一种滚筒洗衣机自动称重的方法

专利名称：一种滚筒洗衣机自动称重的方法
技术领域：
本发明涉及一种滚筒洗衣机自动称重的方法，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转矩和在某一速度匀速运转时的转矩的不同，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的方法。
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，再自动加入与洗漆衣物量相匹配的水，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，如公开号为CN1690291的中国专利"一种洗衣机的称重方法及其实现所述方法的洗衣机"就公开了一种利用称重模块进行检测衣物量的方法，该方法是将洗衣机中的一个弹性支撑减振器设为带位移传感器的空气阻尼式，由带连接环的气缸体、固定在气缸体上的线圈架、线圈、线圈接口、带连接环和内孔的铁磁活塞杆及密封环组成，位移传感器经称重模块与微处理器连接，称重模块包括整流、低通滤波、高增益放大、时序产生、方波等电路和接口，进而检测洗衣机内的待洗衣物的重量。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，在开始洗漆运转的时刻，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CN1566458的中国专利"洗衣机的衣物量检测方法"，它在利用反 相电机直接驱动洗涤桶或搅拌器的洗衣机中，包括由以下阶段组成，即如果有洗涤 指令输入，使搅拌器加速的阶段；对搅拌器的旋转速度达到设定速度所需的时间进 行计时的阶段；将计时得到的时间与己设定的按时间区分的衣物量表进行比较，从 而检测出衣物量的阶段。
又如公开号为CN1821477的中国专利"滚筒式洗衣机及其检测衣物重量的方法"， 它能够计算通过相控施加至马达的输入电压的比，直到马达达到确定转数为止，从 而精确地检测容置在与马达连接的滚筒中的衣物重量或衣物离心量。该滚筒式洗衣 机包括马达，用于使滚筒旋转；以及控制单元，用于依据洗涤操作来控制该马达 的转数，并且计算施加到该马达的输入电压的比、即计算改变的电压值，以确定容 置在该滚筒中的衣物重量。
上述这些方法在应用中，对于较小的负载或摩擦力很大的时候，误差可能会较 大，达不到自动称重的要求。

发明内容
本发明主要目的在于解决上述问题，提供一种检测时间短，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的方法。
为实现上述发明目的，在本发明中提供了一种滚筒洗衣机自动称重的方法，
洗衣机预先设定电机的第一预定转速、第二预定转速，及电机负载转矩与负载 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，测出此时电机的转矩；
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转矩；
第三步骤，控制电机以第二预定转速匀速旋转，测出此时电机的转矩；第四步骤，根据上述第一步骤至第三步骤的检测结果，计算相应的负载转矩；第五步骤，根据计算得出的负载转矩，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。
上述第四步骤中的负载转矩，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转矩减去以第一预定转速和第二预定转速匀速旋转的转矩的平均值所得到的差值来确定的。
优选地，上述第四步骤中还包括一个修正步骤当计算得出一个负载转矩后，再重复至少一次上述第一至第四步骤，将每次得出的负载转矩数值取平均值，作为最终的负载转矩。
上述第五步骤中的洗衣机的负载重量，是基于所述计算得出的负载转矩与已存入在洗衣机电脑控制器中的负载转矩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转矩和在某一速度匀速运转时的转矩，用上升时测得的转矩减去匀速时测得的转矩，就得到在电机转动时负载的转矩，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转 矩及上升转矩都会有所差异，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转矩，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1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3是负载转矩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，排水阀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内供入洗漆所需的洗 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涤程序了，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，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负载转矩与负载重量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300 rpm)，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(300 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100rpm)， 此时，也可以以电机5的默认减速度下降，并控制电机5在第一预定转速(100rpm) 匀速运转，通过转矩检测装置测出此时电机5的转矩M1，并存储转矩M1。
第二步骤控制电机5使电机5从第一预定转速(100rpm)加速到第二预定转 速(例如为150rpm)，测出电机5从第一预定转速(100rpm)上升到第二预定转速 (150rpm)时的上升转矩M3，并存储转矩M3。
从第一预定转速(lOOrpm)上升到第二预定转速(150rpm)时，可以控制电机5 以最大加速度上升，也可以以电机的默认加速度上升。
第三步骤控制电机5以第二预定转速(150rpm)匀速旋转，通过转矩检测装 置测出此时电机5的转矩M2，并存储转矩M2。
第四步骤根据上述第一步骤至第三步骤的检测结果，计算相应的负载转矩M， 负载转矩M的依据如下公式计算:
M=M3- (Ml+M2) /2
在理想状态下，依据上述一次的检测结果所得出的负载转矩M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转矩及上升转矩都会 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四个步骤计算得出一个负载转矩M后，再重复至少 一次上述第一至第四步骤，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。
将每次得出的负载转矩M的数值取平均值，作为最终的负载转矩M'。 第五步骤根据计算得出的负载转矩M'，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转矩M'与已存入在洗衣机电脑 控制器中的负载转矩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，负载转矩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，纵坐标为负载转矩。
本发明将第一预定转速和第二预定转速分别设定为100rpm和150rpm，并不是特定的数值，第一预定转速可设定在100rpm至150rpm之间的任意数值，第二预定转速可相应地设定为150rpm至200rpm之间的任意数值，100rpm和150rpm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(300rpm)，将第三预定转速设定为比第二预定转速(150rpm)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的方法，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，及电机负载转矩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，测出此时电机的转矩；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转矩；第三步骤，控制电机以第二预定转速匀速旋转，测出此时电机的转矩；第四步骤，根据上述第一步骤至第三步骤的检测结果，计算相应的负载转矩；第五步骤，根据计算得出的负载转矩，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的方法，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的方法，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的方法，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l所述的滚筒洗衣机自动称重的方法，其特征在于上述第四 步骤中的负载转矩，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 转矩减去以第一预定转速和第二预定转速匀速旋转的转矩的平均值所得到的差值来 确定的。
6、 根据权利要求5所述的滚筒洗衣机自动称重的方法，其特征在于，上述第四步骤中还包括一个修正步骤当计算得出一个负载转矩后，再重复至少一次上述第 一至第四步骤，将每次得出的负载转矩数值取平均值，作为最终的负载转矩。
7、 根据权利要求5或6所述的滚筒洗衣机自动称重的方法，其特征在于上述第五步骤中的洗衣机的负载重量，是基于所述计算得出的负载转矩与已存入在洗衣机电脑控制器中的负载转矩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的方法，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，测出此时电机的转矩；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转矩；再控制电机以第二预定转速匀速旋转，测出此时电机的转矩；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转矩减去以第一预定转速和第二预定转速匀速旋转的转矩的平均值，计算出相应的负载转矩，通过修正步骤后，将得出的负载转矩与已存入在洗衣机电脑控制器中的负载转矩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D06F39/00GK101526388SQ20081000763
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月3日 优先权日2008年3月3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