KR20110100768A - 세탁기 및 그 포량감지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 세탁물의 투입에 따라 발생하는 터브의 이동 변위를 증폭시켜서 센서모듈이 터브의 이동 변위를 정확하게 감지할 수 있도록 하는 세탁기 및 그 포량감지장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁기는 외관을 형성하는 하우징과, 하우징의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브와, 터브의 이동에 따른 변위를 증폭시키는 증폭부재와, 터브의 증폭된 이동 변위를 이용하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기 및 그 포량감지장치{WASHING MACHINE AND APPARATUS FOR DETECTING LAUNDRY AMOUNT THEREOF}
본 발명은 세탁물의 무게를 자동으로 정확하게 감지하는 세탁기 및 그 포량감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서모듈이 세탁물의 투입에 따라 발생하는 터브의 이동 변위를 증폭된 상태에서 감지할 수 있도록 하는 세탁기 및 그 포량감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기(통상 드럼세탁기)는 하우징의 내부에 설치되어 세제가 포함된 세제수를 수용하는 터브와, 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁물을 세탁하는 드럼과, 하우징의 전면에 힌지 결합되어 하우징의 전면에 형성된 개구부를 개폐하는 도어를 구비하여 하우징의 개구부를 통해 드럼으로 세탁물을 투입하고 터브에 일정량의 세제수를 공급한 후 드럼을 회전시킴으로써 세탁물을 세탁하게 된다.
이러한 세탁기는 사용자가 세탁코스를 선택하면 세탁물의 무게를 감지하여 세탁수량을 결정하고, 결정된 세탁수량에 따라 터브 내부에 세탁물을 충분히 적실 수 있는 양의 세탁수와 세제를 함께 투입한 후 드럼의 회전으로 세탁행정 및 헹굼행정을 수행한다.
세탁기에 있어서 세탁물의 무게를 정확히 감지하면, 그에 따라 필요한 만큼의 물을 공급하고 세탁할 수 있으므로 물과 전기의 사용량을 줄일 수 있어 에너지 절감의 효과가 있다.
기존에는 드럼 내부의 세탁물을 관성 부하화 하여 관성의 크기를 예측하는 방법을 사용하여 세탁물의 무게를 감지한다. 일예로, 모터에 일정 전압을 인가하여 드럼을 가속시킨 후 가속 시의 모터 전압 및 속도 변동량을 이용하여 관성을 예측하여 세탁물의 무게를 감지한다.
이러한 세탁물의 무게 감지방법은 추가적인 센서가 필요하지 않아 재료비 측면에서 장점이 있지만, 전압의 파형에 따라 무게감지 오차가 발생할 가능성이 높고 세탁기 모델별로 편차가 생길 수 있어 세탁물의 무게감지 오차가 생길 수 있다.
또한, 세탁기에서 사용자가 세탁물을 투입하여 발생하는 터브의 처짐에 따른 이동변위를 측정하여 포량을 추정할 수 있다. 하지만 세탁물의 투입에 따른 터브의 처짐 정도가 미약하여 무게감지 오차가 발생할 가능성이 있다. 특히, 소량의 세탁물이 투입되는 경우 터브의 처짐 정도가 아주 미약하여 무게 감지에 실패할 가능성도 있다.
본 발명의 일 측면은 세탁물의 투입에 따라 발생하는 터브의 이동 변위를 증폭시켜서 센서모듈이 터브의 이동 변위를 정확하게 감지할 수 있도록 하는 세탁기 및 그 포량감지장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁기는 외관을 형성하는 하우징과, 하우징의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브와, 터브의 이동에 따른 변위를 증폭시키는 증폭부재와, 터브의 증폭된 이동 변위를 이용하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 증폭부재는 터브의 이동 변위와 비례하여 소정 축을 중심으로 회동하여 터브의 이동 변위를 증폭시키는 레버부재와, 레버부재의 축을 형성하기 위하여 일측이 레버부재의 소정 영역에 회전가능하게 결합되는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 레버부재는 터브에 설치되어 터브의 이동 변위가 전달되는 입력단과, 입력단의 반대쪽에 형성되어 센서모듈로 터브의 이동 변위를 확대시켜 전달하는 출력단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 레버부재 입력단에서 레버부재 축까지의 길이는 레버부재 출력단에서 레버부재 축까지의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 터브의 하부에서 진동을 감쇄시키는 댐퍼를 더 포함하며, 댐퍼는 하우징의 바닥면에 설치되는 실린더와, 실린더 내에 진퇴 가능하도록 터브의 하부에 설치되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 피스톤은 터브의 하부에 설치되어 터브의 이동 변위가 전달되는 레버부재 입력단에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 고정부재는 타측이 실린더의 외주면에 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 센서모듈은 하우징의 측면에 설치되는 광센서모듈을 포함하며, 레버부재의 출력단은 광센서모듈에 대응 형성되는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 센서모듈은 하우징의 측면과 레버부재 출력단에 설치되는 커패시턴스 센서모듈울 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 커패시턴스 센서모듈은 하우징의 측면에 설치되는 제1전극판과, 제1전극판과 마주하도록 레버부재 출력단에 설치되는 제2전극판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 커패시턴스 센서모듈은 RC회로 또는 LC회로 중 적어도 어느 하나의 회로를 구성하여 제1전극판과 제2전극판 사이의 커패시턴스 변화를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 센서모듈은 하우징의 측면과 레버부재 출력단에 설치되는 저항체 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 저항체 센서모듈은 하우징의 측면에 설치되는 가변저항체와, 레버부재 출력단에 설치되며 가변저항체와 연결되어 저항값을 변화시켜 조절하는 저항조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 저항체 센서모듈은 RC회로 또는 RR회로를 구성하여 가변저항체의 출력전압 변화를 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁기를 다른 측면에서 본다면, 하우징과, 하우징의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브와, 세탁물의 투입에 따라 입력단으로 전달된 터브의 이동 변위를 확대시키는 출력단을 가지는 레버부재와, 레버부재의 출력단의 이동 변위를 측정하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 세탁기는 레버부재의 축을 형성하기 위하여 레버부재의 소정 영역에 결합되는 고정부재를 포함하며, 레버부재는 축을 중심으로 회동하여 레버부재 입력단으로 전달된 터브의 이동 변위가 레버부재 출력단에서 확대되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 포량감지장치는 터브의 처짐을 측정하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈과, 축을 중심으로 회동하여 센서모듈에서 터브의 처짐을 증폭하여 감지되게 하는 레버부재를 포함하며, 레버부재는, 터브의 처짐이 전달되도록 터브에 고정 설치되는 레버부재 입력단과, 센서모듈에 대향하여 형성되는 레버부재 출력단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 레버부재의 축을 형성하기 위하여 일단은 레버부재의 소정 영역에 회전가능하게 결합되는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 센서모듈은 광센서모듈을 포함하며, 레버부재 출력단은 광센서모듈에 대응 형성되는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 센서모듈은 커패시턴스 센서모듈울 포함하며, 커패시턴스 센서모듈은 소정 크기를 가지는 제1전극판과, 제1전극판에 대응되도록 레버부재 출력단에 설치되는 제2전극판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 센서모듈은 저항체 센서모듈을 포함하며, 저항체 센서모듈은 가변저항체와, 레버부재 출력단에 설치되며 가변저항체와 연결되어 저항값을 변화시켜 조절하는 저항조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기 및 그 포량감지장치는 세탁물의 투입에 따라 발생하는 터브의 처짐에 따른 이동 변위를 증폭시켜서 센서모듈에서 감지될 수 있도록 하여 세탁물의 무게를 자동으로 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기의 개략적인 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼세탁기의 개략적인 구성을 나타낸 정단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 레버부재가 동작된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 센서모듈의 개략적인 제어블록도이다.
도 6은 도 2에 도시된 드럼세탁기에서 세탁물의 무게에 따라 이동 변위가 달라지는 대상물의 이동 변위에 따른 이미지 변화를 감지하여 세탁물의 무게를 감지하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 7은 도 6의 기준 이미지와 현재 이미지와의 상관관계 값을 찾기 위한 픽셀매핑과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁기의 일부를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 레버부재가 동작된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세탁기의 일부를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 레버부재가 동작된 상태를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기를 개략적으로 나타낸 측단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼세탁기를 개략적으로 나타낸 정단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 일부를 확대하여 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 레버부재가 동작되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼세탁기(1-1)는 외관을 이루는 박스 형상의 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브(20)와, 터브(20)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 물과 공기가 통과할 수 있도록 연통공(31)이 형성된 원통 형상의 드럼(30)과, 드럼(30)에 회전력을 전달하여 드럼(30)이 회전하게 함으로써 드럼(30) 내에 담긴 세탁물의 세탁과 탈수가 이루어지도록 하는 구동모터(40)를 포함하여 구성된다.
터브(20)와 드럼(30)은 드럼(30)의 내부로 세탁물을 투입하거나 드럼(30)에 담겨진 세탁물을 인출할 수 있도록 전면 중앙측 일부가 개방되어 투입구(20a, 30a)가 형성되어 있으며, 하우징(10)의 전면에는 터브(20)와 드럼(30)의 투입구(20a, 30a)를 개폐하기 위한 도어(50)가 힌지 결합되어 있다.
드럼(30)의 내주면에는 리프터(32)가 일정간격으로 배치되어 드럼(30)이 정역 회전함에 따라 세탁물을 드럼(30) 상부로 끌어올린 후에 낙하시키며 세탁물이 세탁되도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼세탁기(1-1)는 드럼세탁기(1-1)가 동작하는 과정에서 발생하는 진동을 방지하기 위하여 터브(20)의 상부에서 터브(20)를 탄성 지지하는 현가스프링(60)과, 터브(20)의 하부에서 진동을 감쇄시키는 댐퍼(70)를 구비한다.
이러한 현가스프링(60)과 댐퍼(70)는 터브(20)의 상부 및 하부에서 각각 터브(20)를 유동 가능하게 지지한다. 즉, 드럼(30)의 회전시 발생된 진동 가진력에 의해 터브(20)가 가진되어 전후좌우상하 등 전방향으로 진동이 유발되는데, 이러한 터브(20)의 진동은 현가스프링(60)과 댐퍼(70)에 의해 감쇄된다.
댐퍼(70)는 드럼(30)의 회전에 따라 터브(20)에서 발생하는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 일단(70a)은 터브(20)에 설치되고, 타단(70b)은 매개부재(10c)를 통하여 하우징(10)의 바닥면(10a)에 설치될 수 있다.
이러한 댐퍼(70)는 원통형상으로 형성되며 일측(71a)으로 개방되어 타측(71b)이 세탁기의 하우징(10)의 바닥면(10a)에 설치되는 실린더(71)와, 일측(72a)이 실린더(71) 내에 진퇴이동 가능하게 설치되며 타측(72b)이 터브(20)의 하부에 설치되는 피스톤(72)과, 일측면은 피스톤(72)에 설치되고 타측면은 실린더(71)의 내면에 밀착되어 피스톤(72)과 함께 실린더(71) 내를 진퇴 이동하며 실린더(71)의 내면과 마찰하며 진동이 감쇄될 수 있도록 하는 마찰패드(73)를 구비한다.
따라서, 댐퍼(70)는 터브(20)로부터 진동이 전달되면, 피스톤(72)의 이동에 따라 마찰패드(73)가 실린더(71)의 내면을 따라 이동하면서 실린더(71)의 내면과 마찰하여 터브(20)로부터 전달된 진동을 감쇄시킬 수 있다.
한편, 실린더(71) 외주면에는 후술하는 레버부재(100)의 소정 영역에 결합되는 고정부재(80)가 설치되어 있다. 고정부재(80)의 일측(81)은 스크류(83)를 통하여 실린더(71)에 고정 설치되고, 타측(82)은 레버부재(100)의 소정 영역에 고정 설치되어, 터브(20)의 처짐에 따라서 레버부재(100)가 소정 영역을 중심으로 회동할 수 있도록 한다.
다만, 도면에서는 고정부재(80)가 실린더(71) 외주면에 설치되는 것을 도시하고 있으나, 이러한 고정부재(80)는 다양한 형상으로 마련되어 하우징(10)의 바닥면(10a) 또는 측면(10b)에 설치될 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼세탁기(1-1)는 세탁물을 투입하기 전후의 터브(20)의 이동 변위를 판단하여 포량 즉, 세탁물을 무게를 감지하는 센서모듈(90)이 구비된다. 이러한, 센서모듈(90)은 터브(20)의 외주면과 대향하도록 하우징(10)의 측면(10b)에서 설치될 수 있다.
세탁물이 드럼(30)에 투입되면, 터브(20)가 세탁물 투입전보다 수직방향으로 처지게 되는데, 이때, 투입된 세탁물의 무게가 무거울수록 터브(20)의 처짐이 더욱 심하게 나타난다. 따라서, 센서모듈(90)을 통해 세탁물을 투입하기 전후의 터브(20)의 이동 변위를 감지하고, 이동 변위를 이용하여 세탁물의 무게를 판단할 수 있다.
센서모듈(90)은 광센서모듈(90)로 이루어질 수 있는데, 이러한 광센서모듈(90)에 대하여는 도 4 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼세탁기(1-1)는 터브(20)의 이동 변위를 증폭하여 광센서모듈(90)에서 감지되도록 하는 레버부재(100)를 포함한다.
레버부재(100)는 터브(20)의 하부와 광센서모듈(90)의 사이에 길게 설치되는데, 이러한 레버부재(100)는 터브(20)에 고정 설치되는 입력단(110)과, 입력단(110)의 반대쪽에 마련되어 광센서모듈(90)에 마주하게 배치되는 출력단(120)을 포함한다.
레버부재 입력단(110)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 댐퍼(70)의 피스톤(72)이 터브(20)의 하부에 설치되는 위치에 결합될 수 있다. 다만, 레버부재 입력단(110)은 터브(20)의 미세한 이동 변위를 증폭 또는 확대하여 광센서모듈(90)에서 감지될 수 있도록 터브(20)의 어느 일 위치에 결합되면 충분하다.
레버부재(100)에는 레버부재 입력단(110)에 인접하도록 고정부재(80)에 체결되어 레버부재(100)의 회전중심이 되는 회동축(130)이 형성되어 있다.
레버부재 출력단(120)은 레버부재 입력단(110)으로 입력되는 터브(20)의 미세한 이동 변위를 증폭한다. 즉, 레버부재 입력단(110)에서 회동축(130)까지의 거리를 a라 하고, 회동축(130)에서 레버부재 출력단(120)까지의 거리를 a보다 큰 값을 가지는 b라 하면, 터브(20)의 미세한 이동 변위를 지레대의 원리에 의해 b/a 배 만큼 증폭시키게 된다.
레버부재 출력단(120)은 광센서모듈(90)에서 조사된 광이 반사될 수 있도록 반사판(121)을 포함할 수 있다. 다만, 레버부재 출력단(120)이 광센서모듈(90)과 마주하는 폭이 충분히 크고, 또한 레버부재 출력단(120)이 광을 반사할 수 있는 반사물질로 이루어진 경우라면 반사판(121)을 별도로 설치하지 않을 수 있음은 물론이다.
따라서, 드럼(30)에 세탁물이 투입되어 터브(20)가 처져 미세한 이동 변위가 발생하게 되면, 레버부재(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 레버부재 회동축(130)을 중심으로 회동된다. 이때, 회동축(130)을 중심으로 회전하는 레버부재(100)는 터브(20)의 미세한 이동 변위를 b/a 배 만큼 증폭시켜 광센서모듈(90)에서 감지되도록 한다.
예를 들어, b/a가 4라면 레버부재 출력단(120)의 이동 변위는 터브(20)의 이동 변위보다 4배로 증폭된 이동 변위를 갖게 된다. 즉, 터브(20)의 이동 변위가 1mm라 가정하면 레버부재 출력단(120)의 이동 변위는 4mm로 변위가 증폭되어 광센서모듈(90)이 세탁물의 무게를 감지하기에 충분한 이동 변위를 얻을 수 있게 된다.
이와 같이 광센서모듈(90)과 레버부재(100)를 사용하여 지레의 원리를 이용하면 터브(20)의 이동 변위를 증폭함으로써 광센서모듈(90)이 세탁물의 무게를 감지하기에 충분한 이동 변위를 얻을 수 있으므로, 터브(20)의 처짐 정도가 아주 미약하더라도 광센서모듈(90)에서 무게 감지에 실패하지 않게 된다.
또한, 광센서모듈(90)과 레버부재(100)를 사용하면 종래의 모터를 사용하는 경우보다 전압의 파형에 따라 무게감지 오차가 발생할 가능성을 줄일 수 있다는 이점이 있게 된다.
도 5는 도 3에 도시된 광센서모듈의 개략적인 제어 블록도이며, 도 6은 도 2에 도시된 드럼세탁기에서 세탁물의 무게에 따라 이동 변위가 달라지는 터브의 이동 변위에 따른 이미지 변화를 감지하여 세탁물의 무게를 감지하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이며, 도 7은 도 6의 기준 이미지와 현재 이미지와의 상관관계 값을 찾기 위한 픽셀매핑과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광센서모듈(90)은 광원(91), 렌즈(92), 이미지 센서(93) 및 이미지 프로세서(94)를 구비한다.
광원(91)은 발광다이오드(LED) 혹은 레이저로 이루어지며, 광을 레버부재 출력단(120)으로 조사한다.
렌즈(92)는 광원(91)에 의해 조사된 광이 레버부재 출력단(120)을 향하도록 조사되는 광의 방향을 조절하고, 레버부재 출력단(120)에서 반사된 광이 이미지 센서(93)로 수광되도록 반사되는 광의 방향을 조절한다.
이미지 센서(93)는 레버부재 출력단(120)에서 반사된 광을 수광하여 레버부재 출력단(120)의 이미지를 생성한다. 광원(91)과 이미지 센서(93)는 구조적 통합을 위해 센서모듈(90) 내에 함께 패키징될 수 있다.
이미지 프로세서(94)는 두 개의 이미지를 비교하는 통상의 상관관계 알고리즘을 이용하여 두 개의 이미지의 변위를 산출한다.
제어부(200)는 이미지 프로세서(94)와 통신하여 이미지 프로세서(94)로부터 두 개의 이미지간의 이미지 변화를 수신하고, 이 이미지 변화에 대응하는 세탁물의 무게를 자체 내의 메모리(91)에서 찾아 최종적으로 세탁물의 무게를 판단한다.
도 6을 참조하여 터브의 이동 변위에 따른 이미지 변화를 감지하여 세탁물의 무게를 감지하는 과정을 살펴본다.
먼저, 세탁물을 드럼(30)에 투입하기 전에 제어부(200)는 광센서모듈(90)에 레버부재 출력단(120)의 이미지를 생성하여 저장하도록 명령한다.
이 제어부(200)의 명령에 따라 광센서모듈(90)은 광원(91)을 통해 레버부재 출력단(120)에 광을 조사한다(S100). 광원(91)에서 조사된 광은 렌즈(92)를 거쳐 레버부재 출력단(120)에 조사되고, 레버부재(72) 출력단에 조사된 광은 레버부재 출력단(120)에서 반사되어 다시 렌즈(92)를 거쳐 이미지 센서(93)로 수광된다.
광센서모듈(90)은 레버부재 출력단(120)에 반사되어 이미지 센서(93)로 수광된 광에 의해 레버부재 출력단(120)의 이미지를 생성한다(S101).
제어부(200)은 광센서모듈(90)로부터 레버부재 출력단(120)의 이미지를 제공받아 자체 내의 메모리(91)에 레버부재 출력단(120)의 기준 이미지로 저장한다(S102). 이때, 레버부재 출력단(120)의 이미지는 광센서모듈(90) 자체 내의 메모리에 저장하는 것도 가능하다.
한편, 제어부(200)는 세탁물이 드럼(30)에 투입되었는지를 판단한다(S103). 세탁물이 드럼(30)에 투입되었는지는 세탁 도어의 동작이나, 세탁물 투입 감지를 위한 센서나 혹은 사용자의 명령을 등을 이용하여 판단할 수 있다.
만약, 작동모드 S103의 판단결과 세탁물이 드럼(30)에 투입되지 않는 경우, 제어부(200)는 미리 설정된 루틴으로 리턴한다.
한편, 작동모드 S103의 판단결과 세탁물이 드럼(30)에 투입된 경우, 제어부(200)는 광센서모듈(90)에 레버부재 출력단(120)의 이미지를 생성하여 저장하도록 다시 명령한다. 이때, 세탁물이 드럼(30)에 투입되면 세탁물의 무게에 의해 레버부재 출력단(120)이 도 4의 화살표 방향으로 이동하기 때문에 광센서모듈(90)에 의해 생성되는 레버부재(72)의 이미지가 변한다.
이 제어부(200)의 명령에 따라 광센서모듈(90)은 광원(91)을 통해 레버부재 출력단(120)에 광을 조사한다(S104). 이때, 광원(91)에서 조사된 광은 렌즈(92)를 거쳐 레버부재 출력단(120)으로 조사되고, 레버부재 출력단(120)으로 조사된 광은 레버부재 출력단(120)에서 반사되어 다시 렌즈(92)를 거쳐 이미지 센서(93)로 수광된다.
광센서모듈(90)은 레버부재 출력단(120)에서 반사되어 이미지 센서(93)로 수광된 광에 의해 레버부재 출력단(120)의 이미지를 생성한다(S105).
제어부(200)은 광센서모듈(90)로부터 레버부재 출력단(120)의 이미지를 제공받아 자체 내의 메모리(91)에 레버부재 출력단(120)의 현재 이미지로 저장한다(S106).
그리고 나서, 제어부(200)는 광센서모듈(90)을 통해 레버부재 출력단(120)의 기준 이미지와 현재 이미지간의 이미지 변화를 감지한다(S107). 이미지 프로세서(94)는 레버부재 출력단(120)의 기준 이미지와 현재 이미지를 비교하여 레버부재 출력단(120)의 이미지 변화를 감지한다.
그런 후 제어부(200)는 감지한 레버부재 출력단(120)의 기준 이미지와 현재 이미지간의 이미지 변화에 대응하는 세탁물의 무게를 자체 내의 메모리(91)에서 찾아 세탁물의 무게를 판단한다(S108).
도 7에 도시된 바와 같이, 세탁물의 무게에 이동 변위가 증폭되는 레버부재 출력단(120)의 이동 변위에 따른 이미지 변화는 레버부재 출력단(120)의 기준 이미지와 현재 이미지를 서로 비교함으로써 이루어진다.
세탁물 투입전의 레버부재 출력단(120)의 이미지를 기준 이미지로 하고 그 기준 이미지에 마스크 윈도우를 설정한다. 이 마스크 윈도우는 기준 이미지와 현재 이미지에서 공통된 부분을 의미한다. 이 마스크 윈도우 값과 현재 이미지를 비교하는데, 마스크 윈도우 내의 픽셀들 개개에 대하여 최단 인접한 픽셀들과 비교하는 것도 가능하지만 마스크 윈도우 단위로 입력 프레임의 픽셀 전부와 비교를 진행한다.
본 발명의 실시예에서는 기준 이미지(일예로, 12ㅧ12 픽셀 이미지)에서 임의의 윈도우인 마스크 윈도우(일예로, 4 ㅧ 4 픽셀)를 설정하고, 이 마스크 윈도우를 현재 이미지((일예로, 12ㅧ12 픽셀 이미지) 전체에 대해서 임의의 픽셀씩(일예로, 한 픽셀씩) 이동하면서 전체 비교를 하여 상관계수값을 찾아낸다.
기준 이미지 중의 마스크 윈도우와 현재 이미지 중의 제1영역을 비교하여 상관계수값을 찾고, 제2영역으로 이동하여 같은 식으로 비교하여 상관계수값을 찾고, 이 과정을 제N 영역까지 반복해서 수행한다.
각 위치에 대한 상관계수값들 중에서 상관계수값이 가장 큰 위치에서 X축과 Y축에 대한 변위값(이미지 변화값)을 발생시킨다. X축 및 Y축 각 방향에 대한 변위값은 대상물(72)이 세탁물 투입전의 위치에 있을 때의 값인 (0,0)으로부터 최대값인 (n,n)까지 나올 수 있다. 여기서 최대로 움직인 변위값(n)은 현재 이미지의 전체 윈도우 크기와 기준 이미지의 마스크 윈도우의 크기에 따라 결정된다.
이렇게 구한 이미지 변화값은 레버부재 출력단(120)의 이동 변위를 나타내며, 제어부(200)에 제공되어 세탁물의 무게를 판단하는 데 사용된다.
본 발명의 다른 실시예를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁기의 일부를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 레버부재가 동작된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 드럼세탁기(1-2)는 외관을 형성하기 위하여 바닥면(10a)과 측면(10b)을 가지는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브(20)와, 세탁물의 무게에 따른 터브(20)의 이동 변위를 측정하기 위해 마련된 커패시턴스 센서모듈(300)과, 터브(20)의 이동 변위를 증폭시켜 커패시턴스 센서모듈(300)에서 감지되도록 하는 레버부재(100)를 포함하여 구성된다.
커패시턴스 센서모듈(300)은 하우징(10)의 측면(10b)에 설치되는 제1전극판(310)과, 제1전극판(310)에 대응되도록 레버부재 출력단(120)에 설치되는 제2전극판(320)을 포함하여, 제1 및 제2전극판(310,320) 사이의 커패시턴스 변화를 측정하여 터브(20)의 처짐에 따른 레버부재 출력단(120)의 이동 변위 및 투입된 세탁물의 무게를 측정할 수 있다.
두 전극판(310,320) 사이의 커패시턴스는 수식 1과 같이 두 전극판(310,320) 사이의 양단 거리에 반비례하고, 두 전극판(310,320)의 면적에 비례한다. 수식 1에서 S는 도 8 및 도 9의 제1 및 제2전극판(310,320)이 겹치는 면적을, d는 제1 및 제2전극판(310,320) 사이의 거리를 나타낸다.
Figure pat00001
(수식 1)
따라서, 사용자가 투입한 세탁물의 양에 따라 터브(20)의 처짐 정도가 변화하고, 레버부재(100)로 인해 터브(20)의 처짐은 레버부재 출력단(120)에서 b/a배만큼 이동 변위가 증폭된다. 터브(20) 및 레버부재 출력단(120)의 이동 변위에 따라 제1 및 제2전극판(310,320)이 겹치는 유효면적 S의 변화가 발생하게 되며, 이는 제1 및 제2전극판(310,320)의 커패시턴스 변화를 발생시킨다. 그러므로, 커패시턴스의 변화를 측정하여 사용자가 투입한 세탁물의 무게를 측정할 수 있게 된다.
이러한 커패시턴스 변화는 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이 RC회로를 구성하여 두 전극판(310,320)의 사이에서 출력되는 전압의 변화를 측정하여 그 값을 계산할 수 있다.
즉, 제1전극판(310), 제2전극판(320), 입력전압(Vin, 330), 기준저항(R0, 340)으로 회로를 구성한 다음 세탁물이 투입되기 전에 두 전극판(310,320)의 사이에서 출력되는 제1출력전압을 측정하고, 세탁물을 투입한 후에 두 전극판(310,320)의 사이에서 출력되는 제2출력전압을 측정하여, 제1출력전압과 제2출력전압의 값을 비교함으로써 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있게 된다.
한편, 이러한 커패시턴스 변화는 도면에는 도시되어 있지 않으나, 공지의 LC회로를 구성하여 두 전극판(310,320)에서 형성되는 공진주파수 값의 변화를 측정하여 그 값을 계산할 수 있는 등 다양한 방식으로 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예를 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세탁기의 일부를 나타낸 도면이며, 도 11은 도 10에 도시된 레버부재가 동작된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드럼세탁기(1-3)는 외관을 형성하기 위하여 바닥면(10a)과 측면(10b)을 가지는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브(20)와, 세탁물의 무게에 따른 터브(20)의 이동 변위를 측정하기 위해 마련된 저항체 센서모듈(400)과, 터브(20)의 이동 변위를 증폭시켜 저항체 센서모듈(400)에서 감지되도록 하는 레버부재(100)를 포함하여 구성된다.
저항체 센서모듈(400)은 하우징(10)의 측면(10b)에 설치되는 가변저항체(410)와, 레버부재 출력단(120)에 설치되는 저항조절부(420)를 포함하여, 가변저항체(410)에서 출력되는 출력전압을 측정하여 터브(20)의 처짐에 따른 레버부재 출력단(120)의 이동 변위를 측정할 수 있다.
따라서, 사용자가 투입한 세탁물의 양에 따라 터브(20)의 처짐 정도가 변화하고, 레버부재 입력단(110)으로 전달된 터브(20)의 처짐은 레버부재 출력단(120)에서 b/a배만큼 이동 변위가 증폭된다.
가변저항체(410), 저항조절부(420), 입력전압(Vin, 430), 기준저항(R0, 440)으로 회로를 구성하면, 터브(20) 및 레버부재 출력단(120)의 이동 변위에 따른 출력전압의 변화를 비교함으로써 세탁물의 무게를 감지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는 세탁물의 무게에 따른 터브의 이동 변위를 레버부재로 증폭하여 센서모듈에서 터브의 이동 변위가 충분히 감지될 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
1-1,1-2,1-3...세탁기 10...하우징
20...터브 30...드럼
40...구동모터 50...도어
80...고정부재 90...광센서모듈
100...레버부재 110...레버부재 입력단
120...레버부재 출력단 130...회동축
200...제어부 300...커패시턴스 센서모듈
400...저항체 센서모듈

Claims (21)

  1. 외관을 형성하는 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브와,
    상기 터브의 이동에 따른 변위를 증폭시키는 증폭부재와,
    상기 터브의 증폭된 이동 변위를 이용하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부재는 상기 터브의 이동 변위와 비례하여 소정 축을 중심으로 회동하여 상기 터브의 이동 변위를 증폭시키는 레버부재와,
    상기 레버부재의 축을 형성하기 위하여 일측이 상기 레버부재의 소정 영역에 회전가능하게 결합되는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레버부재는 상기 터브에 설치되어 상기 터브의 이동 변위가 전달되는 입력단과, 상기 입력단의 반대쪽에 형성되어 상기 센서모듈로 상기 터브의 이동 변위를 확대시켜 전달하는 출력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레버부재 입력단에서 상기 레버부재 축까지의 길이는 상기 레버부재 출력단에서 상기 레버부재 축까지의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 터브의 하부에서 진동을 감쇄시키는 댐퍼를 더 포함하며,
    상기 댐퍼는 상기 하우징의 바닥면에 설치되는 실린더와, 상기 실린더 내에 진퇴 가능하도록 상기 터브의 하부에 설치되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 터브의 하부에 설치되어 상기 터브의 이동 변위가 전달되는 레버부재 입력단에 결합되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고정부재는 타측이 상기 실린더의 외주면에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 센서모듈은 상기 하우징의 측면에 설치되는 광센서모듈을 포함하며,
    상기 레버부재의 출력단은 상기 광센서모듈에 대응 형성되는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 센서모듈은 상기 하우징의 측면과 상기 레버부재 출력단에 설치되는 커패시턴스 센서모듈울 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 커패시턴스 센서모듈은 상기 하우징의 측면에 설치되는 제1전극판과, 상기 제1전극판과 마주하도록 상기 레버부재 출력단에 설치되는 제2전극판을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커패시턴스 센서모듈은 RC회로 또는 LC회로 중 적어도 어느 하나의 회로를 구성하여 상기 제1전극판과 제2전극판 사이의 커패시턴스 변화를 이용하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 센서모듈은 상기 하우징의 측면과 상기 레버부재 출력단에 설치되는 저항체 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저항체 센서모듈은 상기 하우징의 측면에 설치되는 가변저항체와, 상기 레버부재 출력단에 설치되며 상기 가변저항체와 연결되어 저항값을 변화시켜 조절하는 저항조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 저항체 센서모듈은 RC회로 또는 RR회로를 구성하여 상기 가변저항체의 출력전압 변화를 이용하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  15. 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 물을 담기 위해 마련된 터브와,
    세탁물의 투입에 따라 입력단으로 전달된 상기 터브의 이동 변위를 확대시키는 출력단을 가지는 레버부재와,
    상기 레버부재의 출력단의 이동 변위를 측정하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 세탁기는 상기 레버부재의 축을 형성하기 위하여 상기 레버부재의 소정 영역에 결합되는 고정부재를 포함하며,
    상기 레버부재는 축을 중심으로 회동하여 상기 레버부재 입력단으로 전달된 상기 터브의 이동 변위가 상기 레버부재 출력단에서 확대되도록 하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  17. 터브의 처짐을 측정하여 세탁물의 무게를 감지하는 센서모듈과,
    축을 중심으로 회동하여 상기 센서모듈에서 상기 터브의 처짐을 증폭하여 감지되게 하는 레버부재를 포함하며,
    상기 레버부재는, 상기 터브의 처짐이 전달되도록 상기 터브에 고정 설치되는 레버부재 입력단과, 상기 센서모듈에 대향하여 형성되는 레버부재 출력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 레버부재의 축을 형성하기 위하여 일단은 상기 레버부재의 소정 영역에 회전가능하게 결합되는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 센서모듈은 광센서모듈을 포함하며,
    상기 레버부재 출력단은 상기 광센서모듈에 대응 형성되는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 포량감지장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 센서모듈은 커패시턴스 센서모듈울 포함하며,
    상기 커패시턴스 센서모듈은 소정 크기를 가지는 제1전극판과, 상기 제1전극판에 대응되도록 상기 레버부재 출력단에 설치되는 제2전극판을 포함하는 것을 특징으로 하는 포량감지장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 센서모듈은 저항체 센서모듈을 포함하며,
    상기 저항체 센서모듈은 가변저항체와, 상기 레버부재 출력단에 설치되며 상기 가변저항체와 연결되어 저항값을 변화시켜 조절하는 저항조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포량감지장치.
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