专利名称：一种搅拌式洗衣机齿环位置检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及搅拌式洗衣机齿环位置检测，更具体地说，涉及一种搅拌式洗 衣机齿环位置检测装置。
背景技术：
搅拌式洗衣机在欧美许多国家很受欢迎，具有广阔的市场空间。搅拌式洗衣机在运行过程中包括搅拌(agitation)与脱水(spin)两个重要环节。当搅拌 式洗衣机搅拌时，洗衣机内桶与搅拌杆脱离，驱动电机只是带动搅拌杆往复转 动，通过搅拌杆与衣物的摩擦，达到洗净衣物的目的；而当脱水时，内桶与搅 拌杆需要紧密结合，在电机的带动下，与衣物共同高速旋转，借助衣物中水分 的离心力，达到脱水的目的。这两个功能在机械位置上实现的差别即为在电机 转动时，是否将内桶锁定。如何通过一种装置来捡测搅拌式洗衣机的齿环位置， 即搅拌位置和脱水位置，以方便控制方式的改变是本发明的重点。本发明为此 功能的实现提供了一种齿环位置检测的新方法，并己在实际产品中得以应用。发明内容本发明的目的是针对上述问题，提供一种能够自动检测洗衣机齿环位置的 装置，通过减速同步电机的驱动，改变齿环位置，同时通过位置检测电路反馈 齿环位置信号，从而实现搅拌与脱水两种工作方式的方便切换。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种搅拌式洗衣机齿环 位置检测装置，其特征在于，包括离合器电机滚轮、位置检测电路以及与位置 检测电路连接的离合器开关反馈电极和离合器电源驱动电极，离合器滚轮上设 置有第一位置和第二位置，分别对应于齿环的搅拌位置和脱水位置，其中当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第一位置，位置检测电路产生脱水位置检测信号；当齿环位于搅拌位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第二位 置，位置检测电路产生搅拌位置检测信号。在本发明所述的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置中，其中 当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第一位置，与离合器电源驱动电极分开，位置检测电路不产生方波信号；当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第二位 置，与离合器电源驱动电极分开，位置检测电路不产生方波信号。在本发明所述的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置中，其中 当齿环位于从搅拌位置到脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚 轮的第一位置到第二位置之间，与离合器电源驱动电极闭合，位置检测电路产生方波信号；当齿环位于从脱水位置到搅拌位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚 轮的第二位置到第一位置之间，与离合器电源驱动电极闭合，位置检测电路产 生方波信号。在本发明所述的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置中，第一位置为设置在离 合器滚轮上的窄凹槽，第二位置为设置在离合器滚轮上的宽凹+曹，其中宽凹槽 的宽度是窄凹槽的两倍。在本发明所述的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置中，位置检测电路包括与MCU连接的离合器驱动电路和离合器开关状态反馈电路。在本发明所述的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置中，离合器驱动电路包括 与MCU连接的双向可控硅SCR2， MCU通过驱动双向可控硅SCR2使离合器同步电机转动。在本发明所述的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置中，离合器开关状态反馈 电路包括与MCU连接的光耦U12和连接在光耦U12和离合器电^l^驱动电极之间 的限流电阻R101、 R102、 R103、 R104。。实施本发明的搅拌式洗衣机齿环位置检测装置，具有以下有益效果1、 本装置能够智能检测齿环位置，方便控制方式的改变，即搅拌与脱水两种工作方式的转换；2、使产品结构更加简单，减少成本。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1A是本发明搅拌式洗衣机齿环位置检测装置的一个实施例的结构示意图，图中离合器开关反馈电极和离合器电源驱动电极位于离合器滚轮的第一位置；图IB是本发明搅拌式洗衣机齿环位置检测装置的一个实施例的结构示意 图，图中离合器开关反馈电极和离合器电源驱动电极位于离合器滚轮的第二位 置；图2是本发明搅拌式洗衣机齿环位置检测装置的位置检测电路的原理图； 图3是本发明搅拌式洗衣机齿环位置检测装置的工作流程图。
具体实施方式
离合器(clutch)决定了如何驱动内桶与搅拌杆，即当离合器在搅拌位置 时，只有内桶被锁定，主控电机(PMSM)通过变速箱驱动搅拌杆；当离合器在脱 水位置时，搅拌杆与内桶被锁定在一起，主控电机(PMSM)驱动搅拌杆与内桶同 时旋转。离合器(clutch)电机选择为减速同步电机，需要由240V交流电压来 驱动。本发明的搅拌式洗衣机齿环IO位置检测装置包括离合器电机滚轮1、位 置检测电路2以及与位置检测电路2连接的离合器开关反馈电极3和离合器电 源驱动电极4。在离合器滚轮上设置有第一位置5和第二位置6，分别对应于 齿环10的搅拌位置和脱水位置。当齿环10位于搅拌位置时，离合器开关反馈 电极3和离合器电源驱动电极4位于离合器滚轮的第一位置5，位置检测电路 2产生搅拌位置检测信号。当齿环IO位于脱水位置时，离合器开关反馈电极3 和离合器电源驱动电极4位于离合器滚轮的第二位置6，位置检测电路2产生 脱水位置检测信号。第一位置5为设置在离合器滚轮上的第一凹槽，第二位置 6为设置在离合器滚轮上的第二凹槽，其中第一凹槽的宽度与第二凹槽的宽度不同。图1A是本发明搅拌式洗衣机齿环10位置检测装置的一个实施例的结构示 意图，图中离合器开关反馈电极3和离合器电源驱动电极4位于离合器滚轮的 第一位置5。图1B是本发明搅拌式洗衣机齿环IO位置检测装置的一个实施例 的结构示意图，图中离合器开关反馈电极3和离合器电源驱动电极4位于离合 器滚轮的第二位置6。图1A和图1B都是本发明搅拌式洗衣机齿环10位置检 测装置简化了的结构示意图。对应于搅拌位置，离合器电机滚轮1上设有一个 窄凹槽，即第一位置5。而对应于脱水位置，在离合器电机滚轮1上设有一个 宽凹槽，即第二位置6，其中宽凹槽的宽度是窄凹槽宽度的两倍。当离合器电 机滚轮1在凹槽处时，离合器电源驱动电极4和离合器开关反馈电极3打开， 而不在凹槽处时，则闭合。离合器电机滚轮l的转动速率大约是28度/秒，即每转需13秒。经过凹 槽处时，在搅拌位置与脱水位置的停止时间是0.8秒，即经过凹槽处等于22 度。 一旦离合器转到一个新的位置(搅拌或脱水)，会有电机的一个轻微颤动， 以确保离合器齿环IO在正确的位置。离合器的转换时间近似如下从脱水到 搅拌过程需要9秒钟(不包括离合器颤动时间)；从搅拌到脱水过程需要6秒钟 (不包括离合器颤动时间)。上电后，最多需要15秒钟找到离合器电机滚轮1 的位置(不包括离合器颤动时间)，其中离合器的状态由单片机自动控制。下面结合附图，对本发明的搅拌式洗衣机齿环IO位置检测装置的检测作 进一步说明。如图1所示，主控电机转子的内轴带动的是洗衣机的搅拌杆，外 轴带动洗衣机内桶，在电机内部转子外轴与内轴之间有一个可以转动的齿环 10。齿环10的转动范围被限定在固定的2个位置之一(见图1)，这两个位置 分别是脱水位置和搅拌位置。在搅拌位置，齿环10释放外轴，所以只能内轴 带动波轮转动；在脱水位置，齿环IO迫使外轴和内轴卡在一起，这样电机转 动时洗衣机的波轮和内桶就一起转动。齿环10的活动是依靠离合器来驱动的， 离合器是一个减速同步电机，通过离合器控制齿环10，从而也就控制了电机 转子与搅拌杆、内桶的关系。离合器电机转动速度恒定，在50Hz工频电压驱动下每转动一圈需要12秒，在60 Hz工频电压驱动下每转动一圈需要10秒。图1A和图1B中的离合 器电源驱动电极4和离合器开关反馈电极3在离合器电机滚轮1转动到洗涤位 置和脱水位置两个位置的凹槽时候会断开，而在凹槽以外的位置时候会闭合。 离合器电源驱动电极4和离合器开关反馈电极3闭合，则离合器电源驱动电极 4上的信号会通过离合器开关反馈电极3以及位置检测电路2(请参考图2)变 换成周期为20Hz的方波过零信号输入到单片机的Pl. 6输入口上，当离合器电 源驱动电极4和离合器开关反馈电极3断开时，反馈的方波过零信号消失。对应搅拌位置的凹槽从200度到240度，50Hz工频电压下离合器电机滚 轮1转过这一角度需要时间1.333秒；对应脱水位置的凹槽从O度到20度， 50Hz工频电压下滚轮转过这一角度需要时间0.667秒。根据离合器电源驱动 电极4和离合器开关反馈电极3断开的时间就可以判断离合器拨梢9以及齿环 10槽11的位置，从而确定电机内部的齿环10是在搅拌位置还是脱水位置。如图2所示，位置检测电路2包括与MCU连接的离合器驱动电路8和离合 器开关状态反馈电路7 。离合器驱动电路8包括与MCU连接的双向可控硅SCR2， MCU通过驱动双向可控硅SCR2使离合器同步电机转动。离合器开关状态反馈 电路7包括与MCU连接的光耦U12和连接在光耦U12和离合器电源驱动电极4 之间的限流电阻RIOI、 R102、 R103、 R104。 MCU通过驱动双向可控硅SCR2导 通，使离合器同步电机转动。当离合器开关反馈电极3处于凹槽位置时，离合 器电源驱动电极4和离合器开关反馈电极3分开，电源通过限流电阻RlOl、 R102、 R103、 R104后，无法驱动光耦U12，所以无法产生方波过零信号，MCU 的Pl. 6 口无方波过零信号。当离合器开关反馈电极3处于凹槽位置外时，离 合器电源驱动电极4和离合器开关反馈电极3短路，电源直接驱动光耦U12 产生方波过零信号，因此MCU的P1.6 口有方波过零信号。MCU可以根据上述 过程作为判断搅拌式洗衣机齿环IO位置的依据。图3是本发明搅拌式洗衣机齿环10位置检测装置的工作流程图，离合器 开关反馈电极3和离合器电源驱动电极4闭合时接触的点称为触点。开始时， MCU会读取当前离合器开关反馈电极3的状态。如果离合器开关反馈电极3在 凹槽内，则增加定时寄存器；如果不在，则减少定时寄存器。当增加定时寄存器时，如果到滤波时间，MCU则确定离合器开关反馈电极3在凹槽内；如果没 到滤波时间，MCU则确定离合器开关反馈电极3不在凹槽内。当减少定时寄存 器时，如果到滤波时间，MCU则确定离合器开关反馈电极3不在凹槽内；如果 没到滤波时间，MCU则确定离合器开关反馈电极3在凹槽内。当MCU的Pl. 6 引脚上高低电平变化一次时，计数器开始计数。当计数器大于100ms时，MCU 认为离合器开关反馈电极3和离合器电源驱动电极4断开；当计数器小于20ms 时，MCU认为离合器开关反馈电极3与离合器电源驱动电极4闭合。实测时发 现理论计算的值并不能使离合器走到最大位置，因而加入800ms的时间延时。本发明除上述实施例以外，还可以将离合器滚轮的第一位置5和第二位置 6设计为两个凸起的部分，分别对应齿环10的搅拌位置和脱水位置。当齿环 IO在搅拌位置时，离合器开关反馈电极3位于第一位置，与离合器电源驱动 电极4闭合，位置检测电路2产生方波信号。当齿环10在脱水位置时，离合 器开关反馈电极3位于第二位置，与离合器电源驱动电极4闭合，位置检测电 路2产生方波信号。而当齿环10不在搅拌位置和脱水位置时，离合器开关反 馈电极3位于第一位置5和第二位置6之外的位置，与离合器电源驱动电极4 分开，位置检测电路2不产生方波信号。然后，MCU可以根据上述过程的时间 作为判断搅拌式洗衣机齿环io位置的依据。本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本 发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替 换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体 的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开 的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发 明的保护范围。
权利要求
1、一种搅拌式洗衣机齿环位置检测装置，其特征在于，包括离合器电机滚轮、位置检测电路以及与位置检测电路连接的离合器开关反馈电极和离合器电源驱动电极，离合器滚轮上设置有第一位置和第二位置，分别对应于齿环的搅拌位置和脱水位置，其中当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第一位置，位置检测电路产生脱水位置检测信号；当齿环位于搅拌位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第二位置，位置检测电路产生搅拌位置检测信号。
2、 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，其中 当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第一位置，与离合器电源驱动电极分开，位置检测电路不产生方波信号；当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第二位 置，与离合器电源驱动电极分开，位置检测电路不产生方波信号。
3、 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，其中 当齿环位于从搅拌位置到脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第一位置到第二位置之间，与离合器电源驱动电极闭合，位置检测电路产 生方波信号；当齿环位于从脱水位置到搅拌位置时，离合器开关反馈电极^:于离合器滚轮的第二位置到第一位置之间，与离合器电源驱动电极闭合，位置检测电路产 生方波信号。
4、 根据权利要求l-3任一项所述的检测装置，其特征在于，第一位置为 设置在离合器滚轮上的窄凹槽，第二位置为设置在离合器滚轮上的宽凹槽，其 中宽凹槽的宽度是窄凹槽的两倍。
5、 根据权利要求l-4任一项所述的检测装置，其特征在于，位置检测电 路包括与MCU连接的离合器驱动电路和离合器开关状态反馈电路。
6、 根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，离合器驱动电路包括与MCU连接的双向可控硅SCR2， MCU通过驱动双向可控硅SCR2使离合器同步 电机转动。
7、根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，离合器开关状态反馈 电路包括与MCU连接的光耦U12和连接在光耦U12和离合器电源驱动电极之间 的限流电阻R101、 R102、 R103、 R104。
全文摘要
本发明涉及一种搅拌式洗衣机齿环位置检测装置，包括离合器电机滚轮、位置检测电路以及与位置检测电路连接的离合器开关反馈电极和离合器电源驱动电极，离合器滚轮上设置有第一位置和第二位置，分别对应于齿环的搅拌位置和脱水位置，其中当齿环位于脱水位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第一位置，位置检测电路产生脱水位置检测信号；当齿环位于搅拌位置时，离合器开关反馈电极位于离合器滚轮的第二位置，位置检测电路产生搅拌位置检测信号。本发明能够自动检测洗衣机齿环位置，通过减速同步电机的驱动改变齿环位置，并通过位置检测电路反馈齿环位置信号，从而实现搅拌与脱水两种工作方式的方便切换。
文档编号D06F39/00GK101255645SQ20081006582
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者刘建伟, 汪显方, 白清利, 董晓勇, 陈艳华 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司