JPS59125598A - Apparatus for detecting washing amount of washer - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は洗濯機の洗濯物量検知装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a laundry amount detection device for a washing machine.

従来例の構成とその問題点 従来、洗濯物量を検知するために、モータの電流、位相
差を検出する方法、または攪拌翼あるいはモータの回転
数を検出する方法が用いられてきた。これらは負荷が重
くなることによって、モータ電流が増加すること、モー
タ巻線各部の電圧・電流の位相差が変化すること、モー
タの回転数が減少することを利用したものである。＠１
図に洗濯物量とモータ電流の関係を示す。図でグラフａ
け七−夕温度が２５”Ｃ，グラフｂは７０”Ｃの時の値
である。すなわち、洗濯物量が増えることによってモー
タ電流が増加する量は、モータ電流全体から見れば僅か
であり、しかもモータの高度、電源電圧およびモータ間
の特性のばらつき等によっても電流値は同じ程度変化す
る。よって前記検出方ｆ：、けモータの電流値そのもの
を温度補償等して用いても精度のよい洗濯物ｔ＊知が不
可能であった。このことは位相差や回転数の値を検知す
る方式でも同様である。このため、洗濯物量の違いによ
って得られる変化合が、他の要因による変化に比べて大
きく、正確に洗濯物量を検知できる装置の開発が望まれ
ていた。Conventional Structure and Problems Conventionally, in order to detect the amount of laundry, a method of detecting the current or phase difference of the motor, or a method of detecting the rotation speed of the stirring blade or the motor has been used. These take advantage of the fact that as the load becomes heavier, the motor current increases, the phase difference between the voltage and current at each part of the motor winding changes, and the motor rotational speed decreases. @1
The figure shows the relationship between the amount of laundry and motor current. Graph a in figure
The Tanabata temperature is 25"C, and graph b is the value when it is 70"C. In other words, the amount by which the motor current increases due to an increase in the amount of laundry is small compared to the total motor current, and the current value changes to the same extent depending on factors such as motor altitude, power supply voltage, and variations in characteristics between motors. . Therefore, even if the detection method f: uses the current value of the motor itself with temperature compensation, etc., it is impossible to accurately detect the laundry t*. This also applies to methods that detect phase differences and rotational speed values. For this reason, there has been a desire to develop a device that can accurately detect the amount of laundry because the amount of change caused by the difference in the amount of laundry is larger than changes caused by other factors.

前記した問題を解決するために、攪拌翼（撹拌体等名称
は問わない）に洗濯物が接離することでかかる瞬時負荷
変動にもとすき、洗濯物量の検知を行う方式が検討され
た。すなわち、第２図は６０出時のモータの回転トルク
とモータ電流の関係を示す。グラフＣけ、２５”Ｃ，１
００Ｖの時の曲線である。この曲Ｈにおいて、イは洗濯
物量が少ない時のトルクの変動範囲を示す。これは攪拌
翼に洗濯物が当たった瞬間にはモータにかかるトルクは
大きくなり、離れた瞬間にはトルクは小さくなるために
起こる変動であるが洗濯物量が少ないために、その範囲
は、狭い。「い」は前記トルク変動イによって起こるモ
ータ電流の変動範囲である。また、口は洗濯物量が多い
時のトルク変動範囲、［ろ」はそのトルク変動口によっ
て起こるモータ電流の変動範囲を示す。グラフｄは９０
Ｖの時のモータの負荷トルクとモータ電流の関係を示す
曲線である。この場合にも負荷トルクがイのように変動
することによって検出されるモータ電流の振幅は「は」
のようになり、前記モータ電流の振幅「い」とあまり変
わらない。また、攪拌翼とモータがベルトでつながれて
いる場合、ベルトの張りが強くなってモータの負荷トル
クの中心値が大きくなってもその振幅が二のように小さ
ければ、やけりモータ電流の振幅「に」も小さい。グラ
フｅけ１１０　Ｖ時のモータのトルりと電流の関係を承
す。またモータの温度によってもこの曲線の傾きはほと
んど変わらない。In order to solve the above-mentioned problem, a method was investigated in which the amount of laundry is detected by taking into account the instantaneous load fluctuations caused by laundry approaching and separating from the stirring blade (regardless of the name of the stirring body). That is, FIG. 2 shows the relationship between the rotational torque of the motor and the motor current when the output is 60. Graph C, 25”C, 1
This is a curve at 00V. In this song H, A indicates the torque fluctuation range when the amount of laundry is small. This is a fluctuation that occurs because the torque applied to the motor increases the moment the laundry hits the agitating blade, and decreases the moment the blade leaves, but the range is narrow because the amount of laundry is small. "I" is the range of variation in motor current caused by the torque variation A. In addition, 口 indicates the range of torque fluctuation when the amount of laundry is large, and RO indicates the range of motor current variation caused by the torque variation. Graph d is 90
It is a curve showing the relationship between motor load torque and motor current when V is applied. In this case as well, the amplitude of the motor current detected as the load torque fluctuates as shown in A is
The amplitude of the motor current is not much different from the amplitude of the motor current. In addition, when the stirring blades and the motor are connected by a belt, even if the tension of the belt becomes strong and the center value of the motor's load torque becomes large, if the amplitude is small as in 2, the amplitude of the motor current becomes ni' is also small. Graph e 110 Understand the relationship between motor torque and current at 110 V. Furthermore, the slope of this curve hardly changes depending on the temperature of the motor.

第３図は、洗濯物量によって生じるモータ電流の振れ（
ｆ動）を検出するための回路のプロワク図を示すもので
ある。瞬時負荷変動は極めてランダムな動きをするので
、安定して出力するために瞬時負荷変動のレベル検出に
は瞬時負荷変動を増幅・整流し、一定時間積分する手段
を用いている。Figure 3 shows the fluctuation of motor current caused by the amount of laundry (
2 is a schematic diagram of a circuit for detecting f motion). Instantaneous load fluctuations move extremely randomly, so to detect the level of instantaneous load fluctuations, a means is used to amplify and rectify the instantaneous load fluctuations and integrate them over a certain period of time to ensure stable output.

すなわち、第３図において、１は例えばカレントトラン
スとダイオードブリ・フジと抵抗より成るモータ電流検
出手段、２ば＃Ｉ記モータ電流検出手段１の出力のうち
直流成分と商用電源周波数の成分を除き電流の瞬時変動
成分を通すバンドパスフィルタ、３は前記バンドパスフ
ィルタ２の出力を増幅し、全波整流する増幅・整流手段
、４け前記増幅・整流手段３の出力を一定時間積分する
積分手段、５は前記積分手段の積分時間を与え、出力値
を零にもどす信号を与える時限手段であり、３〜５は瞬
時変動検知手段の処理回路を構成する。That is, in FIG. 3, 1 is a motor current detection means consisting of, for example, a current transformer, a diode bridge, and a resistor; a bandpass filter that passes instantaneous fluctuation components of current; amplification/rectification means 3 for amplifying the output of the bandpass filter 2 and full-wave rectification; and integration means 4 for integrating the output of the amplification/rectification means 3 for a certain period of time. , 5 is a timer means for giving the integration time of the integrating means and a signal for returning the output value to zero, and 3 to 5 constitute a processing circuit of the instantaneous fluctuation detecting means.

以上のように構成され友洗濯物量検知装置について、第
４図により各１０ツクの出力信号波形を説明する。図ｆ
ａｔは前記モータ電流検出手段１の出力波形で、全波整
流された商用電源周波数に、洗濯物が攪拌翼に接離する
ことによって起こる電流の瞬時変動が重畳されている。The output signal waveforms of each of the 10 loads of the laundry amount detection device constructed as described above will be explained with reference to FIG. 4. Figure f
at is an output waveform of the motor current detection means 1, in which instantaneous fluctuations in current caused by the laundry moving toward and away from the stirring blades are superimposed on the full-wave rectified commercial power frequency.

図（ｂｌは前記バンドパスフィルタ２の出力波形であり
、入力波形（同図（ａ））の中から直流成分と商用電源
周波数以上の成分を除き、モータ電流の瞬時的な変動だ
けが出力される。洗濯機中に洗濯物が無く水だけで攪拌
翼を回した時には負荷の変動がほとんどないのでこの振
幅は小さいが、洗濯物量が増えるに従って攪拌翼に洗濯
物が当たる瞬間の負荷が大きくなり、その振幅は大きく
なる。図＋ＣＩは前記増幅・整流手段３の出力電流を承
し、入力電圧（同図（ｂ））の絶（５） 対値に比例した電流が出力される。図ｔｅｌは前記時限
手段５の出力波形で例えば５秒ごとに前記積分手段４の
出力値を零にもどすようにパルス信号を与える。図ｆｄ
＋は前記積分手段４の出力波形であり、入力電流（図（
Ｃ））を積分した電圧が出力される。Figure (bl) is the output waveform of the band-pass filter 2, and only the instantaneous fluctuations of the motor current are output by excluding the DC component and components higher than the commercial power frequency from the input waveform (Figure (a)). When there is no laundry in the washing machine and only water is running the stirring blades, there is almost no change in the load, so this amplitude is small, but as the amount of laundry increases, the load at the moment the laundry hits the stirring blades increases. , its amplitude increases. Figure +CI receives the output current of the amplification/rectification means 3, and a current proportional to the absolute value of the input voltage ((b) in the figure) is output. is the output waveform of the time limit means 5, and a pulse signal is given to return the output value of the integration means 4 to zero, for example, every 5 seconds.
+ is the output waveform of the integrating means 4, and the input current (Fig.
A voltage obtained by integrating C)) is output.

またパルス信号（図（ｅ））が与えられると出力値は零
にもどる。Furthermore, when a pulse signal (Fig. (e)) is applied, the output value returns to zero.

第５図は５０一時のモータの負荷トルりとモータ電流の
関係を示すものである。グラフＣ′はモータ温度が２５
”Ｃで電源電圧１００Ｖ、グラフｄ′は同じく９０ｖ、
グラフｅ′は同じ（１１０Ｖの時の特性を示す。これら
は第２図と比べて勾配が異なるため、同じトルクの変動
でも５０庵時は電源電圧が高いほどモータ電流の変動は
小さくなっている。FIG. 5 shows the relationship between motor load torque and motor current at 50 o'clock. Graph C' is when the motor temperature is 25
``The power supply voltage is 100V at C, and the graph d' is also 90V.
Graph e' is the same (showing the characteristics at 110V. These have different slopes compared to Figure 2, so even with the same torque fluctuation, at 50V, the higher the power supply voltage, the smaller the motor current fluctuation. .

このため、第３図に示したＵｆｆＪｖｒ構成によればモ
ータのトルク変動の出力電圧は、電源電圧および電源周
波数によって特性が異り、その様子は第６図のようにな
る。すなわち、横軸は攪拌翼を駆動させる鳴−夕にかか
る電源電圧、縦軸はリセウト信号（＠４図（ｅ））が加
わる直前、すなわち−積分周（６） 期の最後の積分手段４の出力電圧（第４図（ｄ））値を
示す。ただし洗濯物が攪拌翼に当たる様子は毎回変わる
ので、平均的な電圧を示している。グラフＡ、Ｂ、Ｃは
６０比の時の洗濯物量が各々２ｋｑ。Therefore, according to the UffJvr configuration shown in FIG. 3, the characteristics of the output voltage due to torque fluctuation of the motor vary depending on the power supply voltage and the power supply frequency, as shown in FIG. 6. In other words, the horizontal axis is the power supply voltage applied to the sound that drives the stirring blade, and the vertical axis is the power supply voltage applied to the pulse generator 4 immediately before the reset signal (@4 (e)) is applied, that is, the last integral period (6) of the integrating means 4. The output voltage (Fig. 4(d)) value is shown. However, since the way the laundry hits the agitating blades changes each time, it shows the average voltage. Graphs A, B, and C each have a laundry load of 2 kq when the ratio is 60.

１　ｋＱ　、　ＯｋＱの時の出力であり、グラフＡ’、
Ｂ’、Ｃ’は同じく５０ルの時の出力の様子を示してい
る。This is the output when 1 kQ and OkQ, and the graph A',
B' and C' also show the output at 50 l.

例えば点りは洗濯物量２　ｋｔｉで電源電圧が１００ｖ
の時の６０ル時の出力電圧、点Ｅは同じく５０１（ｚ時
の出力電圧である。この図より６０一時には出力電圧は
電源電圧にほとんど影響されないのに、５０］ｔ時には
出力電圧が電源電圧が品くなると出力電圧が小さくなっ
ており、このままでは５０１−１ｘ時には洗濯物量の検
知が不正確になるという欠点がある。For example, when the light is on, the amount of laundry is 2 kti and the power supply voltage is 100 V.
Point E is also the output voltage at 501 (z).From this figure, at 60 pm, the output voltage is almost unaffected by the power supply voltage, but at 50 t, the output voltage is not affected by the power supply voltage. As the voltage deteriorates, the output voltage becomes smaller, and if it continues as it is, there is a drawback that the amount of laundry will be inaccurately detected at 501-1x.

ところで、この欠点を補うためには、モータを大キくシ
たり、誘導モータの補助巻線に入れるコンデンサの容量
を大寥くする方法があるが、実用的な大きさのモータや
コンデンサでは十分に補正できない。By the way, in order to compensate for this drawback, there are ways to make the motor larger or to increase the capacitance of the capacitor inserted in the auxiliary winding of the induction motor, but it is sufficient for a motor and capacitor of a practical size. cannot be corrected.

発明の目的 この発明は上記従来の問題を解決し電源周波数や電源電
圧にかかわらず、正確に洗濯物量の検知を行うことがで
きる洗濯機の洗濯物量検知装置を提供することを目的と
する。OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laundry amount detection device for a washing machine that can solve the above-mentioned conventional problems and accurately detect the amount of laundry regardless of the power frequency or voltage.

発明の構成 この発明は第３図の洗濯物量検出装置に加えて、電源電
圧検出手段と、電源周波数検出手段と、出力電圧変換手
段とを有し、前記出力電圧変換手段は、電源電圧と周波
数の情報により、同一の負荷に対して同一の出力が得ら
れるように出力電圧を変換するものである。これにより
、電源周波数や電源電圧にかかわらず正確に洗濯物量の
検知ができることとなる。Structure of the Invention In addition to the laundry amount detecting device shown in FIG. This information converts the output voltage so that the same output can be obtained for the same load. This makes it possible to accurately detect the amount of laundry regardless of the power frequency or voltage.

実施例の説明 この発明の一実施例を＠７図に示す。図中において＠３
図と同一符号は同一機能手段を示すためにその説明を略
する。１１は例えば電源電圧を分割する抵抗と整流回路
よりなる電源電圧検出手段である。１２け例えば電源電
圧が零ポルト付近を通過する時に出力を出す回路と、第
２の時限手段よりなり、零ポル１１ゴ号の周期が＠２０
時限手段によって得られる周期より長いか短いかによっ
て５０］ｔか６０庵を判別する電源周波数検出手段であ
る。１３け出力電圧変換手段であって、前記電源電圧検
出手段１１と電源周波数検出手段１２の出力を入力とし
、これらの入力情報に基づいて、前記積分手段４の出力
を周波数や電源電圧にかかわらず同じ洗濯物量ならば、
例えば６０Ｈｚで１００Ｖの時に得られるはずである出
力電圧になるように、５０出では という形の近似式によって変換する。ここで、Ｖｏｕ　
ｔは出力・直圧変換手段１３の出力電圧、Ｖｉｎは同人
力電圧、ＶＡＣけ電源電圧、Ｐ、Ｑは定数である。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS An embodiment of the present invention is shown in Figure @7. @3 in the diagram
The same reference numerals as those in the drawings indicate the same functional means, so the explanation thereof will be omitted. Reference numeral 11 denotes a power supply voltage detection means, which includes, for example, a resistor and a rectifier circuit that divides the power supply voltage. 12 digit For example, it consists of a circuit that outputs an output when the power supply voltage passes near zero port, and a second timer means, and the period of zero port 11 is @20.
This is a power supply frequency detection means that determines whether it is 50]t or 60an depending on whether it is longer or shorter than the period obtained by the timer. 13 output voltage conversion means, which receives the outputs of the power supply voltage detection means 11 and the power supply frequency detection means 12 as input, and converts the output of the integration means 4 regardless of the frequency or power supply voltage based on these input information. If the amount of laundry is the same,
For example, in order to obtain the output voltage that should be obtained when the output voltage is 100 V at 60 Hz, conversion is performed using an approximate expression of the form 50 outputs. Here, Vou
t is the output voltage of the output/direct voltage conversion means 13, Vin is the power supply voltage, VAC power supply voltage, and P and Q are constants.

６０ル時は別の定数Ｐ’　、　Ｑ’を使ってとするか、
あるいはｖｏ、Ｈ＝Ｖｉｎ　としてもよい。For 60 hours, use different constants P' and Q',
Alternatively, vo, H=Vin may be used.

この変換手段１３けオペアンプの回路によるも（９） の、マイクロコンビーータで演算する方法、を源周波数
、電源電圧および入力電圧により変換されて出力される
べき値をあらかじめメモリに記録しておく方法などが考
えられるが、どの方法を用いてもよい。This converting means uses a circuit of 13 operational amplifiers, and the value to be converted and output by the source frequency, power supply voltage, and input voltage is recorded in memory in advance. There are many possible methods, but any method may be used.

なお、前記実施例では、瞬時負荷変動のレベルを安定し
て検出するために、瞬時負荷変動を増幅整流し、一定時
間積分する方法について説明したが、所定の振幅を越え
る回数を統計処理する方法でもよい。In the above embodiment, in order to stably detect the level of instantaneous load fluctuations, a method of amplifying and rectifying the instantaneous load fluctuations and integrating them for a certain period of time was explained, but there is a method of statistically processing the number of times the amplitude exceeds a predetermined amplitude. But that's fine.

発明の効果 この発明の洗濯機の洗濯物量検出装置によれば、モータ
温度、電源電圧およびモータのばらつきによらず、また
電源周波数にかかわらず、高精度な洗濯物量を検知する
ことができ、この洗濯物量の情報によって洗濯水量、洗
濯時間、洗剤量等を制御すれば最も適当な水量、電力量
、洗剤量で洗濯が行なえ、布の傷みが少なく、過度の水
量、時間、洗剤量を使うことがなくなり、水や電力の節
約になるという効果を有する。Effects of the Invention According to the laundry amount detection device for a washing machine of the present invention, the amount of laundry can be detected with high accuracy regardless of variations in motor temperature, power supply voltage, and motor, and regardless of power frequency. By controlling the amount of washing water, washing time, amount of detergent, etc. based on the information on the amount of laundry, you can wash with the most appropriate amount of water, electricity, and detergent, which will cause less damage to the fabric and avoid using excessive amounts of water, time, and detergent. This has the effect of saving water and electricity.

（１０）(10)

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は洗濯物量とモータ電流の関係図、第２図は６０
１時のモータの負荷トルクとモータ電流の関係図、８３
図は従来の瞬時負荷変動により洗濯物量を検知する装置
の電気的ブロック図、＠４図は８３図の各プロ・ツタの
出力波形図、第５図は５０１時のモータの負荷トルクと
モータ電流の関係図、＠６図は８３図で示した装置の一
積分周期の最後の平均的な積分手段の出力電圧と電源周
波数および電源電圧との関係を示す特性図、＠７図はこ
の発明の一実施例の洗面物量検知装置の電気的プロ・ツ
ク図である。 １・・・モータ電流検出手段、２・・・バンドパスフィ
ルタ（瞬時負荷変動検出手段）、４・・・積分手段、１
１・・・電源電圧検出手段、１２・・・電源周波数検出
手段、１３・・・出力電圧変換手段 （１１） 第１図 □七−タの９萄トルク（にｇ−Ｃｍ） 第　２　図 ５７６− 第４図 第６図 −５７７−Figure 1 shows the relationship between the amount of laundry and motor current, and Figure 2 shows the relationship between the amount of laundry and the motor current.
Relationship diagram between motor load torque and motor current at 1 o'clock, 83
The figure is an electrical block diagram of a conventional device that detects the amount of laundry by instantaneous load fluctuations, Figure 4 is an output waveform diagram of each pro/tsuta shown in Figure 83, and Figure 5 is the motor load torque and motor current at 501. Figure @6 is a characteristic diagram showing the relationship between the average output voltage of the integrating means at the end of one integration cycle of the device shown in Figure 83, the power supply frequency, and the power supply voltage, and Figure @7 is the characteristic diagram of the present invention. FIG. 2 is an electrical diagram of an embodiment of the toilet load detection device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Motor current detection means, 2...Band pass filter (instantaneous load fluctuation detection means), 4...Integration means, 1
1... Power supply voltage detection means, 12... Power supply frequency detection means, 13... Output voltage conversion means (11) Fig. 1 - Figure 4 Figure 6 -577-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 洗濯機の攪拌翼にかかる負荷を検出する負荷検出手段と
、この負荷検出手段の信号から前記負荷の瞬時的変動分
を検出する瞬時負荷変動検出手段と、前記洗濯機の電源
電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記洗濯機の電源
周波数を検出する電源周波数検出手段と、前記電源電圧
検出手段および電源周波数検出手段に応答して前記瞬時
負荷変動検出手段の出力を前記攪拌翼に加わる同じ負荷
に対して一定となるように変換する出力電圧変換手段と
を備えた洗濯機の洗濯物量検知装置。load detection means for detecting the load applied to the stirring blades of the washing machine; instantaneous load fluctuation detection means for detecting instantaneous fluctuations in the load from a signal from the load detection means; and a power supply for detecting the power supply voltage of the washing machine. voltage detection means; power frequency detection means for detecting the power frequency of the washing machine; and in response to the power supply voltage detection means and the power supply frequency detection means, the output of the instantaneous load fluctuation detection means is applied to the same load applied to the stirring blade. A laundry amount detection device for a washing machine, comprising: output voltage conversion means for converting the output voltage so that the output voltage is constant.