CN1680649A - 均匀化、滚筒洗衣机脱水方法及专用控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种均匀化方法和脱水控制方法，能使滚筒式洗衣机、离心脱水机中的物料均匀分布。此法采用科学原理，通过合理控制滚筒的转速，使物料在滚筒中进行抛射、跌落、和分层压贴过程，使物料均匀分布于滚筒内壁，避免因偏心产生的异常振动、噪音，可以提高脱水质量，延长轴承、减振器寿命。本发明还提供了多种控制装置，能用于采用串激电机、双速电机等各种电机的滚筒洗衣机。其中分体式特别适合在现有洗衣机上加装，可以与各种机械式、电脑式程序控制器配合使用。也具有结构简单、成本低的优势。

Description

均匀化、滚筒洗衣机脱水方法及专用控制装置

所属技术领域

本发明涉及一种能使绕水平(或近似水平)中心轴旋转的容器中的物料均匀分布的万法，尤其是使滚筒式洗衣机、脱水机中衣物均匀分布的方法，以及采用此方法的滚筒式洗衣机、脱水机脱水程序，脱水控制器。

背景技术

滚筒式洗衣机、脱水机以及类似装置，其共同特点是：有一个绕水平(或近似水平)中心轴旋转的近似圆柱形、鼓形的容器，内装衣物等物料，通过绕其轴高速旋转，实现离心脱水等功能。其共同困难是：由于重力与容器呈非对称关系，其中的物料易于偏同一边，不易分布均匀，高速旋转时产生较大的偏心力，产生强烈的振动、噪音等。

解决此问题通常有三类办法：一是设置减振装置，所有此类设备都有；二是设置平衡装置，如三洋的02121952.4、02142600.7等，采用水箱作为平衡器，以抵消不均匀性，结构相当复杂；三是通过控制容器的运动，使物料分布均匀，本发明即亦属此类。

控制容器运动类方案中，中国专利86204733、98221461.8试图通过低速旋转消除物料不分布均匀，但由于未找到技术关键点，滚筒转速过高，效果不佳；以LG电子株式会社的中国专利申请03103407.1为代表的专利提供了一系列测量不平衡质量的方法，以测量的结果为依据进行控制，其中采用的均匀化方法，与前两专利基本相同；日本东芝的中国专利申请00104006.5则采用滚筒小角度晃动的方法，据介绍实际效果较好，但其控制方法也显得比较复杂，科学依据也显得不是很充分。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，它能使此类绕水平(或近似水平)中心轴旋转的容器中的物料均匀分布；进而提供采用这种方法的滚筒式洗衣机、干衣机、离心脱水机的脱水方法和控制装置；同时，为便于该方法和控制装置的实施，也提供简单易行的振动检测、转速检测和电机调速装置。

本发明提供的物料均匀化的方法之一是：先使绕水平(或近似水平)中心轴旋转的容器(如：滚筒)从第一转速N₁逐步缓慢地加速到第二转速N₂，第一转速N₁低于第一分离转速N_F1，第二转速N₂高于第一分离转速N_F1，即：N₁＜N_F1＜N₂；其中第一分离转速 $N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r},$ (转速单位：转/分，下同)，r为容器内壁半径，g为重力加速度，π为圆周率。

此方法是使旋转容器中的物料完成分层压贴的物理过程，该物理过程在下文中详述。为更好的实现分层压贴，第二转速N₂还应大于或等于第二分离转速 $N_{F2}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r_2},$ r₂为满负荷、物料沿内壁均匀填充时物料的最小半径。整个加速过程应比较缓慢，加速过程的时间以容器旋转5～15周的时间为宜。另外，从减小振动考虑，第二转速N₂应低于容器——通常是滚筒总成——的谐振转速，以尽量远离谐振转速为佳。这也是本发明提供的物料均匀化的方法之二。滚筒总成是指滚筒、外筒、平衡器、电机等部件的总和，它由弹簧和减振器悬吊、支撑，构成弹簧振子；滚筒转动时该弹簧振子振动，在某一转速时产生谐振，所谓谐振转速即指此时转速。

本发明提供的物料均匀化的方法之三是：先使容器以第一转速N₁旋转一定时间，然后再逐步缓慢地加速到第二转速；以第一转速旋转时，物料在容器内作抛体运动，这通过控制转速实现，对应第一转速 $N_1\≤N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/3)},$ 以 $N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/6)}\≤N_1\≤N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/4)}$ 为佳，N_F1为前述第一分离速度。以第一转速旋转的时间，应保证物料分散，一般大于容器旋转5圈的时间。

为更进一步说明上述方法的原理，下面结合图1，详细分析其中的三个物理过程。

第一个物理过程是抛射过程：如图1，半径为r的容器[1]以逆时针方向旋转，转速为N，线速度为V，有：

$V=\frac{2\mathrm{\π}}{60}\mathrm{Nr}$

以容器圆心为原点建立XY坐标系。物料抽象为质点，设其质量为M，在点[A]受重力Mg和容器壁压力P，点[A]对应角度为θ。由于容器[1]内壁通常有举升筋，故仅考虑法向，有：

                   P/M+gsinθ＝V²/r

令P＝0，有： $N=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{g}{r}\sin \mathrm{\θ}}=N_{F1}\sqrt{\sin \mathrm{\θ}}$

其中： $N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r},$

是第一分离转速，就是θ＝90°时的转速。其物理意义是：当N≥N_F1时，由于离心力的作用，物料转到上方时也附着在容器壁，随容器转动。而当N＜N_F1时，由于离心力不足，物料转到上方时会与容器壁分离，分离位置[A]的角度θ满足：sinθ＝N²/N_F1 ²分离后，物料以抛物线[2]运动至落点[B]，对[A]点的物料，位置、速度为：

X_A＝r×cosθ，Y_A＝r×sinθ，V_AX＝-V×sinθ，V_AY＝V×cosθ

于是抛物线[1]的参数方程可写为：

X＝X_A+V_AXt，Y＝Y_A+V_AYt-gt²/2

消去时间t，注意到 $V^2$ $\frac{1}{r\×\sin \mathrm{\θ}}$ 得到抛物线轨迹方程：

$Y-r\×\sin \mathrm{\θ}=-\frac{\cos \mathrm{\θ}}{\sin \mathrm{\θ}}(X-r\×\cos \mathrm{\θ})-\frac{{(X-r\×\cos \mathrm{\θ})}^2}{2r\×{\sin }^3\mathrm{\θ}}$

令[B]点对应角度为β，坐标为：X_B＝r×cosβ，Y_B＝r×sinβ，代入抛物线方程可得：

2sin³θsinβ＝-cos²β+2cos³θcosβ-3cos²θ+2

两边平方，并将sin全部化为cos，令z＝cosβ、c＝cosθ，有：

z⁴-4c³z³+(12c⁴-6c²)z²+(-12c⁵+8c³)z+(4c⁶-3c⁴)＝0

该式可因式分解为：(z-c)³(z-4c³+3c)＝0

于是有：cosβ＝cosθ和cosβ＝4cos³θ-3cosθ＝cos3θ

显然，第一个解对应[A]点，即：β＝θ

第二个解对应[B]点，即：β＝-3θ

至此，落点[B]、抛点[A]与转速N的关系完全确定。即：

β＝-3θ，sinθ＝N²/N_F1 ²， $N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r}$

因此，通过控制转速N，即可控制落点[B]的位置。

现有典型的洗衣机滚筒内径约为0.25米，对应的N_F1值约为60转/分，现有均匀化操作的转速与此值太接近甚至高于此值，抛射过程不显著。以下列举几个特殊角对应的转速：

第二个物理过程是跌落过程。物料在[B]点跌落时，有两个因素在起作用，一个是冲力，一个是速度：跌落时的冲击力可以使物料散开，并解开衣物等的缠结；而在跌落点[B]，物料的速度与滚筒的速度方向不同，在一定的条件下基本垂直，这样由于滚筒在转动，落下的物料就会依次分散在滚筒的不同位置，实现物料均匀分布，这种效果称为平铺。

从前面的关系式可以导出：物料在[B]点跌落前的速度：

V_BX＝-V×sinθ，V_BY＝-3V×cosθ

设该速度方向为γ，则有： $\mathrm{tg\γ}=\frac{V_{\mathrm{BY}}}{V_{\mathrm{BX}}}=\frac{3}{\mathrm{tg\θ}},$ 与滚筒的切向速度垂直即是：γ＝β，即：tgγ＝tgβ，故有方程：tgθ×tg3θ＝-3，解得： $\sin {\mathrm{\θ}}_{\⊥}=\sqrt{3}-\sqrt{3}/2,$ θ_≈34.3°，γ_⊥≈-102.8°

也可以将跌落速度按滚筒壁分解为切向速度V_B∥与法向速度V_B，有：

V_B∥＝-V×[2Cos2θ+Cos4θ]，V_B＝V×[2Sin2θ+Sin4θ]

由V_B∥＝0同样可以解出相同的θ_⊥。可见，抛射角在θ_⊥附近时，跌落速度与滚筒壁基本垂直，这样有利于物料平铺。同时也可以看出，θ_⊥值较小，对应的转速、跌落速度、冲力等也相应较小，冲击效果减弱。因此，垂直时不一定就是最佳，选择第一转速时应充分考虑冲击、平铺等多个因素。

试验表明：落点[B]位于β＝-60°～-180°时，对物料的均匀化和解开衣物等的缠结都有一定的效果，在β＝-90°～-135°时，效果尤佳。

第三个物理过程是分层压贴过程。当转速逐渐增大时，落点[B]将逐渐向-270°移动，当转速大于第一分离转速N_F1时，离心力会将物料压贴在内壁上，即使在最高点也不分离，即“固化”在内壁上。但这是基于物料抽象为质点、紧贴容器壁的情况得出的结论。实际上，衣物等物料都有一定的体积，相互重叠，且可能有蓬松的情况，实际的旋转半径小于容器壁半径。由前述关系式可知，分离转速与旋转半径的平方根成反比，即旋转半径越小，“固化”所需的转速越高。转速对应的半径称为分离半径，按分离半径可将容器划分为内圈与外圈。因此，当转速大于容器壁的第一分离转速N_F1时，外圈的物料首先被压贴在内壁上，内圈的物料仍作抛射运动；当转速逐渐增大时，分离半径逐渐减小，“固化”作用逐渐向内扩展，直到全部被压贴在内壁上。因此，缓慢加速将使物料一层一层被压贴，这就是分层压贴过程

分层压贴是实现均匀化分布最后的关键步骤，甚至可以单独使用。假设某一时刻物料分布不均匀，外圈中已有部分物料被压贴，但尚未填满，内圈中仍有物料作抛射运动。由于抛射运动的时间比圆周运动的时间短(下面将证明)，落点将位于原抛射点的前面，(如图1中，物料落在[B]点时，[A]点只转到[A’]点)。这样，内圈中物料将有机会落到外圈中未填满的地方；一旦落入，就会被压贴“固化”。这样，只要时间足够长，外圈就会被填满。通过缓慢的加速，外圈半径逐渐缩小，物料就会一层一层地被压贴“固化”，最后实现均匀分布。

下面证明抛射运动的时间比圆周运动的时间短。如图1，利用前面的关系式，得从[A]点到[B]点的抛射运动时间T₁和圆周运动时间T₂：

$T_1=\frac{X_B-X_A}{V_{\mathrm{XA}}}=\frac{\mathrm{rCos\β}-\mathrm{rCos\θ}}{-V\×\mathrm{Sin\θ}}=\frac{r}{V}\×\frac{\mathrm{Cos\θ}-\mathrm{Cos}3\mathrm{\θ}}{\mathrm{Sin\θ}}=\frac{2r}{V}\mathrm{Sin}2\mathrm{\θ}---T_2=\frac{(2\mathrm{\π}-4\mathrm{\θ})r}{V}$

$T_2-T_1=\frac{2r}{V}(\mathrm{\π}-2\mathrm{\θ}-\mathrm{Sin}2\mathrm{\θ})=\frac{2r}{V}[(\mathrm{\π}-2\mathrm{\θ})-\mathrm{Sin}(\mathrm{\π}-2\mathrm{\θ})]=\frac{2r}{V}(\mathrm{\α}-\mathrm{Sin\α})>0$

式中：α＝π-2θ，因：0＜θ＜π/2，故有：0＜α＜π，α＞Sinα

满负荷、物料沿内壁均匀填充时的最小半径r₂(可根据满负荷时物料的体积算出)对应的分离速度，称为第二分离转速，显然 $N_{F2}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r_2}.$ 理论上，第二转速应大于或等于第二分离转速。但实际上，当(-β)＞180°时，抛物线轨迹与圆很接近，由于举升筋等因素，抛体运动名存实亡，第二转速适当低于理论值也不会明显影响均匀化效果。经试验，r₂取r/2效果已不错，对r＝0.25米，约为85rpm。

为保证分层压贴过程的效果，缓慢地加速是关键。经试验，分层压贴过程的时间以容器旋转5～15周的时间为宜，时间太短压贴效果没有保障，太长则没有必要。当然这是对常见的使用情形而言的，对于物料大小形状特别、物料之间有一定粘连性等特殊情形，可适当增加时间。

与已知技术相比，本发明的均匀化操作包含抛射、跌落、分层压贴三个过程(前两个是同时进行的)，已知技术往往只有其中前两个，缺少关键的分层压贴过程，而且抛射时的转速往往过高，抛射过程不显著。事实上，已知技术的理论依据是离心分离技术。所谓离心分离技术与分层压贴原理相似，即选择合适的转速，使外圈物料压贴、内圈物料抛射，从而达到分散和解开缠结的目的。因此，已知技术的转速过高不是失误，而是有意设计的，这也是本发明与已知技术的显著区别：已知技术看中的是上端的离心分离，本发明看中的是下端的跌落冲击和平铺；离心分离中起作用的是离心力与重力之差，其值较小，效果有限，跌落冲击力则是动量冲力与重力之和，其值大的多，效果也较好；而且，已知技术中因转速较高，内圈物料抛射落点的位置很高，(-β)值通常接近或大于180°，由前述公式可知此时切向速度VB∥较大，平铺作用较弱。

另外，在分层压贴过程中，实际上也包含了离心分离技术，而且还将离心分离的效果“固化”，这也是已知技术中所没有的。从这个角度看，离心分离技术也可以视为是压贴过程，但因选择的是第一、二分离速度之间的一个固定速度，既没有分层(速度不变)，也没有压贴完(低于第二分离速度)。没有分层，则当物料较少不足以全部填充外圈时，外圈中物料的不均匀情况无法消除：没有压贴完，则当物料较多时，内圈中物料的物料不均匀情况无法完全消除。而且，有的在先方案中均匀化操作后，使滚筒停转或反转，压贴的效果则完全破坏了。

应用上述均匀化方法，增加一些动作，即是本发明提供的脱水方法，整个脱水过程按下列步骤进行：

第一步、均匀化操作：按前述方法进行均匀化操作，包括：

A：让滚筒以第一转速N₁旋转一段时间，使物料在滚筒中多次进行抛射、跌落过程，达到疏松和分散物料的效果；

B：将滚筒的旋转速度由第一转速N₁缓慢加速到第二转速N₂，使物料在滚筒中进行分层贴压过程，以实现均匀化分布；加速时间为滚筒旋转5～15周的时间；

其中：第一转速N₁满足： $N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/6)}\≤N_1\≤N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/4)}$

第二转速N₂满足：N_F2≤N₂＜N_x $N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r},N_{F2}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r_2},$ N_x为滚筒总成的谐振速度，r为滚筒内壁半径，r₂为满负荷沿内壁均匀填充时物料的最小半径，g为重力加速度，π为圆周率；

第二步、低速预脱水：使滚筒的旋转速度由第二转速迅速加速到第三转速，然后保持第三转速旋转一段时间；其中第三转速大于滚筒总成的谐振转速，并有一定的脱水作用，当衣物不均匀时振动也不大；

第三步、振动控制：开启振动检测器，检测滚筒总成的振动幅度，若超过给定值，关闭检测、返回第一步，重新进行均匀化操作；

第四步、高速主脱水：由第三转速逐步加速到第四转速，然后保持第四转速旋转给定的时间，直到脱水结束；本步骤过程中一直检测滚筒总成的振动幅度，若超过给定值，返回第一步，重新进行均匀化操作。

在第一步A的抛射过程中，滚筒可以只沿一个方向转动，也可以正反两个方向转动若干次。双向转动换向时可短时停转，最后一次方向与脱水方向相同，且完成后不停转，直接进行逐渐加速过程。

均匀化过程的效果与物料的性状——特别是物料间的粘连性——有很大关系。衣物洗涤后，通常含水量很大，衣物之间的粘连性也较大，第一次进行均匀化操作的效果往往不够理想，为此设置了预脱水步骤。预脱水是让滚筒以第三转速旋转一段时间实现的。预脱水后，进行振动检测，若因振动超限返回第一步，由于此时物料含水量降低，粘连性也减小，再次进行均匀化操作，通常有较好的效果。当然若第一次进行均匀化操作的效果较好，振动较小，则不必再次进行均匀化操作，可直接进行高速脱水。

为减少谐振效应的影响，均匀化操作完成后，应迅速将滚筒转速由低于谐振速度的第二转速，尽快提升到高于谐振速度的第三转速。由于此加速过程通过了谐振区，故在第三转速处稳定一段时间，既是预脱水，也可以进一步消除谐振的影响。之后进行振动检测，可以更准确判断均匀化操作的效果。

由于第三转速比第四转速更靠近谐振区，且在第三转速时含水量较大，因此，在第三转速处的振动幅度通常不比更高速处的振动幅度小，此时进行检测振动是非常有效的。试验表明：如果第三步的振动检测通过，基本上都能完成全部脱水过程，在第四步返回第一步的情况非常少。

第四转速是最终的脱水转速，通常也是设备的最大转速。整个脱水过程由图3的框图表示，其速度曲线见图2，图中，[L1]是抛射、跌落过程，[L2]是分层压贴过程。

将上述方法和流程编制为程序，可制成控制装置；该控制装置应用于滚筒式洗衣机、干衣机、离心机等设备，可以得到实现上述均匀化操作和整个脱水过程的设备。

这种控制装置包含控制器、振动检测器、速度检测器、速度调节器等部件。振动检测器安装在滚筒的外筒或平衡器上，检测滚筒总成的振动。控制器、速度调节器安装在滚筒式洗衣机、离心脱水机等设备的外壳上，可以制作为一体。控制器由单片机和相应的控制程序实现，它接收振动检测器的信号，向调节器发出控制信号。调节器通过调节上述设备中电机的电压、电流的大小、波形等手段，控制滚筒的旋转速度，使其按前述方法和流程进行脱水操作。为节省篇幅，控制装置控制滚筒进行的脱水动作不再重复。

通过重新设计、制作，可以实现上述控制装置，这是一种可行的技术方案。为了充分利用现有技术，也为了在现有的机型——特别是采用机械式程序控制器的机型——上加装，本发明还提供下列分体结构的解决方案。

本发明提供的分体结构方案是：将内含上述脱水控制程序的单片机及附属电路制成脱水控制器，串接在现有程序控制器后，即：程序控制器的脱水控制输出信号连接到脱水控制器输入端，经脱水控制器处理后，再由脱水控制器输出，脱水控制器产生所需控制信号，控制速度调节器、电机的动作，实施前述的脱水操作。

为便于实施，将能实现上述均匀化操作和脱水过程必须的脱水控制器、振动检测器、速度检测器、速度调节器等部件单独制成脱水控制装置；将原有的控制装置称为时序控制装置；脱水控制装置与时序控制装置串接，且受时序控制装置控制：当未进行脱水操作时，脱水控制装置不工作、或呈直通状态，由时序控制装置控制完成进水、洗涤、排水等工作；当进行脱水操作时，由脱水控制装置控制完成脱水工作。具体而言，对两类不同结构的滚筒洗衣机略有差异。

第一类是自身具有连续转速调节功能的洗衣机，包括采用串激电机、变频调速电机、直流无刷电机等的洗衣机，它们都含有速度调节器，只需改变其设定值即可调节速度。这时，脱水控制装置包含控制器、振动检测器、速度检测器等，将原有的脱水速度设定信号接到脱水控制装置，作为其控制信号，将脱水控制装置的速度设定信号接到原有的速度调节器。这样，当未进行脱水操作时，脱水控制装置不工作，速度调节器及电机由时序控制装置的程序控制器直接控制；当进行脱水操作时，速度调节器及电机由脱水控制装置的控制器控制，并进行前述的均匀化脱水操作。

第二类是自身没有连续转速调节功能的洗衣机，通常采用双速电机。这时，脱水控制装置包含控制器、振动检测器、速度检测器、速度调节器；脱水控制装置串接于时序控制装置与电机之间，即：时序控制装置的各电机驱动输出线分别与脱水控制装置的输入端连接，脱水控制装置的各电机驱动输出线分别与电机连接；脱水控制装置受时序控制装置控制；当未进行脱水操作时，脱水控制装置呈直通状态，电机由时序控制装置直接控制；当进行脱水操作时，脱水控制装置断开电机与时序控制装置的连接，将电机连接到速度调节器上，电机由脱水控制装置控制，并进行前述的均匀化脱水操作。

另外，其连接可采用插接方式，原程控器、速度调节器或双速电机分别采用插头与插座，不采用本发明提供的均匀化脱水控制装置时，相互直接插接即可；本装置的输入与输出线也采用对应的插头与插座，加入本装置时，直接插接到原程控器、速度调节器或双速电机的插头、插座之间即可。

本发明提供的又一技术方案是：振动检测器由水银开关、引线和外壳构成；水银开关有断开和闭合两种状态；振动检测器安装在外筒或平衡器上；安装后水银开关处于竖直方向或近似竖直的倾斜方向；当滚筒总成无振动或振动较小时，水银开关处于一种状态，当振动较大时，水银开关有机会处于另一种对立的状态。

水银开关是一小段密封的空心玻璃管，内装一滴水银，玻璃管一端有两个电极。水银球接触两电极时，两电极连通，开关闭合；不接触时，开关断开。安装时，水银开关处于竖直方向，可使两电极位于上端，如图4。无振动或振动较小时，水银球处于下端，开关断开；当振动较大时，水银球上下跳动，当水银球跳起接触到两电极时，开关闭合。水银球跳起接触到两电极的位置与静止于下端的位置高度差约为5～10毫米。当然水银开关也可以反向安装，即两电极位于下端，无振动或振动较小时，开关闭合，当振动较大时，开关断开，同样，其高度差为5～10毫米，这时两电极应有一定的长度，保证小振动时为开关闭合状态，如图5。

合理设计外电路，可以检测水银开关的通、断变化。如图4、5，水银开关与一电阻串联，该串联连接在电源与地之间，其串接点与单片机的中断引脚连接，这样就将水银开关的通、断变化变换为串接点电压的高低变化，由单片机的中断引脚捕获，形成单片机的中断信号，从而实现振动检测。

滚筒总成沿竖直方向与水平方向的振动幅度通常是不同的，经测试幅度分布近似呈倾斜的椭圆状，如图6-1。利用这个特性可以调节振动检测器的灵敏度：当水银开关的倾斜方向为椭圆长轴方向时，如图6-2的位置，灵敏度较高；为短轴方向时，如图6-3的位置，灵敏度较低。另外，倾斜也将减弱重力的作用，提高灵敏度。为此，本发明提供的又一技术方案是：将水银开关固定在一个调整块[14]上，通过调节调整块的位置，调节水银开关的倾斜角度，实现灵敏度调节，如图7。

电机调速是通过控制电机的电压或电流实现，但受电机参数的分散性及负载情况影响，其精度有限，引入速度反馈效果通常更好，这时需要检测速度。检测速度的方法很多，常用的有测速电机、旋转编码器、霍尔器件等，也可以采用带测速电机的电动机。这些方法或者需要更改现有的部件，或者成本较高(如旋转编码器)，不便直接使用，或不便在已有的洗衣机上加装。以下提供一种便于在已有的洗衣机上加装的、成本低的方案。

本发明提供的又一技术方案是：在滚筒的驱动皮带轮侧，安装一个金属感应式接近开关，该接近开关感应区对准皮带轮的辐条。皮带轮转动时，辐条扫过接近开关前的感应区，接近开关产生输出信号，通过测量该输出信号的频率或脉冲宽度，即可计算出滚筒的转速。

金属感应式接近开关是一种大量生产的标准化产品，成本较低，也便于安装。当有金属位于其前端的感应区时，能产生输出信号，感应距离通常在3～5毫米。皮带轮通常为法兰盘状，通常有3～6根幅条，将接近开关输出信号的频率除以幅条数就是转速，这样可以实现转速的非接触测量。

应用本发明所述方法，一个必要的条件是旋转容器(滚筒)的转速能根据需要调节，这对采用串激电机、直流调速电机、直流无刷电机、变频调速电机等的洗衣机、离心脱水机等装置可以很容易做到，只需在其调速器设定端加上相应的电压或电流即可。可是，有大量的滚筒洗衣机采用双速电机，调速问题将成为另一个需要解决的难题。为此：

本发明提供的又一技术方案是：采用脉冲宽度调制(PWM)的方法实现调速。具体是，将双速电机的低速作为第二转速，高速作为第四转速，通过周期性地短时切断电机一个或多个线圈电流的方法向下调速，分别形成第一转速和第三转速，并且，通过调节占空比，实现第一转速到第二转速、第三转速到第四转速的近似连续调节。

为实现上述功能，调节器的结构为：电机的各绕组分别串接一个受控开关，可连通或断开绕组与电源的连接，以实现脉冲宽度调制。由于高、低速绕组不同时工作，可以分别将高、低速主、辅绕组连接到一个双刀双掷的转换继电器，继电器两公共端接两个受控开关，以减少受控开关数目。

采用脉冲宽度调制调速时，电机将有三种状态：其一是主、辅绕组都导通，这是正常模式，这时电机产生力矩最大；其二是主、辅绕组其中之一导通，这是单相模式，这时电机产生一个较小的力矩；其三是主、辅绕组都不导通，这是暂停模式，这时电机不产生力矩。单相模式时，高、低速略有区别，以下分别讨论。

双速电机的低速绕组，通常由低速主绕组、低速辅绕组、低速公共绕组构成，呈星形连接，公共绕组接零线，低速主绕组接火线，低速辅绕组通过电容接火线，通过电容的移相作用，在三个线圈中形成三相电流，从而产生旋转磁场。当主、辅绕组只有一个导通时，该绕组与公共绕组中有电流通过，两绕组电流相位相同，产生脉动磁场。

双速电机的高速绕组，通常由正交的高速主绕组、高速辅绕组构成，高速主绕组接火线，高速辅绕组通过电容接火线，通过电容的移相作用，在两个线圈中形成相位差90度的两相电流，从而产生旋转磁场。当只有一个绕组导通时，也产生脉动磁场。

根据单相电机的双旋转理论，正弦脉动磁场可分解为两个旋向相反旋转磁场，旋转磁场的幅度只有脉动磁场幅度的一半，因此双速电机以单相模式工作时的力矩近似只有正常模式的一半。

采用脉冲宽度调制调速时，根据所需力矩大小，使电机在正常模式、单相模式、暂停模式之间切换：若所需力矩大于单相模式的力矩，则使一相连通，另一相进行脉宽调制，电机在正常模式与单相模式之间切换，电机输出较大的正常模式力矩和较小的单相模式的力矩；若所需力矩小于单相模式的力矩，则使一相断开，另一相进行脉宽调制，电机在单相模式与暂停模式之间切换，电机输出单相模式力矩和零力矩。综合起来，电机输出脉动的电磁转矩，其平均值为所需力矩。

电机及滚筒的转动大致可用下列方程描述：

$J\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{\Ω}+R_{\mathrm{\Ω}}\mathrm{\Ω}=T_e-T_0-T_1$

其中：Ω为角速度，J为转动惯量，T_e为电磁转矩，T₀为内部阻力转矩，T₁为负载阻力转矩，R_Ω为与角速度有关的阻尼系数。

由此可知，通过脉宽调制改变电磁转矩T_e，就可以控制角速度Ω。由于T_e为脉动的，角速度Ω也会产生波动，但如果T_e脉动的周期较短时，角速度的波动可以忽略。

顺便说明：在通常情况下，转矩的脉动是不好的，可是在均匀化操作时，转矩的脉动对物料的松散和分散是有帮助的。

本发明的有益效果是，通过控制转速进行抛射、跌落、分层压贴过程，实现衣物等物料的均匀分布，采用预脱水、振动检测等手段保证物料均匀分布，产生较好的脱水效果。采用水银开关进行振动检测，接近开关进行速度检测，脉冲宽度调制方法实现调速，简单实用。

附图说明

图1是抛射、跌落、分层压贴等物理过程原理图。

图2是实施例一脱水过程速度曲线示意图。

图3是实施例一脱水操作流程图。

图4是常开型水银开关振动检测器示意图。

图5是常闭型水银开关振动检测器示意图。

图6是水银开关振动检测器灵敏度调节原理示意图。

图7是水银开关振动检测器结构示意图。

图8是水银开关振动检测器安装示意图。

图9是实施例二是控制装置结构示意图。

图10是实施例三控制装置结构示意图。

图11是实施例四控制装置结构示意图。

图12是实施例二脱水过程速度曲线示意图。

图13是实施例七、八脱水过程速度曲线示意图。

图14是接近开关安装位置正面示意图。

图15是接近开关安装位置侧面示意图。

图16是实施例五控制装置电路原理图。

图17是实施例六控制装置电路原理图。

图18是实施例七控制装置电路原理图。

图19是实施例八控制装置电路原理图。

图中：1.旋转容器，2.抛射轨迹，A.抛射点，B.落点，A’.物料跌落时抛射点位置，V.线速度，Vx.线速度水平分量，Vy.线速度垂直分量，g.重力加速度，θ.抛射点角度，β.落点角度N₁.第一转速，N₂.第二转速，N₃.第三转速，N₄.第四转速，S11、S12、S13、S21、S22、S31、S32、S33、S41、S42.脱水步骤HgK.水银开关，11.水银球，12.水银开关电极，13.振动检测器输出，14.调整滑块，15.轴，16.滑槽，17.锁紧螺钉，18.底座，19.平衡块U1.脱水控制器、单片机，U2.调速集成电路，U3、U4.光耦，U5.比较器，U6.三端稳压器，U7.过零触发光可控硅、U8.随机触发光可控硅，T1、T2.可控硅S1、S2、S3、S4、S5.开关，J1、J11、J12、J13、J14.继电器，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8.电阻，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7.电容JK1、JK2、JK3、JK4、JK5、JK11、JK12.插座JP1、JP2、JP3、JP4、JP5、JP11、JP12.插头

具体实施方式

下面结合附图说明本发明提出的均匀化方法、脱水方法、控制装置的实施例。

图2、图3是根据本发明提出的实施例1，是均匀化方法和脱水方法的实施例。

图3是脱水方法的流程图，图2是其对应的速度曲线。如图3，脱水开始后，先进行第一步均匀化操作，分三个子步骤：[S11]以第一转速[N1]转动一段时间，进行抛射、跌落过程；[S12]逐渐缓慢加速至第二转速[N2]，进行分层压贴过程；[S13]以第二转速[N2]转动一段时间。[S11]、[S12]过程分别对应图2的曲线[L1]、[L2]，也构成均匀化方法。[S13]是过渡过程，可以省略。之后进行第二步预脱水，分两个子步骤：[S21]快速加速至第三转速[N3]，快速通过谐振区；[S22]以第三转速[N3]转动一段时间，进行预脱水。然后进行第三步振动检测：[S31]开启振动检测，[S32]判断振动幅度是否超限，若超限执行[S33]关闭振动检测返回第一步。最后进行第四步主脱水：[S41]逐渐加速至第四转速[N4]，[S42]以第四转速[N4]转动一段时间，进行主脱水直到结束，其间一直进行振动检测。各转速、时间按前述要求设定，不再重复。

图9、图12是根据本发明提出的实施例2，是一体化控制装置的实施例。

控制装置由控制器、振动检测器、速度检测器、速度调节器等部件。振动检测器安装在滚筒的外筒上，检测滚筒总成的振动。控制器、速度调节器安装在滚筒式洗衣机的外壳上，两者制作为一体。调节器通过调节电动机的电压、电流的大小、波形等手段，控制滚筒的旋转速度。控制器由单片机和相应的控制程序实现，它接收振动检测器、速度检测器的信号，向调节器发出控制信号，并按图12的速度曲线进行脱水操作。与实施例1不同的是，进行抛射、跌落过程时滚筒以第一速度双向转动。其他动作与实施例1基本相同，为节省篇幅不再重复。控制装置还执行洗涤、进水、排水等操作，因与本发明无关，不详述。

图10是根据本发明提出的实施例3，是一种分体结构控制装置的实施例，用于采用串激电机、直流调速电机、变频调速电机、直流无刷电机等含有速度调节器的洗衣机。

如图，控制装置由脱水控制装置与时序控制装置两大部分构成，时序控制装置采用现有的程序控制器、速度调节器，脱水控制装置包含脱水控制器、振动检测器、速度检测器。程序控制器的脱水速度设定信号接到脱水控制器，作为其控制信号，将脱水控制器的速度设定信号接到速度调节器。当未进行脱水操作时，脱水控制装置不工作，速度调节器及电机由程序控制器直接控制；当进行脱水操作时，速度调节器及电机由脱水控制器控制，并按前述流程进行脱水操作。

图11是根据本发明提出的实施例4，是另一种分体结构控制装置的实施例，用于采用双速电机等不含速度调节器的洗衣机。

如图，控制装置由脱水控制装置与时序控制装置两大部分构成，时序控制装置采用现有的程序控制器，脱水控制装置包含脱水控制器、振动检测器、速度检测器、速度调节器。程序控制器的各电机驱动输出线分别与速度调节器的输入端连接，速度调节器的各电机驱动输出线分别与电机连接。速度调节器中还有切换开关。当未进行脱水操作时，速度调节器呈直通状态，电机由程序控制器直接控制；当进行脱水操作时，脱水控制器发出信号，速度调节器断开电机与程序控制器的连接，将电机连接到速度调节器上，电机由速度调节器控制，并按前述流程进行脱水操作。

图16是根据本发明提出的实施例5，是实施例2的进一步具体化实例，用于采用串激电机的滚筒洗衣机，图中只画出了与本发明相关的部分。

如图，控制器由单片机[U1]实现；振动检测器由水银开关[HgK]、偏置电阻[R1]、电容[C1]构成，其输出连接单片机[U1]的中断引脚；速度检测器由测速电机[TG]、电阻[R3]、电容[C3]、比较器[U5]、电位器[W1]、电阻[R8]、三级管[Q3]、光耦[U4]、电容[C2]等构成；速度调节器由双向可控硅[T1]、调速集成电路[U2](TDA1085C)及***电路构成。

振动检测器由水银开关、调整块[14]、转轴螺钉[15]、底座[18]、锁紧螺钉[17]构成，其结构如图7。水银开关固定在调整块上。调整块上有滑槽[16]，可绕转轴螺钉[15]转动一定角度，从而调整水银开关的倾斜角度，实现振动检测灵敏度的调节。调整好后由转轴螺钉[15]、锁紧螺钉[17]锁紧。振动检测器安装在外筒的平衡器[19]上，如图8。

振动检测工作原理为：振动较小时水银开关断开，单片机中断引脚为高电平，无中断；振动较大时水银开关瞬时连通，在单片机中断引脚上产生瞬时低电平，引发中断。

速度检测工作原理为：测速电机[TG]产生与转速成正比的脉冲信号，经电阻[R3]、电容[C3]低通滤波，比较器[U5]、电位器[W1]、电阻[R8]、三级管[Q3]、光耦[U4]等构成的施密特电路整形后，在控制器[U1]的[PB1]引脚上产生与转速成正比的脉冲信号，控制器[U1]测量其频率测得转速。调节电位器[W1]可以调节灵敏度。

速度调节工作原理为：单片机[U1]的[PB2]引脚输出脉冲宽度调制(PWM)信号，经光耦[U3]、三级管[Q1]放大，电容[C5][C6]、电阻[R5][R6]低通滤波，在调速集成电路[U2]引脚5上产生设定电压，[U2]调节双向可控硅[T1]的导通角，实现调速。另外，单片机[U1]的[PB3]引脚输出信号，通过电阻[R7]、三级管[Q2]控制继电器[J1]，可以改变电机转动方向。

控制器[U1]中有控制程序，采用图3的流程图进行脱水操作，流程图中[S31]步骤时打开中断，[S33]步骤由中断服务程序完成，[S32]步骤实际上是由振动检测器引发中断完成。

本例中，滚筒半径约0.25米，对应第一分离转速约60rpm。实际第一转速约45rpm，时间约10秒，第二转速约85rpm，加速时间约10秒，第三转速约300rpm，预脱水时间约8秒。

图17是根据本发明提出的实施例6，是实施例3的进一步具体化实例，也是将实施例5进行分体化设计而成。图中只画出了与本发明相关的部分。

本实施例与实施例5各部分结构基本相同，只是采用了分体化设计。如图，电路用虚线分成左、右、上、下、中五部分：左边是脱水控制装置，包含脱水控制器、振动检测器、速度检测器等；右边是原有的速度调节器；上边是原有的机械式程序控制器部分电路；下边是电机；中间是插接部件。连接脱水控制装置时，插头[JP1]与插座[JK1]、[JP2]与[JK2]、[JP3]与[JK3]、[JP4]与[JK4]、[JP5]与[JK5]分别插接；不连接脱水控制装置时[JP2]与[JK1]、[JP5]与[JK4]分别插接，[JK3]悬空。

本实施例的工作原理与实施例5基本相同，相同部分不再重复，下面只描述差异部分。

上边的机械式程序控制器有五个开关[S1]、[S2]、[S3]、[S4]、[S5]，用于设定电机的转速，任一时刻最多只有一个导通，通过速度调节器的电阻网络，在调速集成电路[U2]引脚5上产生速度设定电压。其中[S1]、[S2]为两挡脱水速度设定。不连接脱水装置时，[JP2]与[JK1]可以恢复原有功能。连接脱水装置时，[S1]、[S2]与电阻网络断开，与脱水装置连接。未脱水时，[S1]、[S2]都为断开状态，脱水装置因没有电源不工作，此时调速器仍可由[S3]、[S4]、[S5]操作。脱水时，[S1]、[S2]其中一个导通，脱水装置连通电源开始工作，单片机[U1]的[PB2]引脚输出脉冲宽度调制(PWM)信号，经光耦[U3]、三级管[Q1]放大，电容[C5][C6]、电阻[R5][R6]低通滤波，在调速集成电路[U2]引脚5上产生设定电压，控制电机转速。

继电器[J1]、三级管[Q2]、电阻[R7]、插头[JP4][JP5]、插座[JK4][JP5]等电路用于改变电机转动方向，以便实现图12的速度曲线。若只实现图2的速度曲线，这部分电路可以省略，因为洗涤时的换向是由程序控制器的换向开关[K2]实现的，这与实施例5不同。

图18是实施例7，是实施例4的进一步具体化实例，用于采用双速电机的洗衣机。

本例中，时序控制装置采用现有的程序控制器，插头[JP11]与插座[JK12]之间的电路是脱水控制装置，也采用插接方式连接。安装脱水控制装置时，插头[JP11]与插座[JK11]、插头[JP12]与插座[JK12]分别连接；不安装时，插头[JP12]与插座[JK11]直接连接，可恢复原有的状态。各插头、插座的1～4引脚分别是脱水辅绕组、脱水主绕组、洗涤辅绕组、洗涤主绕组。

脱水控制装置中，振动检测器与前相同。速度检测器由接近开关[SK]、电阻[R8]构成，接近开关输出端为NPN三级管。接近开关[SK]感应区对准皮带轮的辐条，皮带轮转动时，辐条扫过接近开关前的感应区，接近开关输出端三级管产生通断信号，通过电阻[R8]变换为电压信号，由单片机[U1]测量。

图14、图15显示接近开关的安装位置。如图，接近开关[21]安装在皮带轮[23]侧面的支架[24]上，支架[24]固定在外筒[25]上。接近开关感应端对准幅条[22]。接近开关距离幅条约1毫米左右，感应距离约4毫米，转动时幅条可以扫过感应区。

继电器[J11]、[J12]实现切换功能：洗涤时，[J12]常闭触点连通，程序控制器与电机洗涤绕组直接连通；均匀化操作时，[J11]常闭触点、[J12]常开触点连通，调速器与电机洗涤绕组连通；预脱水、主脱水时，[J11]常开触点连通，调速器与电机脱水绕组连通。

继电器[J13]、双向可控硅[T1]、过零触发光控可控硅[U7](MOC3041)等构成脉冲宽度调制电路。继电器接辅助绕组，可控硅接主绕组。在单片机[U1]控制下，对电机电流进行调制，实现调速。

继电器[J14]向程序控制器发送一个状态信号，使程序控制器在均匀化操作、预脱水时停止计时，避免因此造成主脱水时间缩短。

脱水控制装置的电源取自程序控制器的脱水主绕组输出端，因而受程序控制器控制：未脱水时，该输出端无电压，脱水控制装置不工作；脱水时，该输出端输出220伏电压，经降压、整流、三端稳压器[U6](78L05)稳压，得到12伏、5伏直流电压，脱水控制装置工作。

脱水时，以双速电机的低速作为第二转速，高速作为第四转速，通过电机电流调节占空比的方法向下调速，分别形成第一转速和第三转速，并且，通过不断调节占空比，实现第一转速到第二转速、第三转速到第四转速的近似连续调节。滚筒转速按图13曲线进行，与图2相比开始阶段有所不同，滚筒是先以第二转速启动，然后向下调速至第一转速，这是为避免脉宽调制时力矩较小导致无法启动的情况出现。

本例中，滚筒半径约0.25米，对应第一分离转速约60rpm。实际第一转速约45rpm，时间约10秒，第二转速约67rpm，加速时间约10秒，第三转速约300rpm，预脱水时间约8秒。第二转速略嫌低，这是双速电机的低速本身较低的缘故。

整个工作过程简述如下：未脱水时，脱水控制装置不工作，[J12]常闭触点连通，程序控制器与电机低速绕组直接连通，可进行洗涤。脱水时，[JP11]的2脚得电，脱水控制装置工作。单片机先向[J14]供电以停止程序控制器计时，再向[J12]供电，[J12]常开触点连通，电机低速绕组连通[T1]、[J13]触点。单片机打开[T1]、[J13]，于是电机以低速——第二转速——启动。然后单片机对[T1]加上PWM信号，电机向下调速至第一转速运行10秒。然后单片机逐渐加大PWM信号的占空比，电机逐渐调速至第二转速，加速时间约10秒。然后单片机关闭[T1]、[J13]，让[J12]断电、[J11]得电，使电机高速绕组连通[T1]、[J13]触点，再打开[T1]、[J13]，电机迅速加速。当转速升至第三转速时，单片机对[T1]加PWM信号，电机保持第三转速，进行预脱水时间约8秒。然后单片机打开中断，进行振动检测。若无中断产生，单片机逐渐加大PWM信号的占空比，电机逐渐调速至第四转速。然后停止向[J14]供电，恢复程序控制器计时，并保持第四转速。程序控制器计时到后切断电源，脱水结束。若其间有中断产生，表示振动幅度过大，中断服务程序关闭中断，关闭[T1]、[J13]，让[J11]断电、[J12]得电，使电机低速绕组重新连通[T1]、[J13]触点，再打开[T1]、[J13]，重新进行均匀化操作。

图19是根据本发明提出的实施例8，是实施例7的简化。

本例对实施例7的切换电路作了简化，将电机低速绕组与程序控制器对应输出端直接连通。这对机械式程序控制器一般是可以的，因脱水时其输出端通常是悬空的；对电脑式程序控制器则要视其输出端内部结构而定。本例中，继电器[J11]常闭触点将调速器与电机高速绕组连通，用于预脱水、主脱水过程；均匀化操作时，[J11]得电，常开触点闭合，将调速器与电机低速绕组连通。

本例中用双向可控硅[T2]、随机触发光控可控硅[U8](MOC3021)等电路替代了上例中的继电器[J13]及相关电路，这也是脉冲宽度调制电路的另一种实现方法。

另外，本例中省略了上例中的继电器[J14]及相关电路，因均匀化操作、预脱水占用的时间较短，对主脱水的影响较小。而且，由于均匀化的效果，使主脱水的阻力减小，转速有所提高，可以补偿时间的缩短。

其他的结构、原理、过程等均与前例相似，不再重复。

Claims (10)

1.一种物料均匀化分布的方法，它能使绕水平或近似水平中心轴旋转的容器中的物料实现均匀化分布，其特征在于：

将容器的旋转速度由第一转速N₁缓慢加速到第二转速N₂，使物料在容器中进行分层贴压过程，以实现均匀化分布；第一转速、第二转速满足：N₁＜N_F1＜N₂

其中： $N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r},$ 为第一分离转速，转速单位全部为：转/分，

r为容器内壁半径，g为重力加速度，π为圆周率。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：

第二转速N₂满足：N_F2≤N₂＜N_x

其中： $N_{F2}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r_2},$ 为第二分离转速；N_x为容器的谐振转速；

r₂为满负荷、物料沿内壁均匀填充时，物料的最小半径

3.根据权利要求1、2所述方法，其特征在于：

先使容器以第一转速旋转一段时间，使物料在容器中多次进行抛射、跌落过程，达到疏松和分散物料的效果，然后实施前述缓慢加速操作；

其中第一转速N₁满足： $N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/6)}\≤N_1\≤N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/4)}$

4.一种滚筒式洗衣机、脱水机等设备的脱水控制方法，其特征在于：

通过控制滚筒的转速，使其按下述方法进行脱水过程：

第一步、均匀化操作：按权利要求3所述方法进行物料均匀化操作，包括：

A：让滚筒以第一转速N₁旋转一段时间，使物料在滚筒中多次进行抛射、跌落过程，达到疏松和分散物料的效果；

B：将滚筒的旋转速度由第一转速N₁缓慢加速到第二转速N₂，使物料在滚筒中进行分层贴压过程，以实现均匀化分布；加速时间为滚筒旋转5～15周的时间；

其中：第一转速N₁满足： $N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/6)}\≤N_1\≤N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/4)}$

      第二转速N₂满足：N_F2≤N₂＜N_x

$N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r},$ $N_{F2}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r_2},$ N_x为滚筒总成的谐振转速，

r为滚筒内壁半径，r₂为满负荷沿内壁均匀填充时物料的最小半径，

g为重力加速度，π为圆周率，转速单位全部为：转/分；

第二步、低速预脱水：使滚筒的旋转速度由第二转速迅速加速到第三转速，然后保持第三转速旋转一段时间；其中第三转速大于滚筒总成的谐振转速，并有一定的脱水作用，当物料不均匀时振动幅度也不大；

第三步、振动控制：检测滚筒总成的振动幅度，若超过给定值，关闭检测、返回第一步，重新进行均匀化操作；

第四步、高速主脱水：由第三转速逐步加速到第四转速，然后保持第四转速旋转给定的时间，直到脱水结束；本步骤过程中一直检测滚筒总成的振动幅度，若超过给定值，返回第一步，重新进行均匀化操作。

5.一种滚筒式洗衣机、脱水机等设备的控制装置，安装在滚筒式洗衣机、脱水机等设备中，能控制电机、滚筒的旋转速度，使其按权利要求4所述方法进行脱水操作，即，其特征在于：

包含控制器、速度调节器、振动检测器、速度检测器等部件，

控制器中包含控制程序，能接收振动检测器、速度检测器的信号，向速度调节器发出信号；速度调节器通过调节前述设备中电机的电压、电流的大小、波形等手段，控制滚筒的转速，按下列步骤动作，进行脱水操作：

第一步：进行物料均匀化操作，包括：

A：让滚筒以第一转速N₁旋转一段时间，使物料在滚筒中多次进行抛射、跌落过程，达到疏松和分散物料的效果；

B：将滚筒的旋转速度由第一转速N₁缓慢加速到第二转速N₂，使物料在滚筒中进行分层贴压过程，以实现均匀化分布；加速时间为滚筒旋转5～15周的时间；

其中：第一转速N₁满足： $N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/6)}\≤N_1\≤N_{F1}\sqrt{\sin (\mathrm{\π}/4)};$

第二转速N₂满足：N_F2≤N₂＜N_x；

$N_{F1}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r},$ $N_{F2}=\frac{60}{2\mathrm{\π}}\sqrt{g/r_2},$ N_x为滚筒总成的谐振速度，

r为滚筒内壁半径，r₂为满负荷沿内壁均匀填充时物料的最小半径，

g为重力加速度，π为圆周率，转速单位全部为：转/分；

第二步、低速预脱水：使滚筒转速由第二转速迅速加速到第三转速，然后保持第三转速旋转一段时间；其中第三转速大于滚筒总成的谐振转速，并有一定的脱水作用，当物料不均匀时振动也不大；

第三步、振动控制：开启振动检测器，检测滚筒总成的振动幅度，若超过给定值，关闭检测、返回第一步，重新进行均匀化操作；

第四步、高速主脱水：使滚筒转速由第三转速逐步加速到第四转速，然后保持第四转速旋转给定的时间，直到脱水结束；上述过程中一直检测滚筒总成的振动幅度，若超过给定值，返回第一步，重新进行均匀化操作。

6.根据权利要求5所述的滚筒洗衣机控制装置，其特征在于：

所述控制器由程序控制器与脱水控制器构成；在脱水控制信号流上，两者为串联关系，即：程序控制器的脱水控制输出信号连接到脱水控制器输入端，经脱水控制器处理后，再由脱水控制器输出；

脱水控制器由单片机[U1]及附属电路构成，内含控制软件，能接收振动检测器、速度检测器的信号，产生控制信号，控制速度调节器，实施权利要求5所述的脱水操作。

7.根据权利要求5、6所述装置，其特征在于：

所述振动检测器由水银开关、引线和外壳等构成，安装在滚筒洗衣机的外筒或平衡器上，安装后水银开关处于竖直方向或近似竖直的倾斜方向；水银开关有断开和闭合两种状态，当滚筒总成无振动或振动较小时，水银开关处于一种状态，当振动较大时，水银开关有机会处于另一种对立的状态；通过检测水银开关的状态及状态变化，实现振动幅度检测。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于：

所述振动检测器还包括角度调整装置[14]，通过该装置可以调节水银开关的倾斜角度，从而调节振动检测器的灵敏度。

9.根据权利要求5、6所述装置，用于采用双速电机的设备中，其特征在于：

所述速度调节器由电子开关构成，采用脉冲宽度调制方法调速：通过控制电机电流导通、关断时间的长短的方法，即改变占空比，调节电机和滚筒的转速；

以双速电机的低速作为第二速度，采用脉冲宽度调制方法，向下调速形成第一速度，实现抛射、跌落过程；然后逐步改变占空比，向上调速至第二速度，实现分层压贴过程；

以双速电机的低速作为第四速度，采用脉冲宽度调制方法，向下调速形成第三速度，实现预脱水过程；然后改变占空比，向上调速至第四速度，实现主脱水过程。

10.根据权利要求5、6所述装置，用于采用法兰盘状皮带轮的设备中，其特征在于：

所述速度检测器由接近开关及固定装置构成，安装在法兰盘状的皮带轮侧面，接近开关的感应区对准皮带轮的幅条，以皮带轮作为码盘；皮带轮转动时，其幅条依次进入和离开感应区，使接近开关产生输出信号；通过检测该信号的频率或脉冲宽度，实现速度检测。

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