一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法

2023-05-23 13:42:31

專利名稱：一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法
技術領域：
本發明涉及洗衣機領域，具體涉及一種利用水浮力控制內桶上升的浮力洗衣機的 內桶浮起狀態的檢測方法。
背景技術：
現有技術中洗衣機的工作方式有多種情況，如圖1所示，其中有一種是利用外筒 內不斷注入的水實現內桶1浮起的離合工作方式。在這種工作方式中，電機直接驅動波輪 運轉，不需要減速和離合裝置。其工作原理是在內桶1底部設置空腔2和花鍵槽3，當外 筒內的水進到一定水量時，內桶底的空腔能夠存儲一定量空氣而形成空氣腔，產生的浮力 可將內桶託起，使內桶底部的花鍵槽脫離電機軸上的花鍵齒輪4，這樣電腦程控器控制的電 機僅帶動波輪轉動，完成正反轉洗滌工作，內桶在排水後失去浮力下落，電機軸上的花鍵齒 輪與內桶底的花鍵槽嚙合，此時電機軸的轉動就會帶動波輪和內桶共同旋轉，實現衣物的 脫水。此方案能夠減輕洗衣機的重量、簡化離合裝置，降低成本。但是此類洗衣機存在下述問題，對於利用浮力上浮的內桶，其上升不僅只依靠水 量，還與內桶本身重量、浮力室的大小、洗滌衣物量的多少、內桶底部的花鍵槽與電機軸花 鍵齒輪的嚙合緊密度等有關，內桶的上升不能自動控制。如果洗滌時內桶未浮起，內桶底部 的花鍵槽與電機軸上的花鍵齒輪一直處於嚙合狀態，此時電機的輸出要驅動波輪、內桶以 及內桶內的水和衣物一起運轉，所需要的動力就增大，即電機運轉的阻力變大，此時就有可 能使電機出現故障，或是超出電機的額定功率而不能工作。而在內桶浮起時，內桶底部的花 鍵槽脫離電機軸上的花鍵齒輪，內桶呈漂浮狀態，這時電機的輸出只需驅動波輪帶動桶內 的衣物運轉，受到的阻力就會明顯變小，這不但有利於電機的正常工作還能延長電機的使 用壽命。另外，內桶沒有浮起時進行洗滌，還會產生較大的噪音，對內桶底部的花鍵槽和電 機軸上的花鍵齒輪產生破壞。因此，在洗滌前必須判斷內桶是否已經浮起，並對未浮起的內 桶採取相應的措施使其浮起以完成正常洗滌工作。

發明內容
為解決現有技術中浮力洗衣機的內桶在工作中不能判定是否浮起的問題，本發明 提供一種能夠確定浮力洗衣機的內桶是否浮起並能對未浮起的內桶進行處理的檢測處理 方法。具體方案如下一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在於，包括 如下步驟步驟1、對洗衣機進行注水，並設定一個電機起始啟動水位，當注水到達該起始啟 動水位時；步驟2、按固定時間間隔啟動電機運行；步驟3、電腦程控器的CPU測量電機啟動時的電流、電壓並計算電機的啟動功率；步驟4、重複步驟2-3兩至三次，計算出啟動功率的平均值；步驟5、重複步驟2-4，同時利用在後平均值減去前一次所測平均值，用兩者的差值判斷內桶的浮起狀態，判斷方法如下步驟51、兩者的差大於0，則表明內桶未浮起，繼續執行上述判斷步驟；步驟52、兩者的差小於0，則表明內桶浮起，進入下一步洗滌程序。本發明的另一優選方案當水到達洗滌水位而內桶仍未浮起時，啟動設定次數的 抖動水流程序，使電機左右旋轉3-5次，再運行步驟2-5，以確定內桶是否浮起步驟21、如內桶仍未浮起，則電腦程控器向用戶發出報警信息；步驟22、如內桶浮起，則洗衣機補進水至洗滌水位，進入下一步洗滌程序。本發明的另一優選方案所述步驟1的設定啟動水位為低於洗衣機的洗滌水位且 水的浮力不足以浮起內桶時的水位。本發明的另一優選方案所述步驟2中的固定時間間隔為1000ms-1500ms。本發明的另一優選方案所述步驟2中電機的運轉方向為順時針方向。本發明的另一優選方案所述步驟52中優選方式為，當連續兩次相減的結果都小 於0時，才給出內桶浮起的信息。本發明的另一優選方案所述步驟52中，當第一次出現差值小於0時，保留被減數 為固定被減數，後續測得的功率僅與固定被減數相減。本發明利用電機因為負荷不同，啟動功率不同從而確定內桶是否浮起，當內桶未 浮起時，電機在啟動時不但要帶動水旋轉還要帶動嚙合的內桶旋轉，這需要更大的啟動功 率才能完成，同樣，內桶浮起後，電機只需要帶動水和衣物旋轉即可，此時電機只需要較少 啟動的功率即可，將前後計算的啟動功率進行相減，根據差值的變化即可確定內桶是否浮 起。為防止出現誤差，本方案還進一步採用多次啟動電機運轉，計算平均功率的測試方式， 從而保證測試結果的準確。本方案大大延長了洗衣機電機的壽命，避免了電機在內桶未浮 起時進行工作的問題，降低了電機的功耗和發熱量。利用抖動水流程序來克服內桶上花鍵 槽與驅動軸上花鍵齒輪的嚙合力，加速了內桶的上浮。本方案測試過程簡單，不需要增加新 的設備，幫助洗衣機電腦程控器了解當前內桶的沉浮狀態，為全自動洗衣控制提供了方便。


圖1現有技術中浮桶洗衣機的結構示意圖。圖2本發明的實施例1的判斷過程示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，由於洗衣機是浮桶式結構，內桶1底部有空氣室2，當洗衣機進水時， 如果進的水產生的浮力不足以將內桶以及裡面的衣物浮起，內桶上的花鍵槽3與電機軸上 的花鍵齒輪4 一直處於嚙合狀態，此時如果啟動電機運轉工作，電機不僅要驅動波輪帶動 內桶中的水以及衣物運轉，而且還要帶動內桶一起運轉，所需要的功率很大。如果繼續進 水，當進入的水產生的浮力足夠大，能將內桶以及裡面的衣服浮起時，內桶底部的花鍵槽脫 離電機軸上的花鍵齒輪，內桶漂浮起來呈自由漂浮狀態。這時電機只需驅動波輪帶動內桶 中的水和衣物運轉，電機的阻力就會明顯變小，電機帶動內桶運轉所需的功率就會變小。因 此，在相同條件下，電機所帶的負荷不同，啟動功率就不同，負荷大時，電機的啟動功率就 大，相反，負荷小時，電機的啟動功率就小。如果內桶已經漂浮起來，即使有水不斷注入，電機在負荷不變的情況下，啟動功率也基本會保持不變。這時只要測出電機啟動功率的變化， 就可以判斷出內桶是否浮起。本方案設定一個電機起始啟動水位，電機起始啟動水位是指一個既可以減輕電機 的發熱又保證進水到該水位時內桶不會浮起的水位。該電機起始啟動水位需要低於洗衣機 設定的洗滌水位，這個水位高度根據洗衣機桶的大小會發生變化，需要根據不同的洗滌容 量事先測得，一般是2或3水位。電腦程控器驅動電機以順時針方向以固定時間進行旋轉， 測量電機啟動時的電流和電壓，計算出電機在啟動時的功率。電機順時針方向轉動，是因為 多數洗衣機內注水時，水流會以順時針的方向在桶內流動，因此採用啟動電機以順時針方 向轉動，能夠減少外界因素對電機的影響，減少電機過熱的情況。間隔一段時間後，此間隔 一般設定為1000ms-1500ms，繼續驅動電機在同樣的條件下旋轉同樣的時間，同時計算其啟 動功率，然後利用後一測量的平均功率值減去第一次測量的平均功率值，根據差值的大小 即可確定內桶是否浮起。由於起始啟動水位時內桶未浮起(此是專門設定)，因此電機此時 的負荷大，相應的啟動功率也大。電機在第二次旋轉時，由於測量過程中洗衣機的注水一直 未停止，這時就可能出現兩種情況1、由於洗衣機內的水增多但還不夠將內桶浮起，此時計算的電機功率值有所增 長，用第二次的功率值減去第一次的功率值所得差會大於0，即表明內桶未浮起。2、洗衣機內不斷增多的水能夠將內桶浮起，此時電機的轉動只需要帶動水和衣物 旋轉，大大減輕了負荷，因此電機啟動時的功率小於第一次或前次的功率值，用第二次功率 值減去第一次或前次的功率值所得差值會小於0，即表明內1桶浮起。這就是本方案的基本 工作過程和原理。為減小上述確定過程的誤差，可以重複上述步驟2-3次，根據最終的平均結果來 判斷內桶是否浮起。當洗衣機內的水到達洗滌水位而還不能確定內桶是否浮起時，則停止 進水，洗衣機電腦程控器會運行抖動水流程序，即驅動電機以慢速左右旋轉3-5圈以克服 內桶與外桶上齒輪之間的嚙合力，幫助內桶上浮，在此過程中繼續按上述方式計算啟動功 率值，並將計算的啟動功率值與前面作為被減數的功率值進行比較，以同樣的判斷方式確 定內桶是否浮起。如果判定結果為浮起，則繼續注水至洗滌水位，進入下一個洗滌程序。如 果判定結果是內桶仍為浮起，則電腦程控器發出報警信息通知用戶或服務人員。上述抖動 水流程序可以運行2-3次，以確保內桶浮起。為保證測得的結果準確，當第一次出現差值小於0的結果時，即將此時的被減數 當作固定被減數，以後計算的功率值都去減固定被減數，如連續出現兩次或以上的差值都 小於0時，給出內桶浮起的信息。實施例1 如圖2所示，為本方案的工作流程，首先洗衣機進水至電機起始啟動水位，然後以 固定的加速度，啟動電機，檢測此時電機的電流I和電壓U，利用P = U*I計算出此次電機的 啟動功率。為提供準備的測量結果，可以重複2-3次上述過程，利用Pn= 1/Ν Σ Pi求出幾 次計算後的平均功率值，以1200ms的時間間隔重複計算上述過程2-3次，由第二次開始，每 次利用後面算出的平均功率值減去前一次算出的平均功率值，即Pn-(Pn-I) <0時(η為第 幾次測量)，確定內桶浮起，記錄此時的被減數Pn-I作為固定被減數，然後再運行上述測量 程序2-3次，將每次測得的電機啟動功率都與固定被減數Pn-I相減，當出現兩次結果都小於0時，則斷定內桶已經浮起，此時洗衣機繼續補水至洗滌水位，進入下一個洗滌程序。
當Pn-(Pn-I) > 0時，判斷內桶未浮起，繼續上述電機運轉程序直至水位到達洗滌 水位仍然不能確定內桶是否浮起時，則停止注水，運行抖動水流程序，每執行一次抖動水流 程序後則執行一次前面的運行計算過程，當出現功率差值小於0時，重新運行計算過程一 次或兩次，以兩次或三次的相同的差值結果來確定內桶已經浮起，然後洗衣機補水至洗滌 水位。當上述方式還無法確定內桶是否浮起時，電腦程控器向用戶或服務人員發送報警信 息。
權利要求
1.一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟1、對洗衣機進行注水，並設定一個電機起始啟動水位，當注水到達該起始啟動水位時；步驟2、按固定時間間隔啟動電機運行；步驟3、電腦程控器的CPU測量電機啟動時的電流、電壓並計算電機的啟動功率； 步驟4、重複步驟2-3兩至三次，計算出啟動功率的平均值；步驟5、重複步驟2-4，同時利用在後平均值減去前一次所測平均值，用兩者的差值判 斷內桶的浮起狀態，判斷方法如下步驟51、兩者的差大於0，則表明內桶未浮起，繼續執行上述判斷步驟； 步驟52、兩者的差小於0，則表明內桶浮起，進入下一步洗滌程序。
2.如權利要求1所述的一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在 於，當水到達洗滌水位而內桶仍未浮起時，啟動設定次數的抖動水流程序，使電機左右旋轉 3-5次，再運行步驟2-5，以確定內桶是否浮起步驟21、如內桶仍未浮起，則電腦程控器向用戶發出報警信息； 步驟22、如內桶浮起，則洗衣機補進水至洗滌水位，進入下一步洗滌程序。
3.如權利要求1所述的一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在 於，所述步驟1的設定啟動水位為低於洗衣機的洗滌水位且水的浮力不足以浮起內桶時的 水位。
4.如權利要求1所述的一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在 於，所述步驟2中的固定時間間隔為1000ms-1500ms。
5.如權利要求1所述的一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在 於，所述步驟2中電機的運轉方向為順時針方向。
6.如權利要求1所述的一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在 於，所述步驟52中優選方式為，當連續兩次相減的結果都小於0時，才給出內桶浮起的信 息。
7.如權利要求6所述的一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，其特徵在 於，所述步驟52中，當第一次出現差值小於0時，保留被減數為固定被減數，後續測得的功 率僅與固定被減數相減。
全文摘要
本發明涉及一種利用電機功率變化判斷內桶起浮狀態的方法，屬於洗衣機領域，依次執行下述步驟，1)對洗衣機進行注水，當注水到達該起始啟動水位時；2)電腦程控器按固定的時間間隔啟動電機運行；3)電腦程控器的CPU測量電機啟動時的電流、電壓並計算出電機的啟動功率；4)重複步驟2-3兩至三次，計算出啟動功率的平均值；5)重複步驟2-4，同時利用在後所測功率的平均值減去前一次所測功率的平均值，用兩者的差值判斷內桶的浮起狀態兩者的差大於0，則表明內桶未浮起；兩者的差小於0，則表明內桶浮起。本發明利用電機因為負荷不同，輸出的功率不同而確定內桶是否浮起，方法簡單，並避免了電機的異常發熱以及齒輪上花鍵等部件的損壞。
文檔編號D06F33/02GK102115969SQ20111004267
公開日2011年7月6日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者劉傑, 皮曉傑, 許升 申請人:海爾集團公司, 青島海爾洗衣機有限公司