專利名稱：不平衡檢測方法和利用該方法的洗衣機的制作方法
技術領域：
本發明涉及能夠有效地檢測滾筒(rotation tub)的不平衡的不平衡檢測方法和利用該方法的洗衣機。
背景技術：
洗衣機包括洗衣電機，用于旋轉容納衣物的滾筒。另外，洗衣機包括控制器，用于控制洗衣電機的轉數，其中所述控制器控制一系列的洗衣操作，例如清洗、漂洗和旋轉甩干等。
圖1a顯示了其中滾筒中的衣物積聚在一側時的不平衡狀態，圖1b顯示了其中滾筒中的衣物均勻放置時的平衡狀態。
當利用通過滾筒迅速旋轉產生的離心力甩干衣物時，在如圖1所示衣物積聚的一側的不平衡狀態下，滾筒過度地晃動，從而產生噪聲。為了抑制噪聲的產生，優選地在如圖1b所示滾筒中的衣物均勻放置的平衡狀態下進行甩干操作。
除了由于不平衡產生的噪聲外，還存在的問題是甩干效率降低并且衣物產生褶皺，因此需要解決在甩干操作開始時檢測不平衡的問題。
同時，傳統不平衡檢測方法基于電機的速度變化檢測不平衡。
由于電機的速度即時變化，很難檢測電機的速度變化程度。因此，傳統不平衡檢測方法在電機的速度在預定的時間段內得到保持的狀態下檢測電機速度變化程度以檢測不平衡。
圖2是說明了傳統不平衡檢測方法的電機速度曲線。
更具體地，如圖所示，傳統不平衡檢測方法增加角速度，并進行附著操作(clinging operation)，使衣物附著在滾筒內側。隨后，傳統不平衡檢測方法在不平衡檢測時間段內保持角速度恒定，檢測電機速度變化量，并根據基于檢測到的電機速度變化操作的不平衡量確定是否發生不平衡。
圖3顯示了在不平衡檢測周期中電機的實際速度、計算平均速度和實際平均速度。
在不平衡檢測時間段過程中電機速度較低的情況下，滾筒中的衣物是移動的。由于此原因，通過速度傳感器檢測到的電機的實際速度保持恒定，并如圖3中的實線變化。另外，相對于電機速度的實際平均速度如圖3中的虛線變化。但是，通過將檢測的電機速度平均而計算的平均速度是恒定的，如圖3中的點劃線表示。因此，電機的速度變化是根據與實際平均速度不同的已計算的平均速度而獲得的，從而會發生不平衡判斷誤差。
當應用于不平衡檢測周期的電機速度較高時，通過將電機的平均速度保持恒定同時使衣物附著在滾筒內側，可以保證不平衡判斷的可靠性。但是如果檢測到過大的不平衡，就必須重新進行附著操作以返回平衡狀態，從而增加了總體甩干時間。
發明內容
因此，本發明的一個方面是提供一種洗衣機，其通過根據電機速度信號求出由于不平衡而產生的速度波動分量(velocity ripple component)并且判斷是否發生了不平衡，能夠增加不平衡判斷的可靠性，并且提供一種利用該洗衣機的不平衡檢測方法。
本發明的另一個方面是提供一種洗衣機，其通過在以預定速度驅動洗衣電機時實時地判斷是否發生了不平衡，能夠減小總體甩干操作時間，并且提供一種利用該洗衣機的不平衡檢測方法。
根據本發明的一個方面，提供了一種洗衣機，包括洗衣電機，其旋轉容納衣物的滾筒；電機速度檢測單元，其檢測洗衣電機的速度并輸出電機速度信號；和控制器，其根據基于電機速度信號的速度波動而確定的不平衡等級來判斷滾筒是否發生不平衡，并根據判斷結果控制洗衣電機。
所述控制器可以在驅動洗衣電機時實時地判斷滾筒是否發生不平衡。
所述控制器可以在洗衣電機速度發生變化的情況下判斷滾筒是否發生不平衡。
所述控制器可以在洗衣電機速度保持恒定的情況下判斷滾筒是否發生不平衡。
所述控制器還包括高通濾波器，用于檢測所述速度波動。
所述高通濾波器可以具有不超過滾筒角度的1/4的截止頻率。
所述控制器可以包括低通濾波器，用于過濾根據不平衡分量之外的機械特性產生的其他分量；以及絕對值運算單元，用于根據所述不平衡分量檢測不平衡等級。
所述控制器還可以包括不平衡判斷單元，用于將通過低通濾波器而過濾的不平衡等級與基準等級相比較，并用于判斷是否發生不平衡。
根據本發明的另一個方面，提供一種檢測洗衣機中容納衣物的滾筒的不平衡的方法，所述方法包括驅動洗衣電機，以旋轉滾筒；檢測洗衣電機的速度，并輸出電機速度信號；求出電機速度信號的速度波動，所述速度波動是在洗衣電機速度檢測過程中產生的；基于求出的速度波動檢測不平衡等級；將檢測的不平衡等級與基準值相比較，并判斷滾筒是否發生不平衡。
所述求出速度波動的步驟可以利用具有預定截止頻率的高通濾波器進行。
所述檢測不平衡等級的步驟可以包括計算速度波動的絕對值，并且利用低通濾波器過濾除了絕對值運算信號的不平衡分量之外的其他分量，其中所述其他分量由機械特性產生。
如果結果的判斷狀態指示為平衡狀態，則滾筒迅速旋轉，并進行實際的甩干操作。
判斷不平衡等級的步驟可以與附著操作同時執行，所述附著操作使衣物附著在滾筒內側。
本發明的另外和/或其他方面和有點將部分地在下面的說明中得到闡述，部分是從說明中顯而易見的，或者可以通過實時本發明得到了解。
從下面結合附圖對實例的描述中，本發明的上述和/或其他方面和優點將變得顯然，其中在附圖中圖1顯示了其中滾筒中的衣物積聚在一側的不平衡狀態，圖1b顯示了其中滾筒中的衣物均勻放置的平衡狀態；圖2是說明傳統不平衡檢測方法的電機速度曲線；圖3顯示了在不平衡檢測周期中電機的實際速度、計算出的平均速度和實際平均速度；圖4是根據本發明實施例的洗衣機結構的示意性框圖；圖5是圖4中控制器的結構的詳細框圖；以及圖6是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過電機速度檢測單元檢測的各個電機速度信號；圖7是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過速度波動檢測單元檢測的各個速度波動；圖8是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過絕對值運算單元運算的各個信號；圖9是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過不平衡等級檢測單元檢測的各個不平衡等級信號；圖10是根據本發明實施例的不平衡檢測方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將參照圖示在附圖中的實例詳細說明本發明的實施例，其中相似的附圖標記在全文中表示相同元件。下面對實施例的說明旨在參照
本發明。
圖4是根據本發明實施例的洗衣機結構的示意性框圖。更具體地，圖4顯示了用于驅動洗衣電機以進行甩干操作的洗衣機的結構。但是，為了進行清洗和漂洗以及甩干操作，圖4中未示出的部件也可以采用。
如圖所示，根據本發明實施例的洗衣機包括輸入單元10，該輸入單元使用戶可以輸入操作命令，所述操作命令包括用于設置甩干操作的命令；控制器20，該控制器用于控制洗衣機的整體操作；電機驅動器30，其用于在控制器20的控制下驅動洗衣電機40；和電機速度檢測單元50，其用于向控制器20提供電機速度信號，其中所述電機速度信號對應于洗衣電機40的角速度。此處，電機速度檢測單元50具體表現為使用霍爾傳感器或者編碼器。
圖5是圖4中控制器的結構的詳細框圖。
如圖所示，控制器20控制速度波動求取單元21、絕對值運算單元22、不平衡等級檢測單元23、不平衡判斷單元24和電機控制單元25。
當在清洗和漂洗衣物之后進行甩干操作時，圖4中的洗衣電機40首先被驅動以進行附著操作，以使衣物附著在滾筒內側。此處，滾筒中的衣物通常被設置在圖1a所示的不平衡狀態。如果洗衣機40的旋轉速度低，則衣物將在滾筒中移動。
圖6是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過電機速度檢測單元檢測的各個電機速度信號。
如圖所示，當洗衣電機40的速度變化時，速度波動求取單元21從電機速度信號(Y1)求出速度波動(Y2)，電機速度信號(Y1)是通過電機速度檢測單元50而提供的。速度波動求取單元21可以使用高通濾波器(HPF)或者帶通濾波器(BFP)。根據本發明的實施例，速度波動求取單元21可以利用具有預定截止頻率(Fcutoff-H)的高通濾波器(HPF)，其中截止頻率(Fcutoff-H)設置為不超過滾筒角速度的1/4的值。
圖7是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過速度波動檢測單元檢測的各個速度波動。
如圖所示，通過速度波動求取單元21提供至絕對值運算單元22的速度波動(Y2)是其中除去了直流(DC)分量的波形信號。
圖8是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過絕對值運算單元運算的各個信號。
如圖所示，絕對值運算單元22將求出的速度波動(Y2)進行平方，即Y2*Y2，并將大于0的波形信號(Y3)提供至不平衡等級檢測單元23。
圖9是根據本發明實施例的不平衡狀態和平衡狀態下通過不平衡等級檢測單元檢測的各個不平衡等級信號。
如圖所示，不平衡等級檢測單元23除去由于不平衡產生的信號分量之外的其他分量，并向不平衡判斷單元24輸出不平衡等級(Y4)。此處，其他分量表示由機械特性(例如用于將電機的動力傳輸至滾筒的皮帶和皮帶輪)產生的分量。所述不平衡等級檢測單元23可以是具有預定頻率(Fcutoff-L)的低通濾波器(LPF)。
考慮到洗衣電機的頻率變化影響而實時提供通過不平衡等級檢測單元23提供的輸出不平衡等級(Y4)。
不平衡等級檢測單元23將所提供的不平衡等級(Y4)與預定基準值進行比較，并判斷是否發生不平衡。例如，當不平衡等級(Y4)為0時，不平衡等級檢測單元23認為結果的判斷狀態是其中滾筒中的衣物均勻布置的平衡狀態，并向電機控制單元25輸出相應的不平衡判斷信號。因此，電機控制單元25向電機驅動器30輸出電機驅動信號，并迅速旋轉滾筒以主要地進行甩干操作。
根據本發明的實施例，由于不平衡等級是在驅動洗衣電機的同時根據電機速度信號而檢測的，因此可以實時地判斷不平衡。另外，通過根據電機速度信號求出速度波動并基于求出的速度波動判斷是否發生不平衡，可以精確地判斷是否發生不平衡。
另外，根據本發明的實施例，對于速度波動，通過運算絕對值并使用低通濾波器進行濾波，可以防止由于機械特性帶來的不平衡判斷誤差。
另外，根據本發明的實施例，通過在電機速度發生變化的同時進行附著操作，并通過同時地判斷是否發生不平衡，如果判斷出結果的判斷狀態是平衡狀態，電機控制單元就迅速旋轉滾筒以主要地進行甩干操作，因此能夠減少總體甩干時間。
現在將參照附圖4至10詳細說明根據本發明實施例的不平衡檢測方法。可以理解，同時參照附圖4說明圖10中的方法僅僅是為了說明的方便，還可以采用與圖4結構不同的裝置執行所述方法。
圖10是根據本發明實施例的不平衡檢測方法的流程圖。
首先，控制器20在進行清洗和漂洗之后設置甩干模式(101)。
然后，電機控制單元25控制電機驅動器30，并驅動已停止的洗衣電機40的驅動操作(103)。
在驅動洗衣電機40的同時，電機速度檢測單元50檢測電機的速度，并向控制器20輸出電機速度信號(Y1)(103)。
控制器20的速度波動求取單元21以高頻率從電機速度信號(Y1)求出速度波動(Y2)(107)。即，為了求出速度波動(Y2)，速度波動求取單元21使電機速度信號(Y1)通過具有預定截止頻率(Fcutoff-H)的高通濾波器，所述截止頻率(Fcutoff-H)設置為不超過滾筒的角速度(Ftub)的1/4，并將速度波動(Y2)提供至絕對值運算單元22，其中在通過高通濾波器時除去速度波動(Y2)中的DC分量。
絕對值運算單元22對求出的速度波動(Y2)進行平方，即Y2*Y2，從而總體信號具有大于0的值，并將絕對值運算信號(Y3)提供至不平衡等級檢測單元23(109)。
為了保留由于不平衡而產生分量并除去其他分量，由不平衡等級檢測單元23提供的信號(Y3)通過具有預定頻率(Fcutoff-L)的低通濾波器(LPF)，并傳輸至向不平衡判斷單元24，其中在通過低通濾波器(LPF)時過濾不平衡等級(111)。
不平衡檢測單元24將提供的不平衡等級與預定基準值進行比較，判斷是否發生不平衡，并將不平衡判斷信號提供至電機控制單元25，其中不平衡判斷信號是用于根據不平衡判斷結果而控制洗衣電機的信號(113)。
當電機控制單元25接收到表示平衡狀態的不平衡判斷信號時，電機控制單元25迅速旋轉滾筒以主要地進行甩干操作(115)。
根據本發明的本實施例的上述不平衡檢測方法可以應用在電機速度發生變化的狀態，其中所述方法根據電機速度信號求出速度波動，并基于求出的速度波動判斷是否發生不平衡。但是，上述不平衡檢測方法也同樣可以應用于電機速度保持恒定的狀態以判斷是否發生不平衡。
即，本發明的本實施例可以在電機速度發生變化的同時通過進行附著操作而判斷是否發生不平衡。另外，當附著操作結束時，本發明能夠通過在電機速度保持恒定的狀態下操作速度波動而判斷是否發生不平衡。
從上述描述明顯可知，本發明的上述實施例提供了一種洗衣機和利用該洗衣機的不平衡檢測方法，其中，由于在驅動洗衣電機的同時根據電機速度信號檢測不平衡等級，因此可以實時地判斷不平衡。另外，通過從電機速度信號求出速度波動并基于求出的速度波動判斷是否發生不平衡，可以精確地判斷是否發生不平衡。
另外，根據本發明的上述實施例，對于速度波動，通過運算所述絕對值并利用低通濾波器進行過濾，可以防止由于機械特性產生的不平衡判斷誤差。
另外，根據本發明的上述實施例，通過在改變電機的速度的同時進行附著操作，并通過同時判斷是否發生不平衡，如果判斷出結果的判斷狀態是平衡狀態，電機控制單元就迅速旋轉滾筒以主要地進行甩干操作，因此可以降低整體甩干時間。
雖然說明了本發明的實施例，但本發明不局限于上述實施例。事實上，在不背離本申請原理和實質的前提下，本領域普通技術人員可以對上述實施例進行改變，本發明的保護范圍由權利要求書及其等同物限度。
權利要求
1.一種洗衣機，包括洗衣電機，所述洗衣電機旋轉容納衣物的滾筒；電機速度檢測單元，所述電機速度檢測單元檢測洗衣電機的速度并輸出電機速度信號；和控制器，所述控制器根據基于電機速度信號的速度波動而確定的不平衡等級來判斷滾筒是否發生不平衡，并根據所述判斷結果控制洗衣電機。
2.根據權利要求1所述的洗衣機，其中所述控制器在驅動洗衣電機的同時實時地判斷滾筒是否發生不平衡。
3.根據權利要求1所述的洗衣機，其中所述控制器在洗衣電機速度變化時判斷滾筒是否發生不平衡。
4.根據權利要求1所述的洗衣機，其中所述控制器在洗衣電機速度保持恒定時判斷滾筒是否發生不平衡。
5.根據權利要求1所述的洗衣機，其中所述控制器包括用于檢測所述速度波動的高通濾波器。
6.根據權利要求5所述的洗衣機，其中所述高通濾波器具有不超過滾筒角度的1/4的截止頻率。
7.根據權利要求1所述的洗衣機，其中所述控制器包括低通濾波器，所述低通濾波器用于過濾根據不平衡分量之外的機械特性產生的其他分量；以及絕對值運算單元，所述絕對值運算單元用于根據所述不平衡分量檢測不平衡等級。
8.根據權利要求7所述的洗衣機，其中所述控制器還包括不平衡判斷單元，所述不平衡判斷單元用于將通過低通濾波器過濾的不平衡等級與基準等級相比較，并用于判斷是否發生不平衡。
9.一種檢測洗衣機中容納衣物的滾筒的不平衡的方法，所述方法包括驅動洗衣電機，以旋轉滾筒；檢測洗衣電機的速度，并輸出電機速度信號；求出電機速度信號的速度波動，所述速度波動是在洗衣電機速度檢測過程中產生的；基于求出的速度波動檢測不平衡等級；和將檢測的不平衡等級與基準值相比較，并判斷滾筒是否發生不平衡。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述求出速度波動的步驟是利用具有預定截止頻率的高通濾波器進行的。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述檢測不平衡等級的步驟包括計算速度波動的絕對值，并且利用低通濾波器過濾除了絕對值運算信號的不平衡分量之外的其他分量，其中所述其他分量由機械特性產生。
12.根據權利要求9所述的方法，其中如果結果的判斷狀態指示為平衡狀態，則滾筒迅速旋轉，并進行實際的甩干操作。
13.根據權利要求9所述的方法，其中判斷不平衡等級的步驟可以與附著操作同時執行，所述附著操作使衣物附著在滾筒內側。
14.一種減少甩干衣物的甩干操作的時間的方法，所述方法包括檢測旋轉內筒的內筒旋轉電機的第一速度，并輸出電機速度信號；求出電機速度信號的速度波動，所述速度波動是在洗衣電機速度檢測過程中產生的；確定求出的速度波動的絕對值；根據求出的速度波動的絕對值檢測不平衡等級；將檢測的不平衡等級與基準值相比較，并在檢測的不平衡等級小于或者等于基準等級時判斷滾筒未發生不平衡；當滾筒未發生不平衡時以高于第一速度的第二速度旋轉滾筒。
15.根據權利要求14所述的方法，其中還包括當滾筒發生不平衡時以第一速度旋轉滾筒，其中所述比較步驟還包括當所述檢測的不平衡等級大于基準等級時確定滾筒發生不平衡。
全文摘要
一種洗衣機及利用該洗衣機的不平衡檢測方法，能夠有效地檢測滾筒的不平衡。一種洗衣機，包括洗衣電機，其旋轉容納衣物的滾筒；電機速度檢測單元，其檢測洗衣電機的速度并輸出電機速度信號；和控制器，其根據基于電機速度信號的速度波動而確定的不平衡等級來判斷滾筒是否發生不平衡，并根據所述判斷結果控制洗衣電機。一種檢測洗衣機中容納衣物的滾筒的不平衡的方法，包括驅動洗衣電機，以旋轉滾筒；檢測洗衣電機的速度，并輸出電機速度信號；求出電機速度信號的速度波動，所述速度波動是在洗衣電機速度檢測過程中產生的；基于求出的速度波動檢測不平衡等級；和將檢測的不平衡等級與基準值相比較，并判斷滾筒是否發生不平衡。
文檔編號D06F23/02GK1924154SQ20061006783
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月14日 優先權日2005年8月31日
發明者樸昶柱, 金昌鉉, 金明哲 申請人:三星電子株式會社