여 위와 같은 동작을 다시 한번 수행하도록 한다.
제어부(210)는 방향을 변경하여 측정되는 세탁물의 양에 대한 산포를 감소시킴으로써 정확도를 향상시킨다. 또한, 제어부(210)는 방향을 변경하여 2차 판단하는 경우 세탁물의 엉킴을 풀어 포풀기 효과를 가질 수 있다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 1차 판단구간(P11) 후, 세탁물의 양이 소량이 아닌 경우, 제어부(210)는 모터의 회전방향을 변경한 후, 제 2차 판단구간(P12)동안, 모터의 회전속도를 제어하도록 제어명령을 모터구동부로 인가한다.
모터구동부(260)는 제어명령에 대응하여, 모터의 회전방향을 변경한 후, 모터의 회전속도를 제 1 속도까지 증가시키고(t20 내지 t21), 일정 시간(t21 내지 t22)동안 제 1 속도가 유지되도록 한다(유지구간). 모터구동부(260)는 제 22 시간(t22) 후, 제 2 속도까지 모터의 회전속도를 가속하고, 제 1 속도(S1)까지 감속하는 것을 반복하도록 한 후 제 29시간(t29)에 종료한다.
전류감지부(280)는 변경된 회전방향에 대하여, 각각 유지구간, 가속구간, 감속구간에서 전류값을 측정하여 제어부(210)로 인가한다. 이때, 전류감지부(280)는 유지구간과 가속구간에 대하여, 구간 내에서 전류를 지속적으로 측정하고, 감속구간의 경우 감속구간의 일부 구간에 대하여 전류를 측정할 수 있다. 측정시간은 감소구간의 길이(시간)에 따라 변경될 수 있고, 감속구간의 일부 구간에 대하여 전류를 측정하는 경우 감속구간의 초기에 측정한다.
제어부(210)는 1차 판단구간(P11)의 구간별 전류값과, 2차 판단구간(P12)의 구간별 전류값의 평균을 산출한 후, 세탁물의 양을 판단한다. 제어부(210)는 가속구간 및 감속구간에 대한 전류와, 유지구간의 전류를 분석하는데 있어서, 각각 상이한 데이터를 바탕으로 판단한다.
제어부(210)는 구간에 따른 전류의 평균에 역기전력을 곱하여 포량을 산출하되, 가속구간에 대한 포량은 관성토크에 따른 포량데이터를 참조하고, 유지구간에 대한 포량은 중력토크에 대한 포량데이터를 참조하여, 비교 분석한다. 또한, 제어부(210)는 모터의 종류 또는 성능에 따른 특성이 역기전력에 반영되므로, 이를 보상하기 위해서 역기전력을 포량 산출에 사용한다.
제어부(210)는 세탁물의 양을 판단한 후, 세탁물의 양을 바탕으로 다음 동작을 수행하도록 모터구동부를 제어한다. 또한, 제어부(210)는 세탁물의 양에 대응하여 편심에 대한 한계값을 설정할 수 있다.
예를 들어 제어부(210)는 세탁물의 양을 바탕으로 탈수 최고속도를 설정하고 모터구동부(260)로 제어명령을 인가한다. 그에 따라 세탁기는 설정된 최고속도로 드럼을 회전시켜 탈수를 수행한다. 이때, 탈수는 세탁 후 탈수, 헹굼 후 탈수, 최종 탈수를 포함한다.
도 9 는 본 발명의 세탁물의 종류에 따른 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 9의 (a)는 종래의 포량 판단방법에 따른 세탁물의 종류별, 포량 감지값이 도시된 도이고, 도 9의 (b)는 본 발명의 포량 판단방법에 따른 세탁물의 종류별 포량 감지값이 도시된 도이다.
도 9의 (a)와 같이, 종래의 세탁기는, 세탁물의 양 판단 시, 무부하인 상태와 티셔츠의 구분이 불가능했다.
또한, 가을잠바(추잠바)와 무게별 타올, 그리고 겨울잠바(동잠바)의 감지값의 범위가 중첩되므로, 각각을 구분하기 어려우며, 양이 많아질수록 감지값에 대한 산포가 증가하여 포량 판단에 어려움이 있었다.
한편, 도 9의 (b)와 같이, 본 발명의 세탁기는 유지구간, 가속구간 및 감속구간의 전류값을 바탕으로, 각각 중력과 관성의 특성을 고려하고 역기전력을 이용하여 모터 특성에 따른 오차를 보상함으로써, 세탁물의 종류에 다른 감지값의 구분이 보다 쉬워 짐을 알 수 있다.
도 10 은 종래기술에 따른 세탁기의 세탁물의 무게에 따른 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 세탁기는, 모터 기동시 측정되는 전류값을 이용하여 세탁물의 양을 판단한다.
종래의 세탁기는 6kg 이상의 세탁물에 대하여 감지되는 값의 분포가 중복되므로, 6kg 이상의 세탁물에 대한 포량 판단에 어려움이 있다.
예를 들어, 전류값에 따라 판단된 포량 감지값이 600인 경우, 드럼 내 수용된 세탁물이 6kg인지 8kg인지 구분하기 어렵다.
또한, 포량 감지값이 900인 경우 12kg 내지 18kg까지 동일한 분포를 가지므로, 12 내지 18kg 중 무게값을 특정하기 어려운 문제점이 있다.
그에 따라 8kg 이상의 세탁물의 무게에 대해서는 세탁물의 양을 판단하는데 어려움이 있다.
도 11 은 본 발명의 소량 및 중량의 세탁물에 대한 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이고, 도 12 는 본 발명의 세탁물의 무게에 따른 세탁물의 양 측정 결과가 도시된 도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 세탁기는 저속의 유지구간의 전류값을 통해 세탁물의 양을 판단함으로써 8kg 이하의 소량 및 중량에서 무게에 따른 포량감지값이 각각 측정됨에 따라, 정확한 포량 판단이 가능해 졌다.
다만, 저속의 유지구간을 이용한 세탁물의 판단의 경우, 무게가 증가할 수록 구분이 어려우므로, 여기에, 유지구간 보다 빠른 속도로 회전하는 가속 및 감속구간의 관성특성을 적용하여 세탁물의 양을 판단한다.
그에 따라 도 12에 도시된 바와 같이, 유지구간, 가속구간 및 감속구간의 전류값을 바탕으로 세탁물의 양을 판단함에 따라, 세탁물의 무게별로 포량감지값의 구분이 용이하다.
도 13 은 본 발명의 세탁기의 세탁물의 양 측정을 위한 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제어부(210)는 세탁을 시작하는 경우, 고속회전하는 탈수에 진입하기 전, 세탁물의 양을 감지한다. 제어부(210)는 세탁물의 양을 감지하기 위해, 모터를 제어하는 제어명령을 모터구동부(260)로 인가한다.
모터구동부(260)는 제어부(210)로부터 입력되는 제어명령에 대응하여, 모터(270)로 동작전원을 인가하고, 그에 따라 모터가 구동한다(S310). 모터에 연결된 드럼은 모터의 구동으로 회전동작하고, 내부에 수용된 세탁물은 드럼이 회전함에 따라 유동한다.
모터구동부(260)는 정지상태인 모터(270)를 기동하여 제 1 속도까지 가속한다(S320). 이때, 제 1 속도는 드럼 내 세탁물이 벽면에 부착되지 않고, 굴러다니는 상태(텀블)에서의 회전속도이다.
모터(270)의 회전속도가 제 1 속도에 도달하면(S330), 모터구동부(260)는 설정시간 동안 제 1 속도를 유지한다(S340). 예를 들어 제 1 속도는 30 rpm 내지 40 rpm로 설정될 수 있다.
모터에 연결된 전류감지부(280)는 모터가 제 1 속도를 유지하는 동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S350).
설정시간 경과 시, 모터구동부(260)는 모터의 회전속도를 제 2 속도까지 가속한다(S360). 이때 제 2 속도는, 모터의 회전속도가 증가함에 따라, 드럼 내 원심력의 작용으로, 세탁물의 일부가 드럼의 벽면에 부착되어 드럼과 함께 회전하고, 일부는 드럼의 회전에 의해 들어 올려졌다 낙하하는 상태의 회전속도이다. 예를 들어 제 2 속도는 60 rpm 내지 80 rpm 으로 설정될 수 있다. 제 1 속도 및 제 2 속도는 드럼의 크기 또는 모터의 종류 및 성능에 따라 차이가 있을 수 있다.
전류감지부(280)는 모터가 제 1 속도로부터 제 2 속도까지 가속하는 가속구간동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S370).
모터구동부(260)는 모터(270)의 회전속도가 제 2 속도에 도달하면(S380), 모터를 제동하여 회전속도를 감소시킨다(S390). 이때, 전류감지부(280)는 모터가 제동에 의해 감속하는 감속구간 동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S400).
모터구동부(260)는 모터의 회전속도를 제 1 속도까지 감속시키고(S410), 가속 및 감속에 따른 횟수를 카운트하여, 설정횟수(n)에 도달하였는지 판단한다(S420).
모터구동부(260)는 제 1 속도 도달 후, 일정시간 동안 제 1 속도를 유지한다(S430). 전류감지부(280)는 모터가 제 1 속도로 유지되는 유지구간의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S350). 이때, 감속 후 제 1 속도를 유지하는 경우, 그 시간은 기동후 제 1 속도를 유지하는 시간과 상이할 수 있다.
모터구동부(260)는 제 1 속도와 제 2 속도 범위 내에서 모터의 회전속도를 증가시키거나 감소시키고 또한 유지하도록 제어하는 것을 설정횟수 반복한다(S350 내지 S420).
모터는 모터구동부(260)로부터 공급되는 동작전원에 따라, 가속, 감속, 유지를 반복한 이후, 설정횟수에 도달하면, 동작을 정지한다.
제어부(210)는 모터의 회전속도에 따라, 유지구간, 가속구간, 감속구간에서 각각 측정된 전류를 구간별로 평균을 산출하고, 감속구간에서 산출되는 역기전력을 이용하여 세탁물의 양을 판단한다(S440).
도 14 는 본 발명의 세탁기의 세탁물의 양 측정을 위한 제어방법의 다른 예가 도시된 순서도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제어부(210)는 세탁을 시작하는 경우, 고속회전하는 탈수에 진입하기 전, 세탁물의 양을 감지한다. 제어부(210)는 세탁물의 양을 감지하기 위해, 모터를 제어하는 제어명령을 모터구동부(260)로 인가한다. 제어부(210)는 모터의 회전속도에 따라 유지구간, 가속구간, 감속구간으로 구분하여 모터가 회전동작하고, 가속과 감속을 반복하도록 제어명령을 생성한다. 제어부(210)는 모터를 제동하여 회전속도가 감소하면, 속도를 유지하지 않고 즉시 가속되도록 제어명령을 생성한다.
모터구동부(260)는 제어부(210)로부터 입력되는 제어명령에 대응하여, 모터(270)로 동작전원을 인가하고, 그에 따라 모터가 구동한다(S450). 모터에 연결된 드럼은 모터의 구동으로 회전동작하고, 내부에 수용된 세탁물은 드럼이 회전함에 따라 유동한다.
모터구동부(260)는 정지상태인 모터(270)를 기동하여 제 1 속도까지 가속한다(S460). 이하, 제 1 속도와 제 2 속도는 앞서 설명한 바와 같이 드럼 내 세탁물의 상태에 따라 설정될 수 있다.
모터(270)의 회전속도가 제 1 속도에 도달하면(S470), 모터구동부(260)는 설정시간 동안 제 1 속도를 유지하고(S480), 전류감지부(280)는 모터가 제 1 속도를 유지하는 동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S490).
설정시간 경과 시, 모터구동부(260)는 모터의 회전속도를 제 2 속도까지 가속하고(S500), 전류감지부(280)는 모터가 제 1 속도로부터 제 2 속도까지 가속하는 가속구간동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S510).
모터구동부(260)는 모터(270)의 회전속도가 제 2 속도에 도달하면(S520), 모터를 제동하여 회전속도를 제 1 속도까지 감속시킨다(S530). 이때, 전류감지부(280)는 모터가 제동에 의해 감속하는 감속구간 동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S540).
모터구동부(260)는 모터의 회전속도가 제 1 속도에 도달하면(S550), 가속 및 감속에 따른 횟수를 카운트하여, 설정횟수(n)에 도달하였는지 판단한다(S560).
모터구동부(260)는 설정횟수에 도달하지 않은 경우, 유지구간 없이 모터의 회전속도는 제 2 속도까지 가속하고(S500), 제 2 속도 도달 시(S520), 다시 제 1 속도로 감속되도록 제어한다(S530). 전류감지부(280)는 각각 가속구간, 감속구간에 대한 모터의 전류를 측정하여 제어부(210)로 입력한다(S510, S540).
모터구동부(260)는 모터를 가속하고 감속하는 것을 설정횟수 반복한 후(S500 내지S560), 모터를 정지시킨다.
제어부(210)는 초기 1회, 모터의 회전속도를 제 1 속도로 유지한 이후, 유지구간 없이 모터가 가속 및 감속을 반복하도록 하여, 초기 유지구간에서 측정된 전류와, 반복측정된 가속구간과 감속구간의 전류, 감속구간의 역기전력을 바탕으로 세탁물의 양을 판단한다(S570).
제어부(210)는 모터가 감속 후, 일정속도를 유지하지 않고, 즉시 가속하도록 제어함으로써, 가속구간에서의 관성특성이 증가하도록 하고, 그에 따라 무게별 세탁물의 양에 대한 포량감지값에 대한 정확도가 향상되도록 한다.
도 15 는 본 발명의 세탁기의 회전방향을 변경하여 세탁물의 양을 측정하는 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제어부(210)는 세탁물의 양을 판단하기 위해 모터를 제어하는 제어명령을 모터구동부(260)로 인가한다.
모터구동부(260)는 제어명령에 대응하여, 모터(270)가 기동 한 후, 설정시간 동안 제 1 속도를 유지한 후, 가속 및 감속을 반복하도록 제어한다(S600 내지 S660). 전류감지부는 모터의 회전속도가 유지, 가속, 감속되는 동안, 모터의 전류를 측정하여 제어부로 입력한다.
이때, 모터의 동작은 앞서 설명한 도 13 또는 도 14와 같다. 감속 후 회전속도를 유지하는지 여부는 설정에 따라 변경될 수 있다.
제어부(210)는 모터의 회전속도가 유지되는 유지구간, 증가하는 가속구간, 감소하는 감속구간에 대하여 측정되는 전류값과 역기전력을 바탕으로 세탁물의 양을 판단한다(S670).
제어부(210)는 판단된 세탁물의 양이 소량인지 여부를 판단하고(S680), 세탁물의 양이 소량인 경우, 판단된 세탁물의 양을 최종 포량으로 설정한 후 세탁물의 양 판단을 위한 동작을 종료한다.
세탁물의 양이 소량이 아닌 경우, 포량 산출 횟수를 판단한다. 제어부(210)는 세탁물의 양을 2회 이상 판단한 경우, 산출된 포량을 최종 포량으로 설정한다(S720).
한편, 세탁물의 양이 소량이 아니고, 포량이 1회 산출된 경우에는 세탁물의 양에 대한 정확도를 위해, 모터를 정지시킨 후(S700), 모터의 회전방향을 변경하여 2차 포량판단을 시작하도록 모터구동부를 제어한다.
모터구동부(260)는 제어명령에 대응하여 모터의 회전방향을 변경하고(S710), 모터를 가속하여 회전속도가 제 1 속도에 도달하도록 한 후(S600), 제 1 속도가 유지되도록 하고(S610), 회전속도가 제 2 속도에 도달하기까지 가속한다(S620). 모터구동부(260)는 제 2 속도 도달 시(S630), 모터를 제동하여 모터의 회전속도를 제 1 속도까지 감속하고(S640), 제 1 속도에 도달하면 다시 가속하도록 제어하여, 설정횟수 반복제어한다(S620 내지S670).
제어부(210)는 모터 동작 중 전류감지부를 통해 측정되는 전류값에 대하여, 유지구간, 가속구간, 감속구간에 따른 데이터로부터 세탁물의 양을 2차 판단한다(S670).
제어부(210)는 1차 판단구간의 데이터와 2차 판단구간의 데이터를 종합하여 최종 포량을 산출한다(S720).
그에 따라 본 발명은, 모터 기동 시의 전류를 측정하는 것이 아니라, 회전동작하는 모터에 대하여 회전속도가 유지되는 유지구간, 가속구간, 감속구간을 구분하여 전류를 측정하고, 역기전력을 산출하여 세탁물의 양을 판단함으로써, 기동 시 전류의 불안전성을 배제할 수 있고, 세탁물의 유동으로 인한 산포를 최소화하며, 관성특성을 이용하여 보다 정확하게 세탁물의 양을 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 실시예에 따라서는 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
[부호의 설명]
100: 세탁기
132: 터브 134: 드럼
210: 제어부 220: 감지부
260: 모터구동부 270: 모터
280: 전류감지부

Claims (20)

  1. 드럼에 연결되어 드럼을 회전시키는 모터;
    상기 모터로 동작전원을 인가하여 상기 모터가 동작 또는 정지하도록 하고, 상기 모터의 회전속도를 제어하는 모터구동부;
    동작중인 상기 모터의 전류를 측정하는 전류감지부;
    상기 드럼 내에 수용된 세탁물의 양을 판단하기 위해, 상기 모터를 제어하기 위한 제어명령을 상기 모터구동부를 인가하고, 상기 전류감지부로부터 입력되는 전류값으로부터 상기 세탁물의 양을 판단하는 제어부를 포함하고,
    상기 모터구동부는 상기 제어명령에 대응하여, 상기 모터가 일정 속도 범위 내에서 회전속도를 유지하고, 가속 및 감속하는 것을 반복하도록 상기 모터를 제어하고,
    상기 제어부는 상기 전류감지부로부터 입력되는 전류값을 상기 모터의 회전에 따른, 회전속도 유지구간, 가속구간, 감속구간으로 구분하고, 구간별 상기 전류값을 분석하여, 상기 세탁물의 양을 산출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터구동부는 상기 제어명령에 대응하여, 상기 모터가 제 1 속도로 회전하도록 가속한 후, 상기 제 1 속도로 설정시간 유지되도록 하고,
    상기 제 1 속도로부터 제 2 속도에 도달하기까지 가속 한 후, 상기 제 1 속도로 감속시키는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모터구동부는 상기 제 1 속도 내지 상기 제 2 속도의 범위 내에서 상기 모터가 가속 및 감속을 설정횟수 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 모터구동부는 상기 제 1 속도까지 감속한 후, 일정시간 동안 제 1 속도를 유지한 후, 상기 제 2 속도로 가속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 세탁물의 양을 1차 판단하여,
    상기 세탁물의 양이 소량인 경우 판단을 종료하고,
    상기 세탁물의 양이 소량이 아닌 경우, 상기 모터의 회전방향을 변경한 후, 상기 세탁물의 양을 2차 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 드럼에 수용된 상기 세탁물이, 굴러가는 상태(텀블)가 되는 회전속도를 상기 제 1 속도로 설정하고,
    상기 드럼 내에 작용하는 원심력에 의하여 상기 드럼의 벽면에 부착되기 시작하여 상기 세탁물의 일부가 상기 드럼의 벽면에 부착되어 상기 드럼과 함께 회전하고, 일부는 상기 드럼의 회전에 의해 들어 올려졌다 낙하하는 상태의 회전속도를 상기 제 2 속도로 설정하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유지구간에서 상기 세탁물에 작용하는 중력과, 상기 가속구간 및 상기 감속구간에서 상기 세탁물에 작용하는 관성, 그리고 상기 감속구간의 역기전력을 바탕으로 상기 세탁물의 양을 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 속도가 가변하는 상기 가속구간 및 상기 감속구간의 데이터로부터, 속도가 유지되는 상기 유지구간의 데이터를 제외시켜 상기 가속구간 및 상기 감속구간에서 상기 관성에 대한 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 가속구간 및 상기 감속구간의 전류값으로부터 상기 유지구간의 전류값을 감산한 후, 상기 역기전력을 곱하고, 단위시간당 속도변화량으로 나누어 상기 세탁물에 작용하는 상기 관성에 대한 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유지구간, 상기 가속구간 및 상기 감속구간에 대하여, 상기 전류감지부로부터 입력된 구간별 전류값에, 상기 감속구간에서 산출되는 역기전력을 곱하여 상기 세탁물의 양을 판단하기 위한 포량감지값을 산출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유지구간, 상기 가속구간 및 상기 감속구간에 대하여, 상기 전류감지부로부터 입력된 구간별 전류값의 평균으로부터 상기 포량감지값을 산출하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 가속구간 및 상기 감속구간과 상기 유지구간에 대하여, 상기 포량감지값에 따른 상기 세탁물의 양 판단 시, 각각 상이한 데이터를 적용하고,
    상기 가속구간 및 상기 감속구간의 포량감지값과 상기 유지구간의 포량감지값을 결합하여 상기 세탁물의 양을 판단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  13. 드럼에 수용된 세탁물의 양을 판단하기 위해, 모터를 기동하여 제 1 속도까지 가속하는 기동단계;
    상기 모터가 설정시간 동안 상기 제 1 속도로 회전하도록 하는 유지단계;
    상기 설정시간 경과 후, 제 2 속도까지 상기 모터를 가속하는 가속단계;
    상기 모터의 회전속도가 상기 제 2 속도에 도달하면, 상기 모터를 제 1 속도까지 감속시키는 감속단계;
    상기 가속단계 및 상기 감속단계를 설정횟수 반복하는 반복단계; 및
    상기 유지단계, 상기 가속단계, 상기 감속단계에서 측정되는 전류값을 구간별로 분석하여 세탁물의 양을 산출하는 단계를 포함하는 세탁기의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유지단계는, 상기 드럼에 수용된 상기 세탁물이, 굴러가는 상태(텀블)가 되는 회전속도인 상기 제 1 속도로 상기 모터가 회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 가속단계는, 상기 드럼 내에 작용하는 원심력에 의하여, 상기 세탁물이 상기 드럼의 벽면에 부착되기 시작하여 상기 세탁물의 일부가 상기 드럼의 벽면에 부착되어 상기 드럼과 함께 회전하고, 일부는 상기 드럼의 회전에 의해 들어 올려졌다 낙하하는 상태의 회전속도인 상기 제 2 속도까지 가속하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 세탁물의 양 산출단계는,
    상기 유지단계, 상기 가속단계, 상기 감속단계에서 측정되는 전류값의 평균에 상기 감속단계의 전류값으로부터 산출되는 역기전력을 곱하여 상기 세탁물의 양을 판단하기 위한 포량감지값을 산출하는 단계를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 세탁물의 양 산출단계는,
    상기 가속단계 및 상기 감속단계의 전류값으로부터 상기 유지단계의 전류값을 감산한 후, 상기 역기전력을 곱하고, 단위시간당 속도변화량으로 나누어, 상기 가속단계 및 상기 감속단계에서 상기 세탁물에 작용하는 관성에 대한 데이터를 추출하여 상기 세탁물의 양을 판단하는 단계를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 세탁물의 양 산출단계는,
    상기 가속단계 및 상기 감속단계에서 산출되는 포량감지값과 상기 유지단계에서 산출되는 포량감지값을 결합하여 상기 세탁물의 양을 판단하는 단계를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 감소단계 후, 상기 모터가 일정시간 동안 상기 제 1 속도로 회전하도록 하는 2차 유지단계를 더 포함하고,
    상기 2차 유지단계 후 상기 모터의 회전속도를 상기 제 2 속도까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 세탁물의 양을 산출 한 후,
    상기 세탁물의 양이 소량인 경우, 상기 세탁물에 양에 대한 판단을 종료하는 단계; 및
    상기 세탁물의 양이 소량이 아닌 경우, 상기 모터의 회전방향을 변경하여 상기 기동단계, 상기 가속단계, 상기 감속단계 및 상기 반복단계를 수행한 후, 상기 세탁물의 양을 2차 판단하는 단계;를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
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