一種滾筒洗衣機自動稱重的方法
2023-07-02 17:15:31
專利名稱：一種滾筒洗衣機自動稱重的方法
技術領域：
本發明涉及一種滾筒洗衣機自動稱重的方法，特別涉及一種通過測試電機在不同的負載條件下加速到一定轉速所需的轉矩和在某一速度勻速運轉時的轉矩的不同，從而精確地檢測出洗衣機內待洗衣物重量的滾筒洗衣機自動稱重的方法。
背景技術：
洗衣機包括機體、機門、盛水筒、衣物筒、驅動和控制系統，機門位於機體的正面或頂面以進行打開和關閉，盛水筒通過懸掛機構固定在機體內，為朝向機門打開的圓筒形，衣物筒安裝在盛水筒內，驅動系統驅動電動機旋轉，控制系統控制洗衣機的全部洗滌過程。
現在的用戶在洗衣時都希望洗衣機能根據衣物的重量自動給出合適的水位，從而避免盲目選擇，造成洗不乾淨或費水費電的情況發生，所以，目前的洗衣機都具有自動檢測洗滌衣物重量的功能，用戶只要將洗滌衣物放入到衣物筒內，選擇好洗滌方式，並按下啟動開關，洗衣機就會自動檢測被放入到衣物筒內的洗滌衣物的重量，再自動加入與洗漆衣物量相匹配的水，然後就開始全部的洗滌過程。
對於自動檢測待洗滌衣物量的方法，目前滾筒洗衣機普遍採用的是加稱重模塊的方法，如公開號為CN1690291的中國專利"一種洗衣機的稱重方法及其實現所述方法的洗衣機"就公開了一種利用稱重模塊進行檢測衣物量的方法，該方法是將洗衣機中的一個彈性支撐減振器設為帶位移傳感器的空氣阻尼式，由帶連接環的氣缸體、固定在氣缸體上的線圈架、線圈、線圈接口、帶連接環和內孔的鐵磁活塞杆及密封環組成，位移傳感器經稱重模塊與微處理器連接，稱重模塊包括整流、低通濾波、高增益放大、時序產生、方波等電路和接口，進而檢測洗衣機內的待洗衣物的重量。這種利用加稱重模塊的方法，不但成本高，而且安裝也比較困難。
另外，為了提高檢測精度及降低成本，在現有技術中，也有滾筒洗衣機利用檢測電機在不同負載條件下的轉速及達到某一轉速所需要的時間、電壓等參數，進行待洗衣物量的檢測。
如公告號為CN1350086的中國專利"滾筒式洗衣機"，就公開了一種洗滌物重量的檢測方法，在開始洗漆運轉的時刻，通過反饋控制使電動機的轉速上升至100rpm 之後，在對電動機的供電為一定的狀態下使電動機加速，檢測電動機的轉速從110rpm 變為230rpm為止的上升時間。電動機上升至300rpm之後，使其呈自由旋轉狀態， 檢測電動機的轉速從290rpm下降至200rpm為止的下降時間。此後，用上升時間和 下降時間來檢測洗滌物的重量。在該重量檢測中，根據上升時間與下降時間之比檢 測平衡狀態，根據該檢測結果修正重量，該種方法需要分別測試轉速上升時間和轉 速下降時間，會造成測試的時間較長。
再如公開號為CN1566458的中國專利"洗衣機的衣物量檢測方法"，它在利用反 相電機直接驅動洗滌桶或攪拌器的洗衣機中，包括由以下階段組成，即如果有洗滌 指令輸入，使攪拌器加速的階段；對攪拌器的旋轉速度達到設定速度所需的時間進 行計時的階段；將計時得到的時間與己設定的按時間區分的衣物量表進行比較，從 而檢測出衣物量的階段。
又如公開號為CN1821477的中國專利"滾筒式洗衣機及其檢測衣物重量的方法"， 它能夠計算通過相控施加至馬達的輸入電壓的比，直到馬達達到確定轉數為止，從 而精確地檢測容置在與馬達連接的滾筒中的衣物重量或衣物離心量。該滾筒式洗衣 機包括馬達，用於使滾筒旋轉；以及控制單元，用於依據洗滌操作來控制該馬達 的轉數，並且計算施加到該馬達的輸入電壓的比、即計算改變的電壓值，以確定容 置在該滾筒中的衣物重量。
上述這些方法在應用中，對於較小的負載或摩擦力很大的時候，誤差可能會較 大，達不到自動稱重的要求。
發明內容
本發明主要目的在於解決上述問題，提供一種檢測時間短，並可以高精度檢測 洗衣機內待測衣物重量的滾筒洗衣機自動稱重的方法。
為實現上述發明目的，在本發明中提供了一種滾筒洗衣機自動稱重的方法，
洗衣機預先設定電機的第一預定轉速、第二預定轉速，及電機負載轉矩與負載 重量的對應關係參數，自動稱重包括如下步驟
第一步驟，控制電機使電機達到第一預定轉速，並使電機以第一預定轉速勻速 旋轉，測出此時電機的轉矩；
第二步驟，控制電機使電機從第一預定轉速加速到第二預定轉速，測出電機從第一預定轉速上升到第二預定轉速時的上升轉矩；
第三步驟，控制電機以第二預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；第四步驟，根據上述第一步驟至第三步驟的檢測結果，計算相應的負載轉矩；第五步驟，根據計算得出的負載轉矩，進一步確定洗衣機的負載重量。本發明的進一步改進在於，在上述第一步驟中還包括在控制電機達到第一預
定轉速之前，還包括一個先控制電機使電機達到比第二預定轉速更高的第三預定轉
速，再減速至第一預定轉速的過程。
在上述第一步驟中，控制電機使電機在開始啟動後，以最大加速度達到第三預
定轉速。
在上述第二步驟中，控制電機使電機以最大加速度從第一預定轉速達到第二預定轉速。
上述第四步驟中的負載轉矩，是基於用所述電機從第一預定轉速上升至第二預定轉速的上升轉矩減去以第一預定轉速和第二預定轉速勻速旋轉的轉矩的平均值所得到的差值來確定的。
優選地，上述第四步驟中還包括一個修正步驟當計算得出一個負載轉矩後，再重複至少一次上述第一至第四步驟，將每次得出的負載轉矩數值取平均值，作為最終的負載轉矩。
上述第五步驟中的洗衣機的負載重量，是基於所述計算得出的負載轉矩與已存入在洗衣機電腦控制器中的負載轉矩與負載重量的對應關係曲線進行比較，從而確定出 一個最相近似的重量數據。
綜上內容，本發明通過測試電機在不同的負載條件下加速到一定轉速的所需的轉矩和在某一速度勻速運轉時的轉矩，用上升時測得的轉矩減去勻速時測得的轉矩，就得到在電機轉動時負載的轉矩，通過計算便可以得到負載的重量，此種方法更好地解決了小負載電流變化不明顯和負載較多時摩擦力較大，測出的數值偏差較大的問題，從而使自動稱重更為準確，精度更高，另外採用此種方法可以縮短測試時間，30秒左右就可以準確地測出數據。
在控制電機達到第一預定轉速之前，增加了 一個先控制電機使電機達到比第二預定轉速更高的第三預定轉速，再減速至第一預定轉速的過程，這樣可以使衣物筒內的幹的衣物在較大的離心力作用下很好的貼於衣物筒的內壁上，不但可以提高檢測精度，另外也可以縮短檢測時間。
在對衣物筒內的衣物進行自動稱重的過程中，衣物筒內衣物的平衡狀態未必是 一定的，即使是相同重量的衣物，由於平衡狀態的不同，其電機在勻速旋轉時的轉 矩及上升轉矩都會有所差異，為了避免這種差異造成檢測精度的降低，所以本發明 增加了一個修正的步驟，也就是採用了多次檢測計算得出負載轉矩，然後取平均值 的方法，這樣就足以修正由於平衡狀態的不同所造成的檢測偏差，進一步提高檢測 精度。
圖1是本發明一種滾筒洗衣機的結構示意圖； 圖2是本發明流程圖3是負載轉矩與負載重量的關係曲線圖。
如圖1至圖3所示，機體l，機門2，盛水筒3，衣物筒4，電機5，供水管路6， 排水管路7，排水閥8，進水閥9。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述
如圖1所示，洗衣機包括機體1、機門2、盛水筒3、衣物筒4、控制面板、驅 動和控制系統。機體1整體呈矩形箱體狀，機門2設置在其正面的中間部位，盛水 筒3通過懸掛機構固定在機體1內，為朝向機門2打開的圓筒形，衣物筒4安裝在 盛水筒2內，打開機門2就可以向衣物筒4內投放要洗的衣物或者將其取出，控制 面板設置在機體1的表面上，用於用戶進行洗滌程序的選擇，驅動系統可以驅動電 機5旋轉，衣物筒4通過軸承與電機5的轉軸相連接，因此驅動電機5轉動就可以 直接帶動衣物筒4旋轉，從而洗滌衣物筒4內的衣物，控制系統控制洗衣機的全部 洗滌過程，根據由控制單元檢測的衣物量、水位以及根據用戶設定的洗衣程序，全 自動控制洗衣程序。
洗衣機盛水筒3的上部接有供水管路6，用於向盛水筒3內供入洗漆所需的洗 滌水，盛水筒3的下部接有排水管路7，排水管路7是用於當一個洗滌過程結束時將 盛水筒3內的洗滌水排出，在排水管路7上設有一個排水閥8,在供水管路6上設有 一個進水閥9。
洗衣時，首先打開機門2，向衣物筒4內投入需洗滌的衣物，然後向設在供水管路6上的洗衣粉投入口中投入洗衣粉，接通電源開關，用戶在控制面板上根據洗滌物的種類選擇操作模式，輸入啟動操作的指令，洗衣機控制系統即開始控制全部操作過程。
在洗衣程序啟動後，首先要檢測投入到衣物筒4內的衣物量，然後打開進水閥9，通過供水管路6向盛水筒3內供入混有洗衣粉的洗滌水，進水一直持續到水達到與檢測到的衣物量相匹配的水位為止。
當洗衣機盛水筒3內的水位達不到設定水位時，進水閥9一直打開，當水位達到設定水位時，控制單元就會發出控制指令將進水閥9關閉，從而停止向盛水筒3內供水。此時，加入到盛水筒3內的水會被衣物筒4內的衣物所吸收，盛水筒3內的水位會發生下降，因此，還需要和上面相同的方法進行補充進水，直到完全達到規定的水位。
當盛水筒3內的水位達到規定水位後，洗衣機就可以開始洗滌程序了，洗滌操作過程完成後，盛水筒3下面的排水閥8就會打開，將盛水筒3內的洗滌水排出，然後再實行脫水操作。
在脫水操作進行了規定的時間後，再次將排水閥8關閉，打開進水閥9，向盛水筒3內加入新水，開始進行漂洗操作。
在進行了規定時間的漂洗操作之後，再進行脫水操作，反覆上述過程，至所有的洗衣操作過程全部結束，最後關閉電源開關，結束操作。
下面參照圖2和圖3說明本發明的工作流程。用戶先打開機門2，向衣物筒4內投入需洗滌的衣物，關閉機門2，然後向設在供水管路6上的洗衣粉投入口中投入洗衣粉，接通電源開關，用戶在控制面板上根據洗滌物的種類選擇操作模式，輸入啟動操作的指令，洗衣機控制系統即開始控制全部操作過程。
在洗衣程序啟動後，首先要檢測投入到衣物筒4內的衣物量，此時，洗衣機控制系統中的電腦控制器上的CPU發出稱重指令給變頻板，變頻板上的CPU接受到指令後，通過CPU驅動電機5開始工作，進入稱重程序。
洗衣機預先設定電機5的第一預定轉速、第二預定轉速，及電機5負載轉矩與負載重量的對應參數關係曲線，並存入洗衣機電腦控制器中，具體步驟如下
第一步驟首先，驅動電機5啟動，帶動衣物筒4旋轉，對電機5進行反饋控制，以使電機5的轉速快速上升至第三預定轉速(例如為300 rpm)，使得衣物筒4 內的洗滌衣物由於離心力的作用而較好地貼附在衣物筒4的圓周內壁上，為了能更 好、更快速地將洗滌衣物貼附在衣物筒4的圓周內壁上，同時也為了縮短檢測時間， 可以控制電機5以最大加速度上升至第三預定轉速(300 rpm)。
接著，再控制電機5的轉速以最大減速度降至第一預定轉速(例如為100rpm)， 此時，也可以以電機5的默認減速度下降，並控制電機5在第一預定轉速(100rpm) 勻速運轉，通過轉矩檢測裝置測出此時電機5的轉矩M1，並存儲轉矩M1。
第二步驟控制電機5使電機5從第一預定轉速(100rpm)加速到第二預定轉 速(例如為150rpm)，測出電機5從第一預定轉速(100rpm)上升到第二預定轉速 (150rpm)時的上升轉矩M3，並存儲轉矩M3。
從第一預定轉速(lOOrpm)上升到第二預定轉速(150rpm)時，可以控制電機5 以最大加速度上升，也可以以電機的默認加速度上升。
第三步驟控制電機5以第二預定轉速(150rpm)勻速旋轉，通過轉矩檢測裝 置測出此時電機5的轉矩M2，並存儲轉矩M2。
第四步驟根據上述第一步驟至第三步驟的檢測結果，計算相應的負載轉矩M， 負載轉矩M的依據如下公式計算:
M=M3- (Ml+M2) /2
在理想狀態下，依據上述一次的檢測結果所得出的負載轉矩M就可以對衣物筒4 內的衣物筒進行判斷，但是衣物筒4內的衣物的平衡狀態未必是一定的，即使是相 同重量的衣物，由於平衡狀態的不同，其電機在勻速旋轉時的轉矩及上升轉矩都會 有所差異，為了避免這種差異造成檢測精度的降低，所以本發明增加了一個修正的 步驟。
修正的步驟包括當通過前四個步驟計算得出一個負載轉矩M後，再重複至少 一次上述第一至第四步驟，較理想的情況是再重複兩次上述步驟，次數少會得不到 較理想的修正結果，次數過多則會延長檢測時間。
將每次得出的負載轉矩M的數值取平均值，作為最終的負載轉矩M'。 第五步驟根據計算得出的負載轉矩M'，進一步確定洗衣機的負載重量G。 洗衣機的負載重量G是基於所述計算得出的負載轉矩M'與已存入在洗衣機電腦 控制器中的負載轉矩與負載重量的對應關係曲線進行比較，從而確定出一個最相近似的重量數據。
如圖3所示，負載轉矩與負載重量的對應關係曲線是通過反覆比較試驗得出的，並事先存入洗衣機電腦控制器中，圖3中的橫坐標為負載重量，縱坐標為負載轉矩。
本發明將第一預定轉速和第二預定轉速分別設定為100rpm和150rpm，並不是特定的數值，第一預定轉速可設定在100rpm至150rpm之間的任意數值，第二預定轉速可相應地設定為150rpm至200rpm之間的任意數值，100rpm和150rpm是最優選的數值，檢測精度會更高。
在第一步驟中，首先將電機5的轉速以最大加速度上升至第三預定轉速(300rpm)，將第三預定轉速設定為比第二預定轉速(150rpm)高，是為了使衣物筒4內的衣物更好地貼於衣物筒4的內壁上，進一步提高檢測精度。
洗衣機在依據上述步驟檢測出待洗衣物的重量後，就可以根據衣物量確定相應的標準水位，進而開始所有洗滌程序。
如上所述，結合附圖和實施例所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1、一種滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於洗衣機預先設定電機的第一預定轉速、第二預定轉速，及電機負載轉矩與負載重量的對應關係參數，自動稱重包括如下步驟第一步驟，控制電機使電機達到第一預定轉速，並使電機以第一預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；第二步驟，控制電機使電機從第一預定轉速加速到第二預定轉速，測出電機從第一預定轉速上升到第二預定轉速時的上升轉矩；第三步驟，控制電機以第二預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；第四步驟，根據上述第一步驟至第三步驟的檢測結果，計算相應的負載轉矩；第五步驟，根據計算得出的負載轉矩，進一步確定洗衣機的負載重量。
2、 根據權利要求l所述的滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於，上述第一 步驟中還包括在控制電機達到第一預定轉速之前，還包括一個先控制電機使電機達到比第二 預定轉速更高的第三預定轉速，再減速至第一預定轉速的過程。
3、 根據權利要求2所述的滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於在上述第 一步驟中，控制電機使電機在開始啟動後，以最大加速度達到第三預定轉速。
4、 根據權利要求1至3任意項所述的滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於 在上述第二步驟中，控制電機使電機以最大加速度從第一預定轉速達到第二預定轉 速。
5、 根據權利要求l所述的滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於上述第四 步驟中的負載轉矩，是基於用所述電機從第一預定轉速上升至第二預定轉速的上升 轉矩減去以第一預定轉速和第二預定轉速勻速旋轉的轉矩的平均值所得到的差值來 確定的。
6、 根據權利要求5所述的滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於，上述第四步驟中還包括一個修正步驟當計算得出一個負載轉矩後，再重複至少一次上述第 一至第四步驟，將每次得出的負載轉矩數值取平均值，作為最終的負載轉矩。
7、 根據權利要求5或6所述的滾筒洗衣機自動稱重的方法，其特徵在於上述第五步驟中的洗衣機的負載重量，是基於所述計算得出的負載轉矩與已存入在洗衣機電腦控制器中的負載轉矩與負載重量的對應關係曲線進行比較，從而確定出一個 最相近似的重量數據。
全文摘要
本發明涉及一種滾筒洗衣機自動稱重的方法，首先控制電機使電機達到第一預定轉速，並使電機以第一預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；然後控制電機使電機從第一預定轉速加速到第二預定轉速，測出電機從第一預定轉速上升到第二預定轉速時的上升轉矩；再控制電機以第二預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；最後根據上述檢測結果，用所述電機從第一預定轉速上升至第二預定轉速的上升轉矩減去以第一預定轉速和第二預定轉速勻速旋轉的轉矩的平均值，計算出相應的負載轉矩，通過修正步驟後，將得出的負載轉矩與已存入在洗衣機電腦控制器中的負載轉矩與負載重量的對應關係曲線進行比較，從而確定出一個最相近似的重量數據。本發明檢測精度高，而且檢測時間短。
文檔編號D06F39/00GK101526388SQ20081000763
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月3日 優先權日2008年3月3日
發明者呂佩師, 張惠玉, 皮曉傑, 升 許 申請人:海爾集團公司;青島海爾洗衣機有限公司