控制洗衣机程序的方法和使用该方法的洗衣机的制作方法

专利名称：控制洗衣机程序的方法和使用该方法的洗衣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制洗衣机程序的方法，包括记录供应到洗衣机桶的水量。
这样一种方法公开于GB 2070648中，该专利的基础是，知道在洗衣机的水位控制程序循环中供应的水量构成洗衣的吸收能力的度量，同时，对于同一类型的洗衣，也是洗衣重量的度量。此种已知的方法不可能给出最佳结果，因为将水位保持在洗衣机桶中额定水平左右的重复充水操作的次数使此法非常费时。
按照本发明的方法克服了上述技术问题，并保证一最小的执行水位。按照此种新方法，与已知方法比较，负荷检测和根据该测得的负荷而向滚筒中输水是非常快的。
在附属的权利要求书中报告的特点描述了本发明方法的特征。该方法最好使用一个连续水压传感器，由于在水位测量之外还有连续的水位监控和“趋势”分析，因此能更好地控制溢流和漏水。而且此类传感器能够更好地检测泡沫，通过避免形成水环而改进旋转性能，并在配水之前或期间检测泡沫。
本发明估算负荷量的主要思想是监控充入的水和“自由水”之间的差值而获得被负荷吸收的水。术语“自由水”指没有被所洗衣物吸收而留在洗衣机桶中的水量。从该吸收的水可估算所洗衣物的负荷。已知的方法没有使用自由水的估计，因为它们全部仅仅集中注意于将水位保持在额定值左右时向洗衣机桶供应的水量。采用这些已知的方法，不需要使用连续水位传感器。如果我们将负荷内的水量称为“吸收的水”，并假定可以通过用压力传感器测量水位来测定自由水，那么下列数学关系能推出吸收水吸收水(Aw)＝充入的水-自由水即使该方程式因其中使负荷浸入水中的滚筒的一小部分中存在被吸收的水和自由水之间的相互作用而不完全真实，该方程式也考虑了具有良好近似性的物理本质。关于Aw，有两个概念是熟知的负荷量越大吸收的水越多，而棉花负荷吸水比合成纤维多，比毛中吸水少。因此显然，通过吸收估算负荷量的方法论受织物的严重影响，即3kg的标准IEC(国际电技术委员会)棉花或5kg合成纤维或1.7kg毛中可吸收7升水。因为纺织品识别技术还不是一种真实需要而会使控制程序太复杂，所以本发明的方法使水的吸收与标准IEC棉花发生关系而使评估的负荷量作为“与棉花等效的”负荷。一旦计算了Aw，就能通过下列关系估算负荷量和棉花等效负荷Aw＝等效负荷*K等效负荷＝Aw*1/K式中K[升/kg]能识别负荷的相对于设定的轮廓状态的特定状态。该参数称为“吸收率”SA而它是每种特定的所洗衣物负荷的特性。使自由水与洗衣桶中水位连结的相互关系是由实验确定的，方法是在洗衣机的空桶中引入已知的不断增加的水量，将滚筒的电动机断开，记录由连续的水位压力传感器(CWL)测得的相应水位。这样做，获得了加入水的升数对水位(包括机械几何形状、空气空穴、传感器)的特性。通过从该实验曲线开始的已知的外推技术可以确定由传感器检测的水位[mm]和洗衣机桶中的自由水体积之间的关系所建立的方程式，主要为了节省计算时间。
如果没有负荷，该方程式提供充入水的总量“充入水升数”(“literin”)。如果滚筒中存在要洗的衣物，差值Aw＝充入水升数-自由水提供由负荷本身吸收的水量。
为了获得上述吸收率(SA)的信息，本申请人已进行了用固定量的要洗衣物和不同的水量完成的试验。水位值是在一定搅拌时间后考虑的，而吸收的水用提到的方法计算。通过用负荷量来除吸收的水，测定了吸收率SA(吸收的水/kg负荷)。
由于上述试验，本申请人发现，在使用的水的范围内，供应到洗衣机桶的水量越大，吸收的水和自由水就越多。换言之，本申请人发现，吸收率SA与充入的水有关，另一种说法是，吸收率SA与自由水有关。该事实具有重要的后果，因为找到了控制洗衣机程序的最佳方法。利用固定的要洗衣物量，本申请人已制定了一幅将吸收率SA与供应到洗衣机桶的水和自由水相连结的图形(及相关的计算机化的算法)。
本申请人也已发现，吸收率SA与负荷有关，即7kg负荷的吸收系数与1kg负荷的吸收系数不同。该事实的主要原因是与体积比VR有关，其中VR＝负荷占据的体积/滚筒总体积VR越大，Aw越小(因此SA越小)。在第一级近似中，吸收率SA必须与吸收的水Aw相联系。根据本申请人用一商品洗衣机进行的试验的平均结果，通过充入总水量19升得到吸收的水14升，相应的SA为2.0(7kg负荷)。在1kg负荷下，吸水2升，对应的充水为7升，SA为2.75。对于中等负荷，这两个点之间可画一简单的线(见图2)。该“曲线”也可以是直线(也见图2)，这主要取决于滚筒的体积和压力传感器的位置。
因为被吸收的水仍然是供应到洗衣机桶的总水量和水位的函数，所以吸收率SA可以用3D(三维)格式代表，很容易转换成电子形式。图3中示出的图形是试验中用的特定洗衣机的棉花的特征吸收。
下面参照附图利用控制洗衣机的负荷传感器算法仅作为例子而进一步描述本发明。


图1是一种按照本发明的滚筒洗衣机的简图；图2表示用于本发明方法的吸收率对吸收的水的图线；图3是表示本申请人在试验中所用的特定洗衣机的棉花的特征吸收的3D图；图4是表示对“等效”负荷使用的水的升数的图线；图5是表示滚筒内水位如何随时间而变化的图线，图6是表示本发明的洗衣机可以如何检验一个压力传感器故障的方框图；图7是表示本发明的方法可以如何检验洗衣机桶中所负载的总水量的方框图；图8是表示本发明的方法可以如何检验压力传感器是否合适地工作的方框图；图9是水位和总水量对时间和图线，该图用于检测可能的漏水；图10是表示如何为了检测漏水而进行“稳定态”测定的流程图；图11是表示用压力传感器测量的压力和滚筒速度对时间的图线；以及图12是表示滚筒速度如何通过控制由于检测到的一定量的水而从有缺陷的A、t、B曲线变化到A’、t’、B’曲线的图解。
在本发明的洗衣机中，使用供水线中的流量计10和连续水位传感器12，因此可以直接测量两个信息和推断一个信息，即-总供水量(升)；-桶中“自由水”的水量[从mm到升的实验曲线]；-作为总供水量和自由水之差的负荷中的水量(“吸收的水”)。
流量计10和水位传感器12两者连接在程序控制系统的中央处理器装置13上。“吸收的水”取决于负荷量和吸收率SA。
吸收率是供应到桶的总水量和自由水的函数。
等效负荷＝(总升数-自由水)/吸收率自由水＝f(水位)吸收率＝f(总升数，水位)负荷量能够从流量计10测到的值(供应到桶的水)和从连续水位传感器12开始计算。从这样的值和从将水位与自由水连接的实验曲线/方程式，可以测定自由水。从总供水量的值和自由水，可以测定吸收的水。从图2的图线/方程式，以吸收的水为基础，可以测定吸收率的第一值SA*。然后，从图3的图线/相互关系，测量吸收率的第二值SA，即对一特定洗衣机的标准棉花的吸收率。该值是SA*、供给桶的总水量和桶中水位的函数。最后，棉花的等效负荷作为吸收的水和吸收率SA之比而被测定。
上面的算法连续地应用在洗衣机的主环路软件控制中。此种连续实施的主要优点是，当得到负荷信息时，也可以设定所要的用水量。为了知道对一估算的等效负荷的正确用水量，本申请人已设计了一幅图(图4)来表示对等效负荷的用水量(升)。显然，该图也像本公开中其它提到的所有信息一样可“翻译”在电子格式中并装入控制洗衣机程序的软件中。一旦估算出负荷量，待填充的水量可以按照上述“使用的升数”图(图4)来控制。
为了满足水的需求，已控制一个入水阀14。为了加速控制负荷对水的吸收，即其中将水供给桶T和在此期间监控供给的水和水位以估算洗衣负荷的预备阶段，优选地计算水位的导数以预测未来的水量，即不用等待实际到达此水位。该优选的方法包括在水位预测的基础上计算负荷量。该实施例示意地示于图5。
在该图中表示了水位的行为。在充水阶段，在tj时刻，导数函数提供在下一个间隔时间内水位的估算。如果已知该值提前了，操作者可以决定停止充水以免过分费水。在下一时期，水开始被该负荷吸收，而水位下降，在该阶段，在tk时间计算的导数函数可能迫使负荷检测算法估算一个更大的负荷。如果如此，将能够额外地重新充水，而与通常的控制相比，水提前供给。这个根据本发明的控制方法的实施例，是以下述方程式为基础的 自由水＝f(预测水位)吸收率＝f(总升数，预测水位) 其中，按照实验试验Kp＝1，如果导数＜1.5mm/32sec(用于加速充水)Kp＝0.25，如果导数＞0.25mm/32sec(用于避免过调节)而32sec是导数时间。
本申请人用本发明的方法进行的试验已经显示在真实洗衣负荷和作为此种洗衣负荷的最佳值的供给桶T的真实总水量之间有一极好的相互关系。
对于7kg的负荷，总充水完成时间从250秒变到450秒。用于控制程序的最终负荷量参数即节奏、洗衣速度、洗衣持续时间、不平衡检测、惯量检测、漂洗次数、漂洗中准备用的水、旋转速度等已经在一其中水位几乎稳定的合理时间后被检测到。按照本发明的另一特点，本发明提供一种利用压力值的检验来检验该压力传感器的可能的故障的方法。万一该压力信息不在由传感器供应商建立的预定范围内，那么就向洗衣机的中央处理器装置13提供一个故障信息。图6表示一个压力传感器故障检验的例子。提供电压输出Vp信号的传感器的预期范围值例如为0.5伏到3.5伏。万一样本值大于3.5V，那么就预期使传感器“打开”，万一样本值小于0.5V，那么就预期“短路”状态。如果所述状态均未检测到，那么样本值“在预期范围”内。“传感器态”代表一个对其规定传感器状态的可变量。通过倒转由压力下的压力传感器读出的信号(在该例子中为电压)而获得“P＝水压”的可变量，指示水柱的毫米数。Ks和Os代表由传感器供应商给出的增益值和偏移值。
一旦从压力传感器来的信号被认为在可允许的范围内，那么这里就提出一种关于总充水量的补充检验。图7中示出的现有安全控制的主要目的是，如果充入不正常的水量或如果阀打开太久，那么就关掉该阀和停止水的流动。然后处理检出的故障，直到通知使用人已出现漏水或打开状态的阀已堵塞。
在方框图中进行阀态的检验完成了打开或关闭。如果阀是打开的，就增量一个可变量“Time OV”(“经过时间”)，使其值指示增量的阀开放时间。Max Time OV(最大经过时间)代表一个时间限度，由控制设计确定；如果Time OV超过该时间限度，那么将产生故障指示。如果阀是关闭的，那么Time OV调置到零，意味着已建立负荷检测算法，因而向估算的负荷量提供了正确的充水量。在方框图中也包括总充入水的检验。由流量计提供的数据总充水量“Liter IN”(充入水升数)始终受处理，而如果超过一预定值Max Liter IN(最大充入水升数)，那么将产生一个故障指示。
按照本发明的另一个安全控制系统的目的是评估压力传感器是否合适地工作，也即，该传感器是“活的”还是“死的”。可能发生传感器被阻塞到一个固定的和“范围内的”值。区分两种状态的方法是评估对一定时期内完成的所需措施，并验证当翻滚发生时是否检测到压力变化。
图8的方框图表示，每次执行控制时，如果传感器态为“在范围内”，那么一个计数器的值就增量。在例子160中，每一定数目的压力传感器读数，就表示所要数据的评估已完成。可变量“总和变化”包括160个值；每个值代表“Δ压力”值(真实的P2＝P和早先的P1测量之间的差值，认为正负变化全是正的)(其中Δ是希腊字母Delta)。事实上预计，在滚筒翻转的洗涤或漂洗阶段期间，由于提升和负荷运动，水位发生变化。这种小的变化被积累(即160个值)，使该数据更一致。然后处理“总和变化”并将其与一预定值“现有值”比较。如果认为“总和变化”太小，那么就检测到压力传感器的故障而向使用人发现警报信号。
如果漏水，该控制必须警告使用人和/或将水突然泵出，以防淹没房间。此处公开按照本发明的一种漏水检测控制，该控制是以不同时间所需的水位之间的比较为基础的。
图9的图线表示在一个洗衣周期期间的水压行为及其过滤信号的例子。在第一阶段中有按照负荷检测算法的充水。也对总充水画图线。在一定时间(约250秒)后充水结束，然后通过水位的降低观察到小的负荷吸收。我们可以认为，在一个合理的时间即从最后充水完成开始的100～200秒后有一稳定态。在稳定态状态中测得的水位因此作为参考值、WLRV而储存在存储器中。
为了验证漏水情况，计算真实水位和WLRV之间的定期水趋势评估和比较值。
在图10的流程图中，通过比较最后重新充水时间的执行与洗涤/漂洗执行时间来完成稳定态状态的确定。如果过去例如200秒，该稳定态状态就调整到TRUE(真实)。然后将真实压力水平P指定到WLRV可变量和不同时间的三个压力值度量现在(P3＝P)，过去P2，而P1是适时修正的。如果检测到异常的水吸收(WLRV＞DPMAX)，式中DPMAX被认为是最大水压变化，或者在洗涤/漂洗阶段当水坡度DP被认为是异常时，那么就检测到漏水状态。水坡度检测是一个非常重要的特点，能够检测通常极难监控的小漏水。与传统的机械压力开关提供的控制相比，本发明提供的控制的消费者好处是在达到最小水位(即20mm)之前检测到故障。
按照本发明的又一特点，公开了一种用于减小因压力传感器、桶倾斜(在洗衣机带有倾斜的滚筒的情况下)和地板不水平而产生的系统容差的新方法。
在安装洗衣机期间，通过按下一特别按钮或铵钮组合可以由使用人或维修人员启动“水位校准功能”。该校准在于，在断开电动机的情况下充入一已知水量(即3.5升)，测量相应的水位(P-nw[新])和在EEPROM中保存(P-offset[偏移])(P-ref[参考])和(P-nw)之间的差异P-offset＝P-ref-P-nw。
得到的编移值将用于补偿自由水量测定用的水位测量。P-ref是自由水曲线的特定参数，是当充入参考水量(即3.5升)时在理想状态下获得，作为不履行值而被检测和储存的。
按照本发明的又一特点，使用一种对具有大容量负荷的洗衣机特别有用的控制。在非常早的旋转阶段中，即使驱动了排水功能，泵P(图1)也可能不能对湿负荷吸出的水及时排放。没有特定的水位控制，有可能用滚筒内一致的水量起动旋转。主要效果是剩余的水不能排除而将以滚筒的同一速度转动(水环效应)。第二个效果是由于水环效应而增大了电动机摩擦，在某些情况下，特别对于其中洗涤剂量仍然挺高的头两圈旋转，摩擦可能很高而阻塞电动机。
本控制系统具有在所有旋转周期期间监控水量并相应地适合该旋转轮廓的目的。
图11表示一种其中旋转速度是在两次具有中等负荷量的漂洗之间进行的。在第一次漂洗的末尾，该泵被驱动而水位非常快地降低。通常泵抽在所有旋转阶段期间受到驱动。在配水阶段后，旋转开始，而大量的水从负荷吸出。显然，仍然存在一定量的水而旋转在进行中。在一定时间后，可以认为水的吸出已结束，但是在滚筒中，仍然存在一些水，因为没有泵出。图中指示的水位，必须认为是两个压力效应的总和由于内部真实水而产生的压力，加上由于滚筒的快速转动和滚筒壁上生成风的后果而产生的压力。由于“风”效应而产生的压力的估算必须小心确定，以免错误的控制判定。在大负荷量的情况下，在配水阶段期间和第一旋转阶段中吸出的水量比较高，而吸出的水有一受限的流量(除非使用更昂贵的泵)。带有高水量的旋转的后果风险将很高。因此按照本发明的控制建议是以基于水位的管理旋转速度轮廓为基础的。图12描述一种控制算法的可能解决办法，该算法按照每个阶段期间检测到的水压来修改理论旋转轮廓的A坡度、t平台时间和B坡度。A’坡度是在检测到较高水位的情况下完成的，t’是允许从滚筒更久地吸水的更长的等待时间，B’也表示具有较低的坡度，作为一个其中能够应用旋转对水位的多个区域的例子。这些坡度和间歇时间明显地取决于检测到的水位，通常，水位越高，速度坡度就越小，而间歇时间也就越长。
权利要求
1.一种用于控制洗衣机程序的方法，包括记录供应到洗衣机桶的水量，其特征在于，该方法包括以下步骤估计桶(T)中存在的自由水量；通过从供应到桶(T)的水量中扣除自由水量来估计被负荷所吸收的水量；根据被吸收的水和自由水来估算负荷的吸收率；根据该吸收率和被负荷所吸收的水量来计算等效负荷，此种等效负荷与洗衣机中的负荷有关，并被用于控制洗衣机的程序。
2.一种按照权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤估计在预定的时间间隔内的水位差值；根据上面估计的差值来预测未来的水位，此种未来的水位与预测的自由水量直接有关；根据预测的自由水量来估算预测的水吸收率；根据此种预测的未来的自由水量和所述预测的水吸收率(SA)来计算预测的等效负荷；以及根据上述预测的等效负荷来向洗衣机桶供应水量。
3.一种按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括检验供应到洗衣机桶的总水量是否比一预定值高的步骤和相应地向使用者发警报的步骤。
4.一种按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括在开始一洗衣周期之前进行下列步骤向洗衣机桶(T)充入一已知的水量；测量相应的水位；储存一压力参考值和上述测量值之间的差值；以及利用该储存的值来补偿该自由水量的测量。
5.一种按照权利要求1或2所述的方法，其中进行至少一个旋转步骤，其特征在于，速度相对于达到最终旋转速度的时间的提高是根据测得的水位来选择的，当此种水位高的时候，这种提高比较小。
6.一种权利要求5所述的方法，该最终旋转速度在两个或多个步骤中达到，其特征在于，在所述两步骤之间的时间间隔(t，t’)按照测得的水位来确定，当水位高时，此时间间隔较大。
7.具有用于测定供应到洗衣机的水量的机构(10)的洗衣机，此机构被连接在洗衣机的中央处理器装置(13)上，其特征在于，该洗衣机包括一个连接在该中央处理器装置(13)上的连续水位传感器(12)，该中央处理器适合于估计桶(T)中存在的自由水量、通过从供应到桶(T)的水量中扣除该自由水量来估计被负荷吸收的水量、根据被吸收的水和自由水来估算该负荷的吸收率，并根据该吸收率和被负荷吸收的水量来计算等效负荷，此等效负荷与洗衣机中的负荷有关。
8.按照权利要求3所述的洗衣机，其特征在于，洗衣机的中央处理器装置(13)还能够估计预定时间间隔内的水位差，根据上面估计的差值来预测未来水位，此未来水位与预测自由水量直接相关，根据预测的自由水量来估算预测的水吸收率，根据此预测的未来自由水量和所述预测的水吸收率来计算预测的等效负荷，并根据上面预测的等效负荷来向洗衣机桶供应水量。
9.按照权利要求7或8所述的洗衣机，其特征在于，该中央处理器装置(13)设有警报系统，当由该连续水位传感器测得的压力值不在预定值范围内时，该警报系统向使用者发出警报。
10.按照权利要求7或8所述的洗衣机，其特征在于，该中央处理器装置(13)能够累加预定数目的由该连续水位传感器测得的连续的压力差值，当此累加之和低于一预定值时，就提供一警报信息。
11.按照权利要求7或8所述的洗衣机，其特征在于，该中央处理器装置(13)包括一个用于在洗条和/或漂洗期间检测洗衣机桶中水位趋势的警报系统，当水位相对于时间的降低高于一预定值时该警报系统向使用者发出警报，指示这种状态存在漏水。
全文摘要
一种用于控制洗衣机程序的方法，包括记录向洗衣机桶供应的水量，估计洗衣机桶(T)中存在的自由水量，根据从供应到桶(T)的水量中减去自由水量而评估负荷所吸收的水量，根据吸收的水和自由水来估算负荷的吸收率，并根据该吸收率和负荷吸收的水量来计算等效负荷，此等效负荷与洗衣机中的负荷有关，并用于控制洗衣机的程序。
文档编号D06F39/00GK1659325SQ03812724
公开日2005年8月24日 申请日期2003年3月20日 优先权日2002年4月2日
发明者E·贝利内托, R·帕加尼尼, R·佩特里利亚诺 申请人:惠而浦有限公司