专利名称：洗衣机和用于探测洗衣机中的衣物的不平衡状态的方法
技术领域：
本发明涉及洗衣机和用于探测其中衣物的不平衡状态的方法。更具体地说，本发明涉及洗衣机，由利用衣物的速度计算的不平衡值和不平衡值的变化，该洗衣机确定旋转筒中的衣物是否处于不平衡状态，并且本发明涉及用于探测其中不平衡状态的方法。
背景技术：
通常，传统的洗衣机是使用洗涤剂的乳化作用、由于旋转筒的旋转旋转筒与放置其中的衣物之间的摩擦和施加给衣物的冲击而从衣物去除多种污物的装置。
在图1A中，在供应洗涤用水和洗涤剂后，传统的洗衣机1顺序执行规定时间的洗涤、漂洗和脱水操作。洗涤和漂洗操作通过容纳衣物3的旋转筒2沿顺时针和逆时针方向的旋转执行。如图1A所示，在上述操作后，衣物3可能会聚集在旋转筒2的一侧，从而导致旋转筒2变得不平衡。在其中旋转筒2以比较低的速度旋转的洗涤和漂洗操作中，如图1A所示的衣物3的不平衡状态不会引起麻烦，但在其中旋转筒2高速旋转的脱水操作中，会引起旋转筒2严重振动和强噪声，并损坏洗衣机1。为了防止噪声和振动，在漂洗操作后，衣物3处于如图1B所示的均匀状态，然后执行脱水操作。
传统地，为了确定衣物是否处于不平衡状态，使用洗涤电机的速度的波动。图2是说明电机的速度的曲线，用于说明用于传感洗衣机的旋转筒中的衣物的不平衡状态的传统方法。在传统方法中，在旋转筒的速度保持均匀的情况下，通过探测旋转筒的速度偏差确定旋转筒中的衣物是否处于不平衡状态。然而，如图2所示，在旋转筒以低速旋转的条件下，确定到旋转筒中的衣物处于不平衡状态时，衣物运动，并且电机以由滑动线所示的速度旋转。电机的实际平均速度由虚线显示。计算的电机平均速度由单点划线显示。当使用计算的电机速度的平均值计算电机的速度变化时，获得的值不同于实际值，从而导致确定旋转筒的不平衡状态出错。
此外，如图1C所示，当旋转筒2中的衣物3处于锥形不平衡状态时，即当处于对称位置的旋转筒2的入口和内部周围的衣物3不平衡时，不能容易地探测到旋转筒2的旋转速度的偏差。图3显示了当出现由于锥形不平衡状态发生振动时，旋转轴的运动状态。由于锥形不平衡状态出现在旋转筒的对称位置处，在低每分钟转数(rpm)时，旋转筒的旋转速度的偏差较小。因此，为了传感锥形不平衡状态，洗涤电机以接近共振rpm的速度被平静地驱动。然而，当在高rpm时探测到锥形不平衡状态时，由于锥形不平衡状态导致的振动，噪声增加，并可能导致对洗衣机的机械损坏。
当旋转筒的旋转速度降低以防止由于锥形不平衡状态引起的振动和噪声时，旋转筒的旋转速度的偏离减小，从而导致难以传感不平衡状态，并且由于传感不平衡状态中的错误导致的脱水操作期间的振动而产生噪声。
发明内容
因此，本发明的一个方面在于提供一种精确地探测衣物的不平衡状态以减小振动和噪声的洗衣机，和用于探测其中衣物的不平衡状态的方法。
本发明的另一方面在于提供一种洗衣机，该洗衣机即使在低rpm时也能够精确地探测衣物的不平衡状态，特别是衣物的锥形不平衡状态，以减小振动和噪声，并缩短执行总的洗涤操作的时间，和用于探测其中衣物的不平衡状态的方法。
本发明的其它方面和/或优点部分通过下面的描述给出，部分将从这些描述中变得明显，或者通过本发明的实施了解到。
通过提供一种洗衣机，能够实现本发明的前述和/或其它方面，所述洗衣机包括其中容纳衣物的旋转筒；旋转旋转筒的洗涤电机；探测洗涤电机的速度并输出电机速度信号的电机速度探测单元；和控制器，所述控制器使用电机速度信号计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化，使用所述不平衡值和不平衡值的变化确定衣物的不平衡状态，和根据确定的结果控制洗涤电机。
所述控制器使用从电机速度信号提取的速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
通过实时探测速度波纹，所述控制器计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
所述控制器使用在洗涤电机的速度变化期间，从电机速度信号提取的速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
所述控制器包括电机速度处理单元，所述电机速度处理单元从电机速度信号探测速度波纹，并计算探测的速度波纹的绝对值，并使用速率波纹的绝对值计算不平衡值和不平衡值的变化。
所述控制器还包括使用速率波纹的绝对值计算不平衡值的不平衡值探测单元。所述不平衡值探测单元是低通滤波器(LPF)。
分别通过将不平衡值和不平衡值的变化与预定第一参考值比较，并通过将通过增加洗涤电机的rpm取得的衣物的另一不平衡值与预定第二参考值比较，所述控制器确定旋转筒中的衣物的不平衡状态。
通过将锥形不平衡值与预定的第一和第二参考值比较，确定衣物的不平衡状态。
本发明的另一目的在于提供用于探测洗衣机中的衣物的不平衡状态的方法，所述洗衣机具有容纳衣物的旋转筒和旋转旋转筒的洗涤电机，所述方法包括探测洗涤电机的旋转速度并输出电机速度信号；使用输出的电机速度信号，计算容纳在旋转筒中的衣物的不平衡值和不平衡值的变化；和通过将不平衡值和不平衡值的变化与各自的参考值比较，确定衣物的不平衡状态。
衣物的不平衡值和不平衡值的变化的计算包括从输出的电机速度信号提取速度波纹；和使用提取的速率波纹，计算不平衡值和不平衡值的变化。
使用实时提取的速度波纹，实时计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
使用在洗涤电机的速度变化期间提取的速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
衣物的不平衡值和不平衡值的变化的计算还包括计算提取的速度波纹的绝对值，并且使用该绝对值计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
确定衣物的不平衡状态包括分别将不平衡值和不平衡值的变化与预定的第一参考值比较；增加洗涤电机的rpm；和将新取得的不平衡值与预定第二参考值比较。
通过将锥形不平衡值与预定的第一和第二参考值比较，确定衣物的不平衡状态。
结合附图，通过对实施例的如下描述，本发明的这些和/或其它特征及优点将会变得更加明显和更易理解。
图1A是显示传统洗衣机的旋转筒中的衣物的不平衡状态的截面视图；图1B是显示图1A中所示的洗衣机中的衣物的平衡状态的截面视图；图1C是显示图1A所示的旋转筒中的衣物的锥形不平衡状态的示意图；图2是显示电机速度的曲线，用于说明用于传感洗衣机的旋转筒中的衣物的不平衡状态的传统方法；图3是显示当在传统洗衣机中发生由于锥形不平衡状态导致的振动时，旋转轴的运动状态的示意图；图4是根据本发明的实施例的洗衣机的示意控制框图；图5是显示根据本发明的实施例的洗衣机的控制器的详细结构的框图；图6是显示根据本发明的实施例的用于处理洗衣机的电机速度信号的波形的曲线；图7是显示用于传感根据本发明的实施例的洗衣机的旋转筒中的衣物的锥形不平衡状态的洗涤电机的驱动图案的曲线；图8是显示根据rpm的多种锥形不平衡值的不平衡状态探测信号的波形的曲线；和图9是显示根据本发明的实施例的洗衣机的脱水操作的流程图。
具体实施例方式
现在，将对其示例在附图中示出的本发明的实施例进行详细描述，其中自始至终相似标号代表类似的元件。参照图，以下将对说明本发明的实施例进行描述。
图4是根据本发明的实施例的洗衣机的控制系统的示意控制框图。所述洗衣机包括探测衣物的不平衡状态有关的部件。更确切地说，如图4所示，本发明的洗衣机包括输入单元40；控制器42；电机驱动单元44；电机速度探测单元46；和洗涤电机45。本发明的洗衣机还可包括与诸如洗涤和漂洗操作的其它操作相关的其它部件。
本发明的洗衣机利用用户通过输入单元40输入的多种操作指令驱动。控制器42分析由用户输入的操作指令，并将控制信号输出到电机驱动单元44。电机驱动单元44接收控制信号，并将诸如PWM(脉宽调制)信号的操作信号输出到洗涤电机45。洗涤电机45根据输入的操作信号以适合的rpm(转数/分)被驱动。电机速度探测单元46探测洗涤电机45的旋转速度，并将电机速度信号输出到控制器42。例如，电机速度探测单元46是霍尔传感器或编码器。然而，电机速度探测单元不局限于此，并可按照需要改变。
图5显示了控制器42的详细配置。以下，参照图5和图6，将描述用于计算不平衡值的过程。从电机速度探测单元46输出的电机速度信号(Y1)被输入到控制器42的电机速度信号处理单元50。电机速度信号处理单元50从输入的电机速度信号(Y1)提取速度波纹(Y2)，并计算速度波纹(Y2)的绝对值(Y2*Y2)，以便将抽取的速率波纹(Y2)转换为RMS(均方根)值。通过高通滤波器(HPF)或带通滤波器(BPF)实现速度波纹(Y2)从电机速度信号(Y1)的提取。当洗涤电机45以恒定速度操作时，对应于恒定速度的直流分量与不平衡状态无关，从而被HPF或BPF去掉。此外，由于HPF或BPF去掉了与不平衡状态无关的机械噪声，可以精确地确定衣物的不平衡状态。已经通过滤波器的速度波纹(Y2)被乘方，从而产生绝对值(Y3)。绝对值(Y3)，即RMS值，的计算，被用于提供比较中的方便，和取得精确的不平衡值。
速度波纹绝对值(Y3)被输入到不平衡值探测单元52，然后不平衡值探测值52输出当前不平衡值(Y4)。不平衡值探测单元52包括低通滤波器(LPF)，接收速度波纹绝对值(Y3)，并输出容易比较的当前不平衡值(Y4)。此外，由于LPF去掉了与不平衡状态无关的噪声，可以精确地确定衣物的不平衡状态。
从不平衡值探测单元52输出的不平衡值(Y4)被输入到不平衡值变化计算单元54。不平衡值变化计算单元54执行指定时间的不平衡值(Y4)的抽样，并将所有不平衡值(Y4)的总和除以所述时间，从而得出不平衡值(Y4)根据时间的变化。不平衡值(Y4)和不平衡值(Y4)根据时间的变化被输入到不平衡状态确定单元56。不平衡状态确定单元56将不平衡值(Y4)和不平衡值(Y4)根据时间的变化与参考值比较，从而确定衣物的不平衡状态。当确定衣物处于不平衡状态中时，电机控制单元58停止洗涤电机的操作，并适合地控制洗涤电机45以再次执行衣物转动操作。当确定衣物处于平衡状态时，电机控制单元58增加洗涤电机的rpm，以启动高速脱水模式。
图7是用于传感根据本发明的实施例的洗衣机的衣物的锥形不平衡状态的洗涤电机的驱动图案的曲线。如上所述，由于在锥形不平衡状态中，低rpm时，旋转筒旋转速度的偏差很小，很难传感衣物是否处于锥形不平衡状态。参照显示了根据rpm的多种锥形不平衡值的波形的图8中所示的曲线，为了传感锥形不平衡状态，rpm必须增加接近共振频带。这种rpm的增加导致脱水时间的增加和噪声和振动的增加。在本发明中，通过rpm为近似100时的不平衡值和不平衡值的根据时间的变化传感锥形不平衡状态。优选地，用于传感锥形不平衡状态的rpm被设置为不平衡值根据时间变化很大的点。所述rpm可通过测试重新设置。图8显示了测试的一个实例，并显示出在近似100rpm时很好地表示了用于传感不平衡状态的不平衡值的根据时间的变化。
在本发明中，由于使用不平衡值的根据时间的变化传感衣物的不平衡状态，可以以相对较低rpm精确地传感普通的不平衡状态，以及锥形不平衡状态。更确切地说，当以低rpm探测的不平衡值和不平衡值的根据时间的变化被取得时，计算指定共振频带处的不平衡值，从而可以精确和有效地传感衣物的不平衡状态。
此外，由于使用速度波纹的提取通过去掉噪声，实现了纯粹的不平衡值的探测，可以实时计算速度变化期间的不平衡值，从而计算不平衡值的根据时间的变化。
相应地，如图7所示，在洗涤电机的速度从100rpm增加到400rpm的情况下，通过计算不平衡值和不平衡值的根据时间的变化实现不平衡状态的确定；并且当确定洗衣机中的衣物处于不平衡状态时，洗涤电机45的速度减小并再次执行衣物转动操作。从而，可以缩短洗衣机的总的洗衣操作执行的时间。
图9是显示根据本发明的洗衣机的脱水操作的流程图。在操作810中，利用用户输入的操作指令，在洗衣和漂洗操作被执行后，启动脱水操作。从操作810开始，工艺移动到操作820，在操作820，执行用于将衣物均匀定位在平衡状态中的衣物旋转操作，以便防止由于衣物的不平衡状态导致的噪声和振动。在操作820中执行衣物缠绕操作预定时间后，为了传感如图7所示的不平衡状态，工艺移动到操作830，在操作830，在洗涤电机的旋转速度被调节的条件下，容纳在旋转筒中的衣物的不平衡值和不平衡值的根据时间的变化被实时传感。从操作830，工艺移动到操作840，在操作840，以不平衡值的根据时间的变化很好地被表示的rpm，用于确定不平衡状态的不平衡值和不平衡值的根据时间的变化分别与用于探测锥形状态的第一参考值(第一极限条件)比较。当不平衡值和不平衡值的根据时间的变化分别低于第一参考值时，工艺移动到操作850，在操作850，洗涤电机的旋转速度增加。虽然通过使用第一极限条件的比较能够精确地传感不平衡状态，在操作860中，在洗涤电机的旋转速度被增加到指定的rpm的条件下，不平衡值得到连续的探测，并从操作860，工艺移动到操作870，在操作870，探测的不平衡值与第二参考值(第二极限条件)比较。由于不平衡值使用速度波纹探测，可以确定在洗涤电机的旋转速度改变期间衣物是否处于不平衡状态。作为比较结果，当探测的不平衡值低于第二参考值时，确定衣物被均匀地定位在旋转筒中，并在操作880中，启动高速脱水模式。另一方面，当取得的值不满足第一或第二极限条件时，则再次执行衣物缠绕操作。
从上述描述可以明显看出，本发明提供了洗衣机，利用使用了洗涤电机的速度波纹的不平衡值和不平衡值的根据时间的变化，所述洗衣机确定旋转筒中的衣物是否处于不平衡状态，以便能够精确地传感旋转筒中的衣物的不平衡状态，并且本发明提供了用于探测其中衣物不平衡状态的方法。
由于使用不平衡值的根据时间的变化和不平衡值传感洗衣机的旋转筒中的衣物的不平衡状态，可以以相对较低rpm精确地传感不平衡状态。
此外，本发明的洗衣机能够以低rpm精确地传感到衣物的锥形不平衡状态。
由于衣物的不平衡状态以低rpm被传感，执行洗衣机的总的洗衣操作占用的时间被缩短。
虽然已显示和描述了本发明的实施例，本领域的技术人员将意识到在不背离本发明原则与精神的情况下，可以对所述实施例进行变化，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种洗衣机，包括其中容纳衣物的旋转筒；旋转旋转筒的洗涤电机；探测洗涤电机的速度并输出电机速度信号的电机速度探测单元；和控制器，所述控制器使用电机速度信号计算衣物的不平衡值和所述不平衡值的变化，使用不平衡值和不平衡值的变化确定旋转筒内的衣物的不平衡状态，并且根据确定的结果控制洗涤电机。
2.根据权利要求1所述的洗衣机，其中所述控制器使用从电机速度信号提取的速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
3.根据权利要求2所述的洗衣机，其中所述控制器通过实时探测速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
4.根据权利要求2所述的洗衣机，其中所述控制器使用在洗涤电机的速度变化期间从电机速度信号提取的速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
5.根据权利要求1所述的洗衣机，其中所述控制器包括电机速度信号处理单元，所述电机速度信号处理单元从电机速度信号探测速度波纹并计算探测的速度波纹的绝对值，且使用速率波纹的绝对值计算不平衡值和不平衡值的变化。
6.根据权利要求5所述的洗衣机，其中所述控制器进一步包括使用速率波纹的绝对值计算不平衡值的不平衡值探测单元。
7.根据权利要求6所述的洗衣机，其中所述不平衡值探测单元是低通滤波器(LPF)。
8.根据权利要求1所述的洗衣机，其中分别通过将不平衡值和不平衡值的变化与预定的第一参考值比较，和通过将通过增加洗涤电机的每分钟转数取得的衣物的另一不平衡值与预定的第二参考值比较，所述控制器确定旋转筒中的衣物的不平衡状态。
9.根据权利要求8所述的洗衣机，其中衣物的不平衡状态通过将锥形不平衡值与预定的第一和第二参考值比较而被确定。
10.一种用于探测洗衣机中的衣物的不平衡状态的方法，所述洗衣机具有容纳衣物的旋转筒和旋转旋转筒的洗涤电机，所述方法包括探测洗涤电机的旋转速度并输出电机速度信号；使用输出的电机速度信号，计算旋转筒中容纳的衣物的不平衡值和不平衡值的变化；和通过将不平衡值和不平衡值的变化与各自的参考值比较，确定衣物的不平衡状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化包括从输出的电机速度信号提取速度波纹；和使用提取的速率波纹，计算不平衡值和不平衡值的变化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中使用实时提取的速度波纹，实时地计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
13.根据权利要求11所述的方法，其中使用在洗涤电机的速度变化期间提取的速度波纹，计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
14.根据权利要求11所述的方法，其中衣物的不平衡值和不平衡值的变化的计算进一步包括计算提取的速度波纹的绝对值，和使用所述绝对值计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化。
15.根据权利要求10所述的方法，其中确定衣物的不平衡状态包括分别将不平衡值和不平衡值的变化与预定的第一参考值比较；增加洗涤电机的每分钟转数；和将新取得的不平衡值与预定的第二参考值比较。
16.根据权利要求15所述的方法，其中通过将锥形不平衡值与预定的第一和第二参考值比较，确定衣物的不平衡状态。
全文摘要
一种洗衣机，所述洗衣机使用不平衡值和不平衡值的根据时间的变化确定衣物的不平衡状态，以减小振动和噪声的产生；和一种用于探测其中衣物的不平衡状态的方法。所述洗衣机包括容纳衣物的旋转筒；用于旋转旋转筒的洗涤电机；探测洗涤电机的速度并输出电机速度信号的电机速度探测单元；和控制器，所述控制器使用电机速度信号计算衣物的不平衡值和不平衡值的变化，使用不平衡值和不平衡值的变化确定衣物的不平衡状态，并且根据确定的结果控制洗涤电机。
文档编号D06F33/02GK1962997SQ20061007726
公开日2007年5月16日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年11月7日
发明者朴昶柱, 冈崎洋二, 金昌铉, 金明哲, 崔正哲 申请人:三星电子株式会社