CN1218120A - 洗衣机 - Google Patents

Abstract

一种洗衣机,具有不平衡检测装置,该装置包括在水桶顶部的磁体;装配到门的铰链轴上的杠杆,向下延伸并位于水桶上;设在杠杆下部的簧片开关,面向磁体而分开预定距离;信号输入装置,将簧片开关的检测状态转换成电信号,并向控制器输送。如果控制器收到超过预定次数的具有24－450毫秒持续时间的给定值的信号,确定洗衣桶在不平衡状态旋转;如果收到具有超过450毫秒的持续时间的给定值的信号,确定门打开。

Description

洗衣机

本发明涉及具有不平衡检测装置的洗衣机及其控制方法，特别涉及具有简单结构的不平衡检测装置的洗衣机及其控制方法，该不平衡检测装置包括磁体和簧片开关，能够防止由于水份引起的误操作。

通常，洗衣、漂洗、排水和脱水过程先在洗衣机的控制洗衣过程的微机中编程。使用者选择任何这样程序时，根据选择的程序自动进行洗衣。即，一旦使用者选定洗衣程序，使用者无需留意，洗衣自动按选择的程序进行。

因此，各种传感器准确检测当前的工作状态及微机根据传感器的检测结果准确控制洗衣过程是很重要的，监控洗衣机工作需要的传感器例如检测洗衣机动不平衡传感器，检测门开关状态的传感器和称量衣物和水的传感器。

另外，当洗衣桶在洗衣或脱水过程中旋转时，由于洗衣桶中衣物的不均匀分布会引起洗衣桶的动不平衡。为了避免麻烦，使用者要直接检查出洗衣桶的动不平衡，因此开发了不平衡检测装置。

图1和图2示出洗衣机的传统不平衡检测装置的典型例子。

如图1和2所示，传统不平衡检测装置在外壳10内靠近水桶12处，包括第一接触点30a，第二接触点30b，和检测由于洗衣桶14不平衡旋转引起的水桶12异常运动的杠杆32。而且，在盒34中设置一个接触点改变件26，它随杠杆32的运动上升或下降，使第一和第二接触点30a和30b连接或断开。

然而，在这种传统不平衡检测装置中，当接触点30a和30b间的连接和断开由杠杆32反复进行时，杠杆32会由于它的结构缺陷而扭转。而且，因为第一和第二接触点30a和30b在盒34中未完全密封，外来物的渗入会引起故障。特别是，接触点的功能会被水份影响。

因此，传统不平衡检测装置的缺点在于：因为接触点30a和30b是以机械方式移动的，该装置的部件会由于反复地操作而损坏，而且因为接触点30a和30b是暴露在外来物和水份中，会由于在接触点30a和30b间的未预期的接触而引起故障。

因此，为了提高洗衣机的性能，需要开发一种能够解决上述缺点的可靠的不平衡检测装置。

此外，当洗衣机门打开时，为了停止洗衣机工作，传统不平衡检测装置具有附加的部件，从而增加了部件数目。

本发明旨在解决上述问题。本发明的目的是提供具有不平衡检测装置的洗衣机，该装置能够防止在检测洗衣桶动不平衡时水份或外来物引起的故障。

本发明的另一目的是提供具有不平衡检测装置的洗衣机，该装置能准确检测洗衣桶的不平衡旋转。

本发明的再一目的是提供具有不平衡检测装置的洗衣机，该装置具有提高的寿命。

本发明的又一目的是提供具有结构简单的不平衡检测装置的洗衣机，该装置能检测洗衣桶的动不平衡和门的开或关状态。

本发明的又一目的是提供洗衣机的控制方法，通过该方法，可以检测洗衣桶的不平衡旋转和洗衣机门的开或关，并控制洗衣机的操作。

为达到上述目的，根据本发明的洗衣机，包括：一个外壳，具有一个打开的顶部；一个水桶，安在外壳内；一个洗衣桶，可旋转地安装在水桶内；一个门，用于打开和关闭外壳的打开的顶部；一个不平衡检测装置，用于检测洗衣桶的动不平衡及门的打开或关闭状态；和一个控制器，确定门是否打开，和洗衣桶是否在不平衡状态旋转，

其中，不平衡检测装置包括一个在水桶顶部的磁发生装置；

一个杠杆，它装配到门的铰链轴上，向下延伸而位于水桶上；

一个磁检测装置，在杠杆的下部，面向磁发生装置并与磁发生装置分开预定距离设置；

和一个信号输入装置，将磁检测装置的磁检测状态转换成电信号，将所述电信号送至控制器。

所述磁发生装置最好是一个磁体，所述磁检测装置最好是所述磁体使其动作的簧片开关或霍尔(hall)传感器。

所述杠杆最好是磁屏蔽材料的，在杠杆的底部形成一个安装所述簧片开关的孔，在簧片开关面向磁体的位置，使磁力线从中通过。

所述信号输入装置包括一个直流电源(下称DC电源)，它串联接地的簧片开关以产生一个给定值的直流电压(下称DC电压)，控制器的不平衡信号输入端子连接DC电源和簧片开关之间的接线点，从而如果水桶的运动超过给定范围，或门的开启超过给定角度，簧片开关关闭，从而，DC电源产生的电压信号加到控制器上。

如果控制器从信号输入装置收到预定次数以上的持续24-450毫秒的给定值的DC电压信号，控制器确定洗衣桶在不平衡状态旋转。

如果控制器从信号输入装置收到持续超过450毫秒的给定值的DC电压信号，控制器确定门打开。

根据本发明的洗衣机具有不平衡检测装置，它利用磁发生装置和磁检测装置间的相互作用检测洗衣桶的不平衡旋转和洗衣机门的开启，其控制方法包括以下步骤：

从不平衡检测装置接收和检测给定值的输入信号；

在检测信号的基础上，确定洗衣桶是否在不平衡状态旋转；

在检测信号的基础上，确定门是否打开。

通过确定检测的信号的持续是否在24-450毫秒范围并确定在24-450毫秒范围的信号是否被连续检测超过三次，进行确定洗衣桶的不平衡旋转的步骤。

通过确定检测信号是否持续450毫秒以上，进行确定门的打开的步骤。

控制根据本发明洗衣机的方法包括以下步骤：

确定洗衣桶的不平衡旋转发生得是否比预定次数多；

如果不平衡旋转发生得比预定次数多，停止洗衣机的操作；

向使用者警告异常状态的发生。

本发明的目的和优点将通过以下结合附图的说明明了，其中：

图1是装有传统不平衡检测装置的洗衣机的纵剖视图；

图2是图1中传统不平衡检测装置的侧视图；

图3是装有本发明的不平衡检测装置的洗衣机的纵剖视图；

图4是图3中“A”部分的放大图；

图5是本发明洗衣机控制器的框图；

图6是洗衣机的剖视图，示出洗衣桶不平衡旋转时，在工作状态的不平衡检测装置；

图7是图6中“B”部分的放大图；

图8是洗衣机的剖视图，示出洗衣机的门打开时，在工作状态的不平衡检测装置；

图9是图8中“C”部分的放大图；

图10是当洗衣桶不平衡旋转时本发明的不平衡检测装置产生的电压信号的波形图；

图11是当洗衣机门打开时本发明的不平衡检测装置产生的电压信号的波形图；

图12是具有本发明不平衡检测装置的洗衣机的控制流程图。

下面将参考附图详细说明本发明优选实施例。

如图3所示，在外壳40内设有一个由多个悬臂48支撑的圆柱形水桶42。在水桶42内，可旋转地安装圆柱形的洗衣桶44，其上形成多个孔。一个波轮46安装在洗衣桶44的内底部，可正向或反向旋转，从而产生水流。

驱动洗衣桶44和波轮46的驱动机构设在洗衣桶44的下面。驱动机构包括一个产生旋转力的电机62；一个传动装置64，选择地或同时将电机的旋转力传动到波轮46和洗衣桶44。一个顶盖50安装在外壳40的开口的顶部。一个门52设在顶盖50上，打开或关闭外壳40的开口顶部。

不平衡检测装置设在外壳40内，在洗衣或脱水过程时，检测洗衣桶44的任何动不平衡和门52的开关状态。

如图3和4所示，不平衡检测装置包括：一个磁发生装置54，安装到洗衣桶42的上部；一个磁检测装置56，垂直地设置在磁发生装置54上，面向磁发生装置54而分开预定的距离；和一个杠杆60，装配到门52的铰链轴58上，并在其中容纳磁检测装置56，使得随着门52的开关运动，摆动磁检测装置。

最好，磁发生装置54是磁体，磁检测装置56是簧片开关。

簧片开关56是磁动作型开关，它包括一对簧片，它们在一个内充惰性气体的玻璃管内以固定距离分开。因此，簧片开关不会因为外来物或水份而异常工作，并具有很快的反应速度。

簧片开关56在磁体54的磁场范围中时，由软铁磁材料制成的各个簧片被磁化，根据磁场方向，带N极和S极，从而在N极和S极之间产生磁引力。如果磁引力大于压加工簧片的机械弹性力，在簧片端上的接触点相应连接。

另外，用一个霍尔传感器56代替簧片开关用作磁检测装置56，也可获得本发明的不平衡检测装置。霍尔传感器与簧片开关所不同的是，霍尔传感器将检测的磁性强度转换成电压强度，而簧片开关仅是根据检测的磁性强度开或关。因此，在霍尔传感器用作磁检测装置时，处理信号和确定洗衣机工作的程序应与采用簧片开关时的不同。但是，根据簧片开关和霍尔传感器的相应工作特性，这个差别不是很大。因此，使用这两个任一个时，均可获得本发明的不平衡检测装置。

杠杆60装配到设置在门52后部上的铰链轴58上，根据门52的开关运动而摆动簧片开关。最好，杠杆60为“L”形，将簧片开关56和磁体54对准，并且，杠杆60是磁屏蔽材料的。

簧片开关56装在杠杆60中。最好，如图4所示，簧片开关56容纳在孔61中，孔61设在杠杆60的下端，并带有引出线的缓冲件63，缓冲件可防止任何外来的冲击。因此，如果磁体54和簧片开关56间的距离由于打开门52或水桶42的运动变大，簧片开关56因为位于磁体产生的磁力范围外而断开。

而且最好，杠杆60是由磁屏蔽材料制成，使得如果杠杆60或水桶42摆动超过给定角度，磁体54的磁力达不到簧片开关56。

如图5本发明洗衣机的控制框图所示的，控制电路包括：一个控制器70，它从不平衡检测装置接收信号，确定门52是否打开或洗衣桶44是否在不平衡状态旋转，并根据确定结果发出控制信号，控制洗衣机的操作；一个信号输入装置72，将通过簧片开关56与磁体54相互作用产生的信号送到控制器70；一个电机驱动部分74，根据控制器70的控制信号控制电机62的驱动；一个门驱动部分76，自动操纵门52的开关；一个显示器78；一个蜂鸣器80；根据控制器70的控制信号工作的供水阀82和排水阀84；一个液面检测部分86，检测水桶42中的洗衣水液面；一个键输入部分88，使用者可以设定洗衣程序；和一个重量检测部分90，检测衣物重量。

信号输入装置72的一端连接簧片开关56的一端，另一端连接到控制器70，使得它将簧片开关56的工作转换成电信号，并送至控制器70。簧片开关56没有连接信号输入装置72的另一端，而连接地G。

信号输入装置72包括一个DC电源(Vcc)和一个滤除DC电压中的噪音的噪音滤波器。最好，DC电源(Vcc)产生DC5伏电压。噪音滤波器包括一个电阻(R1)和一个电容器(C2)。

如果簧片开关56由磁体54的磁力接通，信号输入装置72使得DC电源(Vcc)供给的电压信号电流，能够通过簧片开关56向地(G)流动，并因此，向控制器70送出0伏(下文称“低”信号)“低”压信号。另一方面，如果簧片开关56在磁体54的磁力之上断开，它产生并向控制器70送出DC电源供给的5伏DC电压的“高”压信号(下称“高”信号)。

现在参照附图说明本发明洗衣机的工作。

首先，如果在洗衣或脱水时洗衣桶44由于被洗衣物的不均匀分布在不平衡状态旋转，洗衣桶44碰在水桶42的内壁上，然后，由于水桶的不规则的振动，固定到水桶42上部并面向簧片开关56的磁体54被移动而与簧片开关56的距离变大。随着磁体54的运动，如果磁体54对簧片开关56的磁力比一个使簧片开关动作的临界值小，簧片开关56断开。

最好，如图6和7所示，如果磁体54从对准簧片开关56的位置摆动到给定的角度(θ1)，因为磁体54的磁力不再达到磁屏蔽材料的杠杆60内的簧片开关56，不管磁体54和簧片开关56间的距离如何，簧片开关56断开。因此，无论水桶42的摆动方向如何，如果摆动超过给定角(θ1)，簧片开关断开，从而检测到洗衣桶44的不平衡。

当簧片开关56如上所述地断开，从DC电源(Vcc)施加的5伏电压信号被送到控制器70。然后，控制器70把5伏电压信号视为异常信号，将所述输入信号的持续时间与一个预定的参考值比较，然后，确定洗衣桶44是否在不平衡状态旋转。

另一方面，如果簧片开关56接通，因为从DC电源(Vcc)来的DC电流通过簧片开关56流到地(G)，向控制器70送出一个0伏而不是5伏的“低”信号。

如果簧片开关56由于洗衣桶44的动不平衡反复接通断开，当簧片开关56断开和接通时产生的“高”信号和“低”信号分别交替地送到控制器70。

控制器70检查由如上工作的不平衡检测装置来的信号，检查是否存在异常信号。如果检测到异常信号，即“高”信号，控制器70确定“高”信号的持续时间是否在第一参考范围内，最好，如果“高”信号的持续时间在24-450毫秒，控制器70确定所述“高”信号是异常信号。此范围是根据洗衣桶不平衡的试验结果定的。

然后，输入的异常信号的持续时间在第一范围内时，即24-450毫秒，控制器70确定异常信号是否被传送多于预定次数。最好，这样设计，如果第一参考范围的异常信号被传送三次以上，控制器70确定洗衣桶44在不平衡状态旋转。图10示出当洗衣桶44不平衡旋转时，从不平衡检测装置产生的电压信号的波形。如果输入信号的持续时间小于24毫秒，或如果“高”信号被传送到控制器70仅一次或两次，控制器70确定输入信号仅是噪音或“高”信号仅表示可由平衡装置(未示出)处理的一个轻微的和短暂的不平衡状态。

另外，如图8所示，如果门52在洗衣机工作时打开，簧片开关56随铰链轴58摆动。下面详细说明这样的运动。

如果门52打开，装在门52的铰链轴58上的杠杆60在顺时针方向摆动，使簧片开关56从磁体54后退。当位于磁体54的磁力范围外时，簧片开关56断开，如图9所示，如果簧片开关60随着杠杆60，从连接簧片开关56和磁体54的垂直线摆动大于预定角(θ2)，磁体54产生的磁力不再通过杠杆60中形成的孔61，从而使簧片开关56断开。

以检测洗衣桶不平衡旋转时的同样方式，如果簧片开关56随门52的打开断开，控制器70根据接收的“高”信号(5伏)的持续时间确定门52的打开。最好如图11所示，当“高”信号持续时间超过450毫秒时，控制器70确定门打开。

当确定门52打开，或洗衣桶44在不平衡状态旋转时，控制器70使电机驱动部分74停止旋转洗衣桶44的电机62的工作。当电机62的工作停止时，控制器70通过显示器78和蜂鸣器80通知使用者。

如果电机62的工作由于洗衣桶44的不平衡旋转停止，供水阀82被控制器70打开，向水桶42供给一定量的水，然后波轮46旋转预定的时间，从而使被洗衣物的不均匀分布消失。然后，控制器70使排水阀84打开，排出水桶42中的水，并然后进行脱水程序。

现在参照图12说明本发明控制洗衣机的方法。

首先，如果脱水程序开始，洗衣桶中衣物的重量和类型被检测，设定脱水时间(步骤10和12)。

在脱水时间设定后，通过旋转洗衣桶(步骤14)进行脱水。

当洗衣桶开始旋转时，控制器70检查不平衡检测装置传送来的信号(步骤16)。

接着，控制器检测在输入的信号中是否包括在洗衣机工作时因洗衣桶不平衡旋转或门打开而产生的“高”信号(步骤18)。

如果检测到“高”信号，控制器确定检测到的“高”信号的持续时间是否在24-450毫秒的范围内(步骤20)。

如果它在24-450毫秒范围内，控制器确定所述在范围内的“高”信号是否被检测三次以上。如果在24-450毫秒范围内的“高”信号被检测三次以上，控制器确定洗衣桶在不平衡状态旋转(步骤22)。

接着，控制器确定洗衣桶这样的不平衡旋转是否连续发生三次以上(步骤24)。

如果当前的洗衣桶的不平衡旋转是第三次发生，控制器确定异常状态发生，并利用显示器和蜂鸣器通知使用者。

另一方面，在步骤24中，如果当前发生的洗衣桶不平衡旋转少于第三次，即为第一次或第二次，进行一个不平衡解决过程(步骤28)，并然后返回到步骤14，重新开始脱水程序。因为，洗衣桶的不平衡旋转主要是由于被洗衣物结团或不均匀分布所致，不平衡解决过程包括向水桶供给设定的水量，及洗衣桶旋转预定的时间。

另一方面，在步骤20中，如果“高”信号的持续时间不在24-450毫秒范围，控制器确定它是否大于450毫秒。如果“高”信号的持续时间大于450毫秒，控制器确定门被打开(步骤30)。

如果“高”信号的持续时间不大于450毫秒，这意味“高”信号的持续时间小于24毫秒。此时，控制器把它视为可通过平衡装置(未示出)解决的噪音，继续连续进行步骤14的脱水程序，并检查输入信号。

在步骤30中，如果控制器确定门打开，它使驱动电机停止，并通过显示器和蜂鸣器通知使用者(步骤32)。接着，在门打开时起的预定时间过后，控制器确定门是否关闭(步骤34)。如果门关闭，控制器继续进行在步骤14中余下的时间的脱水程序。

另一方面，在步骤22中，如果在24毫秒-450毫秒范围内的“高”信号没有连续检测三次以上，控制器把这视为可通过平衡装置解决的轻微不平衡状态，并确定被设定的脱水时间是否终止而不进行不平衡解决过程(步骤36)。如果被设定的脱水时间终止，脱水程序结束，否则，控制器继续连续进行步骤14的脱水程序。

如上详细说明的，本发明洗衣机具有一个不平衡检测装置，它基本包括簧片开关，它具有由磁性控制并封装在玻璃管内的接触点；和对簧片开关的接触点提供磁场的磁体。

这样的不平衡检测装置的结构，在洗衣或脱水程序中，检测洗衣桶不平衡旋转和门开关状态时，可防止由水份或外来物引起的故障。

而且，使用这样结构的不平衡检测装置，它的使用寿命可延长，从而提高洗衣机的性能。

另外，本发明的结构简单的不平衡检测装置可检测洗衣桶的任何动不平衡以及门的开关状态，使得部件数目减少，洗衣机中空间利用率提高。

尽管通过被认为是最实际优选的实施例说明了本发明，应理解本发明不限于公开的实施例，相反，本发明包括在权利要求书精神和范围内的各种修改和等效方案。

Claims (11)

1．一种洗衣机，包括：一个外壳，具有一个打开的顶部；一个水桶，安在外壳内；一个洗衣桶，可旋转地安装在水桶内；一个门，用于打开和关闭外壳的打开的顶部；一个不平衡检测装置，用于检测洗衣桶的动不平衡和门的开关状态；和一个控制器，确定门是否打开，及洗衣桶是否在不平衡状态旋转，

其特征在于，不平衡检测装置包括一个在水桶顶部的磁发生装置；

一个杠杆，装配到门的铰链轴上，向下延伸而位于水桶上；

一个磁检测装置，设在杠杆的下部，面向磁发生装置并与磁发生装置分开预定距离；和

一个信号输入装置，将磁检测装置的磁检测状态转换成电信号，将所述电信号送至控制器。

2．根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于所述磁发生装置是磁体，所述磁检测装置是所述磁体使其动作的簧片开关。

3．根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于所述磁发生装置是磁体，所述磁检测装置是霍尔传感器。

4．根据权利要求2所述的洗衣机，其特征在于所述杠杆是磁屏蔽材料的，在杠杆的底部形成容纳所述簧片开关的孔，在簧片开关面向磁体的位置，使磁力线从中通过。

5．根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于所述信号输入装置包括：

一个DC电源，串联接地的簧片开关，产生一个给定值的DC电压；

一个控制器的不平衡信号输入端子，连接DC电源和簧片开关之间的接线点，

从而如果水桶运动超过给定范围，或门打开超过给定角，簧片开关关闭，从DC电源产生的DC电压信号加到控制器上。

6．根据权利要求5所述的洗衣机，其特征在于如果控制器从信号输入装置收到超过预定次数的具有24-450毫秒持续时间的给定值的DC电压信号，控制器确定洗衣桶在不平衡状态旋转。

7．根据权利要求5所述的洗衣机，其特征在于如果控制器从信号输入装置收到超过450毫秒的持续时间的给定值的DC电压信号，控制器确定门打开。

8．一种洗衣机的控制方法，所述洗衣机具有不平衡检测装置，利用磁发生装置和磁检测装置间的相互作用，检测洗衣桶的不平衡旋转和洗衣机门的打开，其特征在于所述控制方法包括以下步骤：

从不平衡检测装置接收和检测给定值的输入信号；

在检测信号基础上，确定洗衣桶是否在不平衡状态旋转；

在检测信号基础上，确定门是否打开。

9．根据权利要求8所述的洗衣机的控制方法，其特征在于确定洗衣桶不平衡旋转的步骤包括：

确定检测信号的持续时间是否在24-450毫秒范围内；

确定在24-450毫秒范围内的信号是否被连续检测三次。

10．根据权利要求8所述的洗衣机的控制方法，其特征在于通过确定检测信号的持续时间是否超过450毫秒，进行确定门的打开的步骤。

11．根据权利要求8所述的洗衣机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：

确定洗衣桶的不平衡旋转发生次数是否比预定次数多；

如果不平衡旋转发生次数比预定次数多，停止洗衣机的操作；

向使用者警告异常状态的发生。

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