滚筒洗衣机自动称重方法

专利名称：滚筒洗衣机自动称重方法
技术领域：
本发明涉及一种滚筒洗衣机自动称重方法，特别涉及一种通过测试电机在不同 的负载条件下加速到一定转速所需的能量和在某一速度匀速运转时的能量的不同， 从而精确地检测出洗衣机内待洗衣物重量的滚筒洗衣机自动称重方法。
背景技术：
洗衣机包括机体、机门、盛水筒、衣物筒、驱动和控制系统，机门位于机体的 正面或顶面以进行打开和关闭，盛水筒通过悬挂机构固定在机体内，为朝向机门打 开的圆筒形，衣物筒安装在盛水筒内，驱动系统驱动电动机旋转，控制系统控制洗 衣机的全部洗涤过程。
现在的用户在洗衣时都希望洗衣机能根据衣物的重量自动给出合适的水位，从 而避免盲目选择，造成洗不干净或费水费电的情况发生，所以，目前的洗衣机都具 有自动检测洗涤衣物重量的功能，用户只要将洗涤衣物放入到衣物筒内，选择好洗 涤方式，并按下启动开关，洗衣机就会自动检测被放入到衣物筒内的洗涤衣物的重 量，再自动加入与洗涤衣物量相匹配的水，然后就开始全部的洗涤过程。
对于自动检测待洗涤衣物量的方法，目前滚筒洗衣机普遍采用的是加称重模块 的方法，这种利用加称重模块的方法，不但成本高，而且安装也比较困难。
另外，为了提高检测精度及降低成本，在现有技术中，也有滚筒洗衣机利用检 测电机在不同负载条件下的转速及达到某一转速所需要的时间、电压等参数，进行 待洗衣物量的检测。
如公告号为CN1350086的中国专利"滚筒式洗衣机"，就公开了一种洗涤物重量 的检测方法，在开始洗涤运转的时刻，通过反馈控制使电动机的转速上升至100rpm 之后，在对电动机的供电为一定的状态下使电动机加速，检测电动机的转速从110rpm 变为230rpm为止的上升时间。电动机上升至300rpm之后，使其呈自由旋转状态， 检测电动机的转速从290rpm下降至200rpm为止的下降时间。此后，用上升时间和 下降时间来检测洗涤物的重量。在该重量检测中，根据上升时间与下降时间之比检 测平衡状态，根据该检测结果修正重量，该种方法需要分别测试转速上升时间和转速下降时间，会造成测试的时间较长。
再如公开号为CN1580362的中国专利"检测洗衣机内衣物量的方法"，它在将适 于转动该洗涤桶的电机加速到预定的转速的加速步骤，当该电机的转速按照该加速 步骤达到预定的转速时，将该电机保持在该预定的转速的恒速步骤，在恒速步骤之 后，断开该电机以使该电机减速的减速步骤，以及通过利用在加速步骤、恒速步骤 和减速步骤中分别建立的运动方程来确定衣物量的衣物量确定步骤。
又如公开号为CN1396330的中国专利"洗衣机内的衣物重量的检测装置及方法"，
它包括步骤在电动机起动并达到一定转速之后，确定第一预定时间是否经过；以
及当第一预定时间经过时，采用转矩控制方式控制电动机，并且在第二预定时间经
过之后，根据电动机转速检测衣物重量。

发明内容
本发明主要目的在于提供另外一种检测时间短，并可以高精度检测洗衣机内待 测衣物重量的滚筒洗衣机自动称重方法。
为实现上述发明目的，在本发明中提供了滚筒洗衣机自动称重方法， 洗衣机预先设定电机的第一预定转速、第二预定转速，及电机驱动负载电能与
负载重量的对应关系参数，自动称重包括如下步骤
第一步骤，控制电机使电机达到第一预定转速，并使电机以第一预定转速匀速
旋转，测出此时电机驱动负载所耗的电能；
第二步骤，控制电机使电机从第一预定转速加速到第二预定转速，测出电机从
第一预定转速上升到第二预定转速时的上升电能；
第三步骤，根据上述第一步骤和第三步骤的检测结果，计算相应的负载电能； 第四步骤，根据计算得出的负载电能，进一步确定洗衣机的负载重量。 本发明的进一步改进在于，在上述第一步骤中还包括在控制电机达到第一预
定转速之前，还包括一个先控制电机使电机达到比第二预定转速更高的第三预定转
速，再减速至第一预定转速的过程。
在上述第一步骤中，控制电机使电机在开始启动后，以最大加速度达到第三预
定转速。
在上述第二步骤中，控制电机使电机以最大加速度从第一预定转速达到第二预 定转速。上述第三步骤中的负载电能，是基于用所述电机从第一预定转速上升至第二预 定转速的上升电能乘以时间修正参数所得到的差值来确定的；其中，所述时间修正 参数为电机从第一预定转速上升至第二预定转速的上升时间与以第一预定转速匀速 旋转的时间的比值。
优选地，上述第三步骤中还包括一个修正步骤当计算得出一个负载电能后， 再重复至少一次上述第一至第三步骤，将每次得出的负载电能数值取平均值，作为 最终的负载电能。
上述第四步骤中的洗衣机的负载重量，是基于所述计算得出的负载电能与已存 入在洗衣机电脑控制器中的负载电能与负载重量的对应关系曲线进行比较，从而确 定出 一个最相近似的重量数据。
综上内容，本发明通过测试电机在不同的负载条件下加速到一定转速的所需的 电能和在某一速度匀速运转时的驱动负载电能，用上升时测得的电能减去匀速时测 得的电能，就得到在电机转动时负载的电能，通过计算便可以得到负载的重量，此 种方法更好地解决了小负载电流变化不明显和负载较多时摩擦力较大，测出的数值 偏差较大的问题，从而使自动称重更为准确，精度更高，另外采用此种方法可以縮 短测试时间，30秒左右就可以准确地测出数据。
在控制电机达到第一预定转速之前，增加了一个先控制电机使电机达到比第二 预定转速更高的第三预定转速，再减速至第一预定转速的过程，这样可以使衣物筒 内的干的衣物在较大的离心力作用下很好的贴于衣物筒的内壁上，不但可以提高检 测精度，另外也可以縮短检测时间。
在对衣物筒内的衣物进行自动称重的过程中，衣物筒内衣物的平衡状态未必是 一定的，即使是相同重量的衣物，由于平衡状态的不同，其电机在匀速旋转时的电 能及上升电能都会有所差异，为了避免这种差异造成检测精度的降低，所以本发明 增加了一个修正的步骤，也就是采用了多次检测计算得出负载电能，然后取平均值 的方法，这样就足以修正由于平衡状态的不同所造成的检测偏差，进一步提高检测 精度。


图l是本发明一种滚筒洗衣机的结构示意图； 图2是本发明流程图；图3是负载电能与负载重量的关系曲线图。
如图1至图3所示，机体l，机门2，盛水筒3，衣物筒4，电机5，供水管路6， 排水管路7，排水阔8，进水阀9。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 如图1所示，洗衣机包括机体1、机门2、盛水筒3、衣物筒4、控制面板、驱 动和控制系统。机体1整体呈矩形箱体状，机门2设置在其正面的中间部位，盛水 筒3通过悬挂机构固定在机体1内，为朝向机门2打开的圆筒形，衣物筒4安装在 盛水筒2内，打开机门2就可以向衣物筒4内投放要洗的衣物或者将其取出，控制 面板设置在机体1的表面上，用于用户进行洗涤程序的选择，驱动系统可以驱动电 机5旋转，衣物筒4通过轴承与电机5的转轴相连接，因此驱动电机5转动就可以 直接带动衣物筒4旋转，从而洗涤衣物筒4内的衣物，控制系统控制洗衣机的全部 洗涤过程，根据由控制单元检测的衣物量、水位以及根据用户设定的洗衣程序，全 自动控制洗衣程序。
洗衣机盛水筒3的上部接有供水管路6，用于向盛水筒3内供入洗涤所需的洗 涤水，盛水筒3的下部接有排水管路7，排水管路7是用于当一个洗涤过程结束时将 盛水筒3内的洗涤水排出，在排水管路7上设有一个排水阀8，在供水管路6上设有 一个进水阀9。
洗衣时，首先打开机门2，向衣物筒4内投入需洗涤的衣物，然后向设在供水 管路6上的洗衣粉投入口中投入洗衣粉，接通电源开关，用户在控制面板上根据洗 涤物的种类选择操作模式，输入启动操作的指令，洗衣机控制系统即开始控制全部 操作过程。
在洗衣程序启动后，首先要检测投入到衣物筒4内的衣物量，然后打开进水阀 9，通过供水管路6向盛水筒3内供入混有洗衣粉的洗涤水，进水一直持续到水达到 与检测到的衣物量相匹配的水位为止。
当洗衣机盛水筒3内的水位达不到设定水位时，进水阀9一直打开，当水位达 到设定水位时，控制单元就会发出控制指令将进水阀9关闭，从而停止向盛水筒3 内供水。此时，加入到盛水筒3内的水会被衣物筒4内的衣物所吸收，盛水筒3内 的水位会发生下降，因此，还需要和上面相同的方法进行补充进水，直到完全达到规定的水位。
当盛水筒3内的水位达到规定水位后，洗衣机就可以开始洗漆程序了，洗涤操 作过程完成后，盛水筒3下面的排水阀8就会打开，将盛水筒3内的洗涤水排出， 然后再实行脱水操作。
在脱水操作进行了规定的时间后，再次将排水阀8关闭，打开进水阀9，向盛水 筒3内加入新水，开始进行漂洗操作。
在进行了规定时间的漂洗操作之后，再进行脱水操作，反复上述过程，至所有 的洗衣操作过程全部结束，最后关闭电源开关，结束操作。
下面参照图2和图3说明本发明的工作流程。
用户先打开机门2，向衣物筒4内投入需洗涤的衣物，关闭机门2，然后向设 在供水管路6上的洗衣粉投入口中投入洗衣粉，接通电源开关，用户在控制面板上 根据洗漆物的种类选择操作模式，输入启动操作的指令，洗衣机控制系统即开始控 制全部操作过程。
在洗衣程序启动后，首先要检测投入到衣物筒4内的衣物量，此时，洗衣机控 制系统中的电脑控制器上的CPU发出称重指令给变频板，变频板上的CPU接受到 指令后，通过CPU驱动电机5开始工作，进入称重程序。
洗衣机预先设定电机5的第一预定转速、第二预定转速，及电机5驱动负载电 能W与负载重量G的对应参数关系曲线，并存入洗衣机电脑控制器中，具体步骤如 下
第一步骤首先，驱动电机5启动，带动衣物筒4旋转，对电机5进行反馈控 制，以使电机5的转速快速上升至第三预定转速(例如为400 。m)，使得衣物筒4 内的洗涤衣物由于离心力的作用而较好地贴附在衣物筒4的圆周内壁上，为了能更 好、更快速地将洗涤衣物贴附在衣物筒4的圆周内壁上，同时也为了縮短检测时间， 可以控制电机5以最大加速度上升至第三预定转速(400 rpm)。
接着，再控制电机5的转速以最大减速度降至第一预定转速(例如为200rpm)， 此时，也可以以电机5的默认减速度匀速下降，并控制电机5在第一预定转速 (200rpm)匀速运转一预定时间Tl (10秒)，时间Tl已预先存入洗衣机的电脑控制 器中，检测电机5在匀速运转时的电压Ul、电流II、及时间Tl，通过公式电能 W=UIT，计算出此时电机5驱动负载所耗的电能W1，并存储电能参数W1。第二步骤控制电机5使电机5从第一预定转速(200rpm)以最大加速度加速 到第二预定转速(例如为250rpm)，此时从第一预定转速加速到第二预定转速的时间 为T2，测出电机5从第一预定转速(200rpm)上升到第二预定转速(250rpm)时电 压U2、电流12、及时间T2，计算出此时电机5驱动负载所耗的上升电能W2，并存 储电能参数W2。
从第一预定转速(200rpm)上升到第二预定转速(250rpm)时，也可以以电机5 的默认加速度上升。
第三步骤根据上述第一步骤和第二步骤的检测结果，计算相应的负载电能W， 负载电能W的依据如下公式计算 W=W2-W1XT2/T1
其中，T2/T1是为了使计算得出的负载电能W更加精确所加入的时间修正参数。 在理想状态下，依据上述一次的检测结果所得出的负载电能W就可以对衣物筒4 内的衣物筒进行判断，但是衣物筒4内的衣物的平衡状态未必是一定的，即使是相 同重量的衣物，由于平衡状态的不同，其电机在匀速旋转时的电能W1及上升电能W2 都会有所差异，为了避免这种差异造成检测精度的降低，所以本发明增加了一个修 正的步骤。
修正的步骤包括当通过前三个步骤计算得出一个负载电能W后，再重复至少
一次上述第一至第三步骤，较理想的情况是再重复两次上述步骤，次数少会得不到
较理想的修正结果，次数过多则会延长检测时间。
将每次得出的负载电能W的数值取平均值，作为最终的负载电能W'。 第四步骤根据计算得出的负载电能W'，进一步确定洗衣机的负载重量G。 洗衣机的负载重量G是基于所述计算得出的负载电能W'与已存入在洗衣机电脑
控制器中的负载电能与负载重量的对应关系曲线进行比较，从而确定出一个最相近
似的重量数据。
如图3所示，负载电能与负载重量的对应关系曲线是通过反复比较试验得出的， 并事先存入洗衣机电脑控制器中，图3中的横坐标为负载重量，纵坐标为负载电能。
本发明将第一预定转速和第二预定转速分别设定为200rpm和250rpm，并不是特 定的数值，第一预定转速可设定在200rpm至250rpm之间的任意数值，第二预定转 速可相应地设定为250rpm至300rpm之间的任意数值，200rpm和250rpm是最优选的数值，检测精度会更高。
在第一步骤中，首先将电机5的转速以最大加速度上升至第三预定转速(400 rpm)，将第三预定转速设定为比第二预定转速(250 rpm)高，是为了使衣物筒4内 的衣物更好地贴于衣物筒4的内壁上，进一步提高检测精度。
洗衣机在依据上述步骤检测出待洗衣物的重量后，就可以根据衣物量确定相应 的标准水位，进而开始所有洗涤程序。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。 但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的 任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于洗衣机预先设定电机的第一预定转速、第二预定转速，及电机驱动负载电能与负载重量的对应关系参数，自动称重包括如下步骤第一步骤，控制电机使电机达到第一预定转速，并使电机以第一预定转速匀速旋转，测出此时电机驱动负载所耗的电能；第二步骤，控制电机使电机从第一预定转速加速到第二预定转速，测出电机从第一预定转速上升到第二预定转速时的上升电能；第三步骤，根据上述第一步骤和第三步骤的检测结果，计算相应的负载电能；第四步骤，根据计算得出的负载电能，进一步确定洗衣机的负载重量。
2、 根据权利要求l所述的滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于，上述第一步 骤中还包括在控制电机达到第一预定转速之前，还包括一个先控制电机使电机达到比第二 预定转速更高的第三预定转速，再减速至第一预定转速的过程。
3、 根据权利要求2所述的滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于在上述第一 步骤中，控制电机使电机在开始启动后，以最大加速度达到第三预定转速。
4、 根据权利要求1至3任意项所述的滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于 在上述第二步骤中，控制电机使电机以最大加速度从第一预定转速达到第二预定转 速。
5、 根据权利要求1或2所述的滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于上述第 三步骤中的负载电能，是基于用所述电机从第一预定转速上升至第二预定转速的上 升电能减去以第一预定转速匀速旋转的电能乘以时间修正参数所得到的差值来确定 的；其中，所述时间修正参数为电机从第一预定转速上升至第二预定转速的上升时 间与以第一预定转速匀速旋转的时间的比值。
6、 根据权利要求5所述的滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于，上述第三步骤中还包括一个修正步骤当计算得出一个负载电能后，再重复至少一次上述第一至第三步骤，将每次得出的负载电能数值取平均值，作为最终的负载电能。
7、 根据权利要求6所述的滚筒洗衣机自动称重方法，其特征在于上述第四步骤中的洗衣机的负载重量，是基于所述计算得出的负载电能与己存入在洗衣机电脑 控制器中的负载电能与负载重量的对应关系曲线进行比较，从而确定出一个最相近 似的重量数据。
全文摘要
本发明涉及一种滚筒洗衣机自动称重方法，首先控制电机使电机达到第一预定转速，并使电机以第一预定转速匀速旋转，测出此时电机驱动负载的电能；然后控制电机使电机从第一预定转速加速到第二预定转速，测出电机从第一预定转速上升到第二预定转速时的上升电能，最后根据上述检测结果，用所述电机从第一预定转速上升至第二预定转速的上升电能减去以第一预定转速匀速旋转的电能乘以时间修正参数所得到的差值，计算出相应的负载电能，通过修正步骤后，将得出的负载电能与已存入在洗衣机电脑控制器中的负载电能与负载重量的对应关系曲线进行比较，从而确定出一个最相近似的重量数据。本发明检测精度高，而且检测时间短。
文档编号D06F39/00GK101575793SQ20081009413
公开日2009年11月11日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者吕佩师, 张惠玉, 皮晓杰, 升 许 申请人:海尔集团公司;青岛海尔洗衣机有限公司