KR100314179B1 - 세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로, 모터의 고속회전에 의한 세탁물편심에 의해 발생하는 불균형 질량을 감지하는 세탁기의 불균형 감지방법에 있어서, 상기 모터의 속도를 일정rpm으로 상승시키는 모터속도상승단계와, AC입력전압의 변동을 입력전압감지수단에 의해 감지하는 입력전압감지단계와, AC입력전류의 리플전류를 입력전류감지수단에 의해 감지하는 입력전류감지단계와, 상기 입력전류감지단계에서 감지된 리플전류의 최대값과 최소값의 차를 구하여 전류 리플폭이 일정값 이상인가를 판별하는 전류리플폭판별단계와, 상기 전류리플폭판별단계에서 전류리플폭이 일정값 이상이라고 판별되면 세탁물 편심풀림행정을 수행하는 편심풀림행정단계와, 상기 전류리플폭판별단계에서 전류리플폭이 일정값 이하라고 판별되면 상기 입력전압감지단계에서 감지된 입력전압값에 따라 불균형 질량을 산출하는 불균형질량산출단계와, 상기 불균형질량산출단계에서 산출된 불균형 질량에 따라 상기 모터의 속도를 제어하여 탈수행정을 수행하는 탈수행정단계로 이루어져, 전류센서의 전류리플폭을 이용한 불균형 감지시 세탁기의 불균형 질량을 입력전압변동에 따라 보다 정확하게 구분하여 감지한다.

Description

세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법 {unbalance sensing apparatus of a washing machice and method thereof}
본 발명은 인버터회로로 동작하는 3상 유도모터를 장착한 드럼세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 전류센서의 전류리플폭을 이용한 불균형 감지시 입력전압변동을 감지하여 보다 정확한 불균형 질량을 감지하는 세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 드럼세탁기는 도 1에 도시한 바와같이, 드럼세탁기 본체(1)의 전면상부에 세제통(3)과 조작부(5)가 설치되어 있고, 상기 본체(1)의 뒷면에는 도시하지 않은 수도전과 연결되어 온수 및 냉수를 급수하도록 온·냉급수밸브(7,8)가 설치되어 있다.
상기 본체(1)내에는 터브(9)가 설치되어 있고, 상기 터브(9)내에는 투입된 세탁물을 세탁 및 탈수하도록 고속회전하는 드럼(11)이 설치되어 있으며, 상기 터브(9)의 전면에는 상기 드럼(11)에 세탁물을 넣고 꺼낼 때 개폐되는 도어(13)를 결착하도록 격판(15)이 설치되어 있고, 상기 터브(9)의 전면에는 세탁 및 탈수시 상기 드럼(11)의 고속회전시에 발생하는 진동을 방지하는 균형추(19)가 설치되어 있다.
상기 격판(15)의 상단에는 세탁물의 건조행정시 건조공기를 유입하도록 에어밴트(17)가 설치되어 있고, 상기 에어밴트(17)내에는 외부로부터 유입되는 공기를 건조시키는 건조히터(21)가 설치되어 있으며, 상기 건조히터(21)의 일측에는 상기 건조히터(21)에서 발생하는 고열을 상기 격판(15)을 거쳐 상기 드럼(11)으로 송풍하는 팬모터(23)가 설치되어 있다.
상기 터브(9)의 외주면에는 터브(9)내로 유입된 상기 건조히터(21)의 고열에 의한 건조공기를 응축하도록 냉수를 공급하는 콘덴싱호스(25)가 연결되어 있고, 상기 터브(9)의 하측에는 상기 드럼(11)을 정역회전시키기위한 동력발생수단인 3상 유도모터(27;이하, 모터라 한다)가 설치되어 있다.
상기 본체(1)의 뒷면하단에는 상기 터브(9)내의 세탁수를 도시하지 않은 배수호스를 통해 배출시키는 배수펌프(29)가 설치되어 있고, 상기 본체(1)의 전면하부에는 상기 터브(9)에서 유출되는 잔수 및 오물등의 세탁찌꺼기에 의해 상기 배수펌프(29)가 막히는 것을 방지함과 동시에 정전으로 인해 상기 배수펌프(29)의 작동이 불가할 경우 세탁수를 배수하는 필터(31)가 설치되어 있다.
상기 드럼(11)은 그 전표면에 세탁물이 상기 드럼(11)내에서 뒹굴 수 있게 함과 동시에 상기 터브(9)내의 세탁수가 드럼(11)내로 유동되도록 다수개의 관통구멍(11a)이 형성되어 있고, 상기 드럼(11)의 내부에는 서로 120。씩 일정한 간격으로 떨어져 세탁물을 끌어 올리면서 낙하시켜 빨래방망이 기능을 하는 수류조절부재(11b)가 결착되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 드럼세탁기에 있어서, 먼저 사용자가 드럼(11)내에 세탁물(의류)을 투입한다음, 조작부(5)를 조작하여 원하는 세탁조건(세탁종류, 삶는 온도, 세탁코스, 건조시간 등)을 입력하고 동작버튼을 온시키면, 도시되지 않은 수도전으로부터 공급되는 세탁수가 온·냉급수밸브(7,8)를 통해 터브(9)내에 급수된다.
상기 터브(9)내에 세탁수가 급수되면, 모터(27)의 구동에 따라 드럼(11)이 좌우반전되면서 고속으로 회전하여 급수된 세탁수에 수류가 형성됨과 동시에 세탁물에 물리적인 힘이 가해져 세탁물에 흡착된 때나 이물질 등을 분리시켜 세탁, 헹굼, 탈수 및 건조과정을 거친다.
상기 탈수행정시 모터(27)에 공급되는 전류의 리플폭은 고속회전에 의한 세탁물의 편심에 의해 발생하는 불균형 질량에 비례하므로 전류센서를 이용하여 전류리플폭을 감지하고, 이 감지된 전류리플폭을 미리 정한 리플폭의 크기와 비교하여 일정치 이상의 불균형이 감지되면 포풀림행정으로 피드백하거나 탈수행정을 중지하도록 하였다.
그런데, 이와같은 종래의 전류센서를 이용한 불균형 감지방법은, 단순히 불균형 질량에 의해 발생하는 전류의 리플만을 감지하기 때문에 정격전압이 인가되지 않고 저전압(195V~)이나 과전압(~250V)이 입력되면 전류의 리플데이터가 서로 겹치게 되어 정확한 불균형 감지가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전류센서의 전류리플폭을 이용한 불균형 감지시 세탁기의 불균형 질량을 입력전압변동에 따라 보다 정확하게 구분하여 감지하는 세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 세탁기의 불균형 감지장치는, 모터의 고속회전에 의한 세탁물편심에 의해 발생하는 불균형 질량을 감지하는 세탁기의 불균형 감지장치에 있어서, AC입력전압을 감지하는 입력전압감지수단과, AC입력전류를 감지하는 입력전류감지수단과, 상기 입력전류감지수단에 의해 감지된 입력전류의 리플폭을 설정리플폭과 비교하여 전류리플폭이 설정리플폭 미만이면 상기 입력전압감지수단에 의해 감지된 입력전압값에 따라 불균형 질량을 산출하여 상기 모터의 탈수속도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 세탁기의 불균형 감지방법은, 모터의 고속회전에 의한 세탁물편심에 의해 발생하는 불균형 질량을 감지하는 세탁기의 불균형 감지방법에 있어서, 상기 모터의 속도를 일정rpm으로 상승시키는 모터속도상승단계와, AC입력전압의 변동을 입력전압감지수단에 의해 감지하는 입력전압감지단계와, AC입력전류의 리플전류를 입력전류감지수단에 의해 감지하는 입력전류감지단계와, 상기 입력전류감지단계에서 감지된 리플전류의 최대값과 최소값의 차를 구하여 전류 리플폭이 일정값 이상인가를 판별하는 전류리플폭판별단계와, 상기 전류리플폭판별단계에서 전류리플폭이 일정값 이상이라고 판별되면 세탁물 편심풀림행정을 수행하는 편심풀림행정단계와, 상기 전류리플폭판별단계에서 전류리플폭이 일정값 미만이라고 판별되면 상기 입력전압감지단계에서 감지된 입력전압값에 따라 불균형 질량을 산출하는 불균형질량산출단계와, 상기 불균형질량산출단계에서 산출된 불균형 질량에 따라 상기 모터의 속도를 제어하여 탈수행정을 수행하는 탈수행정단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 드럼세탁기의 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 불균형 감지장치의 구성블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 불균형 감지장치의 상세회로도,
도 4는 본 발명에 의한 세탁기의 불균형 질량에 따른 전류리플 파형도,
도 5는 본 발명의 전압변동에 따른 전류리플 데이터도,
도 6은 본 발명에 의한 세탁기의 불균형을 감지하기 위한 제어동작순서를 도시한 플로우챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 드럼 27 : 모터
90 : 전원입력단 100 : 컨버터수단
110 : 입력전압감지수단 120 : 입력전류감지수단
130 : 제어수단 140 : 인버터수단
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 드럼세탁기는 도 1에 도시한 종래의 구성과 동일하므로 동일명칭 및 동일부호를 명기하여 중복되는 설명을 생략한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와같이, 컨버터수단(100)은 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전원을 정류 및 평활시켜 DC전원으로 변환하는 것으로서, 이 컨버터수단(100)은 상기 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전원을 소정의 직류전원으로 전파정류하는 정류부(102)와, 상기 정류부(102)에 의해 전파정류된 직류전원에 포함된 리플성분을 필터링함과 동시에 그 전파정류된 직류전압을 충전하도록 상기 정류부(102)의 출력단에 접속된 평활콘덴서(C1)로 구성되어 있다.
그리고, 입력전압감지수단(110)은 상기 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전압을 감지하는 것으로서, 이 입력전압감지수단(110)은 상기 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전압의 변동을 감지하는 분압저항(R1,R2)과, 상기 분압저항(R1,R2)에 의해 분압된 전압을 평활하여 후술하는 제어수단으로 입력하는 컨덴서(C2) 및 저항(R3)으로 구성되어 있다.
입력전류감지수단(120)은 상기 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전류를 감지하는 것으로서, 이 입력전류감지수단(120)은 상기 전원입력단(90)의 리플전류를 전압으로 변환시키는 전류센서(122)와, 상기 전류센서(122)에 의해 변환된 전압을 전파정류하는 정류부(124)와, 상기 정류부(124)에 의해 전파정류된 전압을 평활하여 후술하는 제어수단으로 입력하는 컨덴서(C3) 및 저항(R4,R5)으로 구성되어 있다.
또한, 제어수단(130)은 상기 입력전압감지수단(110)에 의해 감지된 입력전압변동에 따라 세탁기의 불균형 질량을 일정단위로 분류한다음 상기 입력전류감지수단(120)에 의해 감지된 입력전류의 리플폭을 미리 설정된 리플폭의 크기와 비교하여 탈수행정시 고속회전에 의한 세탁물의 편심에 의해 발생하는 불균형 질량을 판단한 결과에 따라 편심풀림행정 및 탈수행정을 제어함과 동시에 상기 모터(27)의 속도와 동작조건에 따라 3상 출력의 듀티, 주파수를 제어한다.
인버터수단(140)은 상기 제어수단(130)으로부터 출력되는 구동신호에 따라 6개의 파워-트랜지스터를 교번으로 턴온 또는 턴오프동작시켜 상기 컨버터수단(100)으로부터 출력되는 DC전원을 모터(27)의 속도와 토르크에 맞는 가변주파수 및 가변전압의 3상(u상, v상, w상) AC전원으로 변환시켜 상기 모터(27)에 공급한다.
이하, 상기와 같이 구성된 세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법의 작용효과를 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 세탁기의 불균형을 감지하기 위한 제어동작순서를 도시한 플로우챠트로서, 도 6에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.
먼저, 스텝S1에서는 세탁물의 편심풀림행정(예:90rpm미만)을 수행하고, 스텝S2로 나아가서 모터(27)의 회전속도를 세탁물이 드럼(11)에 부착되어 불균형이 발생되는 90rpm으로 상승시킨다.
상기 모터(27)를 90rpm으로 상승시키면, 모터(27)의 고속회전에 의한 세탁물의 편심에 의해 발생하는 불균형 질량에 따라 도 4에 도시한 바와같이, 일정량의 리플이 발생하며, 모터(27)에 공급되는 전류의 리플폭은 불균형 질량의 크기와 비례한다.
이어서, 스텝S3에서는 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전압의 변동을 입력전압감지수단(110)에서 감지하고, 스텝S4에서는 도 4에 도시한 바와같이, 1.5초간의 모터(27) 속도 상승 후, 모터(27)에 공급되는 리플전류를 입력전류감지수단(120)에서 감지하여 전원입력단(90)으로부터 입력되는 AC입력전류의 전류리플을 도 4에 도시한 바와같이, 2초동안 20ms단위로 샘플링한다.
따라서, 스텝S5에서 제어수단(130)은 상기 입력전류감지수단(120)에 의해 감지된 리플전류에 의한 리플데이터의 최대값과 최소값의 차이를 구하여 전류 리플폭이 일정값 이상인가를 판별한다.
상기 스텝S5에서의 판별결과, 전류 리플폭이 일정값 이상일 경우(YES일 경우)에는 불균형 질량의 과대로 판단하여 상기 스텝S1로 복귀하여 세탁물의 편심풀림행정을 수행하면서 스텝S1이하의 동작을 반복수행한다.
한편, 상기 스텝S5에서의 판별결과, 전류 리플폭이 일정값 미만일 경우(NO일 경우)에는 스텝S6으로 나아가서 제어수단(130)은 상기 입력전압감지수단(110)에 의해 감지된 입력전압값에 기초하여 세탁기의 불균형 질량을 도 5에 도시한 바와같이, 일정단위로 분류한다음 이를 바탕으로 불균형 질량을 판단한다.
이어서, 스텝S7에서는 상기 스텝S6에서 입력전압값에 기초하여 판단된 불균형 질량에 따라 그에 맞는 속도의 탈수행정을 진행하면서 동작을 종료한다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 세탁기의 불균형 감지장치 및 그 방법에 의하면, 전류센서의 전류리플폭을 이용한 불균형 감지시 세탁기의 불균형 질량을 입력전압변동에 따라 보다 정확하게 구분하여 감지함으로서 탈수행정의 오류를 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 모터의 고속회전에 의한 세탁물편심에 의해 발생하는 불균형 질량을 감지하는 세탁기의 불균형 감지방법에 있어서,
    상기 모터의 속도를 일정rpm으로 상승시키는 모터속도상승단계와,
    AC입력전압의 변동을 입력전압감지수단에 의해 감지하는 입력전압감지단계와,
    AC입력전류의 리플전류를 입력전류감지수단에 의해 감지하는 입력전류감지단계와,
    상기 입력전류감지단계에서 감지된 리플전류의 최대값과 최소값의 차를 구하여 전류 리플폭이 일정값 이상인가를 판별하는 전류리플폭판별단계와,
    상기 전류리플폭판별단계에서 전류리플폭이 일정값 이상이라고 판별되면 세탁물 편심풀림행정을 수행하는 편심풀림행정단계와,
    상기 전류리플폭판별단계에서 전류리플폭이 일정값 미만이라고 판별되면 상기 입력전압감지단계에서 감지된 입력전압값에 따라 불균형 질량을 산출하는 불균형질량산출단계와,
    상기 불균형질량산출단계에서 산출된 불균형 질량에 따라 상기 모터의 속도를 제어하여 탈수행정을 수행하는 탈수행정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터속도상승단계는 상기 모터의 회전속도를 90rpm으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 입력전류감지단계는 상기 모터의 속도 상승후 AC입력전류의 전류리플을 소정시간동안 일정시간 단위로 샘플링하여 리플데이터를 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지방법.
  4. 모터의 고속회전에 의한 세탁물편심에 의해 발생하는 불균형 질량을 감지하는 세탁기의 불균형 감지장치에 있어서,
    AC입력전압을 감지하는 입력전압감지수단과,
    AC입력전류를 감지하는 입력전류감지수단과,
    상기 입력전류감지수단에 의해 감지된 입력전류의 리플폭을 설정리플폭과 비교하여 전류리플폭이 설정리플폭 미만이면 상기 입력전압감지수단에 의해 감지된 입력전압값에 따라 불균형 질량을 산출하여 상기 모터의 탈수속도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어수단은 전류리플폭이 설정리플폭 이상이면 상기 모터를 편심풀림속도로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 불균형 감지장치.
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