永磁電機滾筒洗衣機及其自動稱量衣物重量的方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于滾筒洗衣機【技術領域】，公開了一種永磁電機滾筒洗衣機及其自動稱量衣物重量的方法，其稱量衣物重量的方法包括如下步驟：預設步驟；第一加速步驟：啟動永磁電機并使其加速至第一轉速；第二加速步驟：控制永磁電機以一恒定轉矩運行預定時間，使永磁電機加速至第二轉速，并測量記錄該加速步驟中產生的第一電量值；減速步驟：停止驅動永磁電機，使永磁電機自由減速，并測量記錄永磁電機從第二轉速減速至第一轉速過程中產生的第二電量值；確定結果步驟：根據第一電量值和第二電量值計算出永磁電機的負載消耗電量，將計算得的負載消耗電量與關系參照體系進行比較，并確定出衣物的重量。本發(fā)明稱量衣物重量效率高、節(jié)能效果佳。
【專利說明】永磁電機滾筒洗衣機及其自動稱量衣物重量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于滾筒洗衣機【技術領域】，尤其涉及一種永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法及采用該方法稱量衣物的永磁電機滾筒洗衣機。
【背景技術】
[0002]永磁電機滾筒洗衣機是一種通過永磁電機直接驅動內筒轉動或者通過永磁電機驅動并由減速傳動裝置帶動內筒轉動，使放置于內筒內的衣物在隨內筒旋轉時進行摔打而達到洗滌效果的洗衣機，節(jié)能化、智能化一直是洗衣機的發(fā)展趨勢。節(jié)能化就是要降低洗衣機的用電量和用水量，智能化就是要降低洗衣機使用過程中所需要消耗的勞力。為了提高永磁電機滾筒洗衣機的節(jié)能效果，現有技術中主要通過以下兩個方面實現:一是通過提高永磁電機的效率實現，二是通過檢測內筒內的衣物重量以選擇最優(yōu)的洗滌用水量、最優(yōu)的洗滌轉速、最優(yōu)的洗滌時間、最優(yōu)的漂洗水量及最優(yōu)的漂洗時間實現。
[0003]其中，具有自動稱量衣物重量功能的永磁電機滾筒洗衣機，就是永磁電機滾筒洗衣機在節(jié)能化、智能化發(fā)展趨勢中產生的產品?，F有技術中，永磁電機滾筒洗衣機的自動稱量衣物的方法大概有以下兩種:
[0004]一種是通過在滾筒洗衣機上裝設稱重模塊或傳感器來完成，如現有技術公開的一種洗衣機的稱重方法及其實現所述方法的洗衣機，就是利用稱重模塊來檢測衣物重量的。該方案中使用的洗衣機包括機殼、外筒、兩個彈性支撐減震器、內滾筒、永磁電機傳動裝置等，其中一個彈性支撐減震器為帶位移傳感器的空氣阻尼式，由帶連接環(huán)的氣體缸、固定在氣體缸上的線圈架、線圈、線圈接口、帶連接環(huán)和內空的鐵磁活塞桿及密封環(huán)組成，位移傳感器經稱重模塊與微處理器連接，稱重模塊包括整流、低通濾波、高增益放大、時序產生、方波等電路和接口。該方案通過稱重模塊和帶有位移傳感器的彈性支撐減震器進行配合，可實現該滾筒洗衣機的自動稱量衣物重量的功能。但是，用于實現該自動稱量衣物重量方法的滾筒洗衣機，在具體應用中存在結構復雜、安裝困難，設計加工成本高等不足之處。
[0005]另外一種是通過檢測電機在不同負載條件下，達到某一固定轉速時的電壓、電流、轉矩、電能、電機轉過的角度等參數，進而估算出衣物的重量，如現有技術公開的一種滾筒洗衣機自動稱重的方法，就是通過檢測電機的轉矩獲得衣物重量的。其具體稱量衣物重量的過程為:首先控制電機達到第一預定轉速，并使電機以第一預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；然后控制電機使其從第一預定轉速加速到第二預定轉速，測試此過程中電機的上升轉矩；再控制電機以第二預定轉速勻速旋轉，測出此時電機的轉矩；最后根據上述檢測結果，用所述電機從第一預定轉速上升至第二預定轉速的上升轉矩減去以第一預定轉速和第二預定轉速勻速旋轉的轉速的平均值，計算出相應的負載轉矩，通過修正步驟后，將得出的負載轉矩與已存入在洗衣機電腦控制器中的負載轉矩與負載重量的對應關系曲線進行比較，從而確定出一個最近似的數據，即得出了衣物的重量。該方案也實現了電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的功能，但是該稱量方法需要的時間較長，一個完整的檢測周期需要30秒左右的時間，這樣，不利于提高滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的效率，且不利于提高滾筒洗衣機的節(jié)能效果。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法及采用該方法稱量衣物的永磁電機滾筒洗衣機，其旨在解決現有具有自動稱量衣物重量功能的滾筒洗衣機結構復雜、設計加工成本高、稱量衣物重量效率低、節(jié)能效果差等技術問題。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:一種永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，包括如下步驟:
[0008]預設步驟:預先在滾筒洗衣機的控制系統(tǒng)中單片機上設置第一轉速、預定時間和永磁電機負載消耗電量與負載重量的關系參照體系；
[0009]第一加速步驟:由所述單片機控制永磁電機啟動并使所述永磁電機從靜止加速至所述第一轉速； [0010]第二加速步驟:由所述單片機控制所述永磁電機以一恒定轉矩運行所述預定時間，使所述永磁電機加速至第二轉速，并測量記錄該加速步驟中產生的第一電量值；
[0011]減速步驟:由所述單片機控制停止驅動永磁電機，使永磁電機自由減速，并測量記錄所述永磁電機從所述第二轉速減速至所述第一轉速過程中產生的第二電量值；
[0012]確定結果步驟:由所述單片機根據所述第一電量值和所述第二電量值計算出永磁電機的負載消耗電量，將計算得的所述負載消耗電量與所述關系參照體系進行比較，并確定出衣物的重量。
[0013]進一步地，在所述第一加速步驟和所述第二加速步驟之間，還包括檢測判斷步驟，所述檢測判斷步驟具體為:第一加速步驟完成后，檢測永磁電機的轉速是否穩(wěn)定在所述第一轉速，如果是，則開始進行第二加速步驟；如果不是，則繼續(xù)進行第一加速步驟。
[0014]優(yōu)選地，所述第一加速步驟中，所述永磁電機從靜止加速至所述第一轉速的過程中以所述恒定轉矩進行加速。
[0015]所述預定時間由所述控制系統(tǒng)中所述單片機上的時鐘計時模塊進行測量控制。
[0016]優(yōu)選地，所述負載消耗電量的計算公式為:所述負載消耗電量=所述第一電量值X第一權重系數+所述第二電量值X第二權重系數，其中，所述第一權重系數和所述第二權重系數均大于O且小于I，且所述第二權重系數大于所述第一權重系數。
[0017]更優(yōu)選地，所述第一權重系數的計算公式為:A;所述第二權重系數的


W2 Wl
2K
計算公式為:K2，其中，K1為所述第一權重系數，K2為所述第二權重系數，Kt為所

W2 + W1
述永磁電機的轉矩系數，Ke為所述永磁電機的反電動勢系數，W1為所述第一轉速，W2為所述
第二轉速。
[0018]本發(fā)明還提供了一種永磁電機滾筒洗衣機，包括機體、設于所述機體一側壁的機門、設于所述機體內的盛水筒、穿設于所述盛水筒上的進水管、穿設于所述盛水筒上的出水管、設于所述盛水筒內的盛衣筒、設于所述機體內用于帶動所述盛水筒與所述盛衣筒轉動的減速傳動機構、用于驅動所述減速傳動機構運轉的永磁電機和用于控制該滾筒洗衣機運行的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用于實現上述的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法的單片機。
[0019]優(yōu)選地，所述減速傳動機構為帶傳動機構，其包括主動帶輪、從動帶輪和環(huán)設于所述主動帶輪與所述從動帶輪上的傳動帶，所述主動帶輪安裝于所述永磁電機的輸出軸上，所述從動帶輪通過一驅動轉軸固定連接所述盛衣筒。
[0020]優(yōu)選地，所述進水管穿設于所述盛水筒的頂部，所述出水管穿設于所述盛水筒的底部。
[0021]進一步地，所述出水管上設有排水泵。
[0022]本發(fā)明提供的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法及采用該方法稱量衣物的永磁電機滾筒洗衣機，其通過測量記錄永磁電機以恒定轉矩運行預定時間至第二轉速過程中產生的第一電量值和停止驅動永磁電機后永磁電機在慣性作用下自由減速至第一轉速過程中產生的第二電量值，并綜合根據這兩個第一電量值和第二電量值精確計算出永磁電機的負載消耗電量，這樣，根據將計算出的負載消耗電量進行比對記錄在永磁電機滾筒洗衣機控制系統(tǒng)中的關系參照體系，可快速、精確地識別出永磁電機滾筒洗衣機內衣物的重量。本發(fā)明提供的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，由于在減速步驟，永磁電機是在停止供應電能的情況下進行自由減速的，即在減速步驟不需消耗額外電能，故較大范圍地減少了稱量衣物重量過程中消耗的電能，符合永磁電機滾筒洗衣機節(jié)能化的發(fā)展趨勢，且采用該方法可以較大范圍地縮短稱量時間(實驗表明其通?？稍?0秒以內即可完成))，從而有效提高了稱量衣物重量的效率。同時，由于該自動稱量衣物重量的方法完全依靠改進控制系統(tǒng)中的軟件實現，即其不會產生滾筒洗衣機機械結構上的改變，故其結構簡單、設計加工成本低，并可方便在不同機型永磁電機滾筒洗衣機上進行快速移植，適用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例提供的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法的流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例提供的永磁電機滾筒洗衣機的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例提供的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，包括如下步驟:
[0027]預設步驟SO:預先在滾筒洗衣機的控制系統(tǒng)中單片機(圖未示)上設置第一轉速W1、預定時間h和永磁電機8負載消耗電量與負載重量的關系參照體系；
[0028]第一加速步驟SI:由所述單片機控制永磁電機8啟動并使永磁電機8從靜止加速至第一轉速W1 ；由于第一轉速W1是預先設置在控制系統(tǒng)中的，故在啟動時，可直接通過控制系統(tǒng)將永磁電機8的轉速打至第一轉速檔進行啟動，從而可有效控制該加速步驟后永磁電機8的轉速，且其操作過程簡單、易于實現。該加速步驟可使永磁電機8啟動運行至一穩(wěn)定的初始轉速(即第一轉速W1X
[0029]第二加速步驟S3:由所述單片機控制永磁電機8以一恒定轉矩T運行預定時間t1;使永磁電機8加速至第二轉速W2，并測量記錄該加速步驟中產生的第一電量值Q1 ;具體應用中，預定時間^可通過控制系統(tǒng)中的單片機進行測量控制。該步驟中，永磁電機8以恒定轉矩T進行加速，可保證永磁電機8運行的穩(wěn)定性，從而利于提高測量結果的精確可靠性。該步驟主要用于測量永磁電機8從一初始穩(wěn)定轉速(即第一轉速W1)以一恒定轉矩T加速一固定時間(即預定時間^過程中產生的第一電量值Q1，并將第一電量值Q1反饋回控制系統(tǒng)中的單片機上。
[0030]減速步驟S4:由所述單片機控制停止驅動永磁電機8，使永磁電機8在慣性和阻尼共同作用下自由減速，并測量記錄永磁電機8從第二轉速W2減速至第一轉速W1過程中產生的第二電量值Q2?？梢岳斫獾?，在停止驅動永磁電機8后，永磁電機8在慣性作用下還會繼續(xù)轉動一段時間，且該過程中永磁電機8在阻尼作用下會自由減速。這樣，在永磁電機8從第二轉速W2自由減速至靜止狀態(tài)過程中，會經歷永磁電機8剛好減速至第一轉速W1的時亥IJ。具體應用中，可通過一轉速傳感器或其他測速儀器進行實時檢測永磁電機8的轉速，以便于檢測到永磁電機8剛好減速至第一轉速W1的時刻。該步驟主要用于測量永磁電機8從第二轉速W2自由減速至第一轉速W1過程中產生的第二電量值Q2 (永磁電機8由于有恒定磁場，故只要永磁電機8轉動就會產生電量值)，并將第二電量值Q2反饋回控制系統(tǒng)中的單片機上。
[0031]確定結果步驟S5:由所述單片機根據第一電量值Q1和第二電量值Q2計算出永磁電機8的負載消耗電量Q，將計 算得的負載消耗電量Q與關系參照體系進行比較，并確定出衣物的重量。該步驟主要是控制系統(tǒng)的計算分析過程，控制系統(tǒng)可根據負載消耗電量Q與第一電量值Q1、第二電量值Q2之間的相互關系快速計算出負載消耗電量Q，然后將計算出負載消耗電量Q與關系參照體系進行比對，最終可確定出永磁電機滾筒洗衣機內衣物的重量。本發(fā)明實施例中所指電量為電荷量，即本發(fā)明稱量衣物重量的方法是通過測量永磁電機負載運轉中消耗的電荷量值確定衣物重量的。
[0032]本發(fā)明提供的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，由于完全依靠改進控制系統(tǒng)中的軟件實現，即其不會產生滾筒洗衣機機械結構上的改變，故其結構簡單、設計加工成本低，并可方便在不同機型永磁電機滾筒洗衣機上進行快速移植，適用范圍廣。同時，由于在減速步驟S4，永磁電機8是在停止供應電能的情況下進行自由減速的，即在減速步驟S4不需產生額外電能，故大大減少了稱量衣物重量過程中產生的電能，符合永磁電機8滾筒洗衣機節(jié)能化的發(fā)展趨勢，且采用該方法可以大大縮短稱量時間，20秒以內即可完成，從而有效提高了稱量衣物重量的效率。
[0033]進一步地，如圖1所示，在第一加速步驟SI和第二加速步驟S3之間，還包括檢測判斷步驟S2，檢測判斷步驟S2具體為:第一加速步驟SI完成后，檢測永磁電機8的轉速是否穩(wěn)定在第一轉速如果是，則開始進行第二加速步驟S3 ;如果不是，則繼續(xù)進行第一加速步驟SI。具體應用中，可通過轉速傳感器或其他測速儀器進行實時檢測永磁電機8的轉速，并將測得的數據信息反饋回控制系統(tǒng)中的單片機，控制系統(tǒng)中的單片機可根據反饋回的數據信息進行分析判斷第一加速步驟SI完成后永磁電機8的第一轉速W1是否穩(wěn)定。通過該檢測判斷步驟S2的設置，可有效確保進入第二加速步驟S3前，永磁電機8的轉速是穩(wěn)定的，從而有效保證稱重結果的準確可靠性。
[0034]優(yōu)選地，如圖1所示，第一加速步驟SI中，永磁電機8從靜止加速至第一轉速W1的過程中是以恒定轉矩T進行加速的。即第一加速步驟SI和第二加速W2步驟S3通過恒定轉矩T進行加速的，這樣，一方面可簡化控制系統(tǒng)的軟件設計、電路設計復雜度，另一方面可避免從第一加速步驟SI向第二加速步驟S3過渡時永磁電機8產生波動現象，從而利于保證永磁電機8運轉的穩(wěn)定可靠性，進而利于提高稱重測量結果的準確可靠性。
[0035]具體地，預定時間h由控制系統(tǒng)中單片機上的時鐘計時模塊進行測量控制，由于單片機上時鐘計時模塊的設置只是軟件上的編程設置，故，可利于簡化硬件系統(tǒng)的結構復雜度，并可使預定時間h的控制易于實現；且由于單片機的時鐘計時模塊具有靈活性、抗干擾能力強、可靠性高等特點，故，利于提高計時的準確性。
[0036]優(yōu)選地，關系參照體系為負載消耗電量與負載重量的關系對照表或關系曲線圖。關系對照表或關系曲線圖具體可根據實驗數據進行繪制。
[0037]具體地，如圖1所示，負載消耗電量Q的計算公式為:負載消耗電量Q=第一電量值Q1X第一權重系數K1+第二電量值Q2X第二權重系數K2，即Q=Q1 XKJQ2 XK2，其中，第一權重系數K1和第二權重系數K2均大于O且小于1，且第二權重系數K2大于第一權重系數K1。具體應用中，第一權重系數K1和第二權重系數K2可根據經驗數值進行近似取值，即第一權重系數K1和第二權重系數K2均設為固定值并預先設置于控制系統(tǒng)中，如第一權重系數K1設為0.3時,第二權重系數K2設為0.7 ;或者第一權重系數K1設為0.4時,第二權重系數K2設為0.6。
[0038]作為第一權重系數K1和第二權重系數K2的一種精確計算方法，第一權重系數K1由預定時間h、第一轉速W1、第二轉速W2和永磁電機8的轉矩系數Kt共同決定；第二權重系數K2由永磁電機8從第二轉速W2自由減速至第一轉速W1的減速時間t2、第一轉速W1、第二轉速^和永磁電機8的反電勢系數Ke共同決定。
[0039]具體地，第一權重系數K1的精確計算過程為:第二加速步驟S3中，永磁電機8由第一轉速W1以恒定轉矩T加速預定時間h至第二轉速W2,依據電機的運動方程
【權利要求】
1.一種永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，其特征在于:包括如下步驟: 預設步驟:預先在滾筒洗衣機的控制系統(tǒng)中單片機上設置第一轉速、預定時間和永磁電機負載消耗電量與負載重量的關系參照體系； 第一加速步驟:由所述單片機控制永磁電機啟動并使所述永磁電機從靜止加速至所述第一轉速； 第二加速步驟:由所述單片機控制所述永磁電機以一恒定轉矩運行所述預定時間，使所述永磁電機加速至第二轉速，并測量記錄該加速步驟中產生的第一電量值； 減速步驟:由所述單片機控制停止驅動永磁電機，使永磁電機自由減速，并測量記錄所述永磁電機從所述第二轉速減速至所述第一轉速過程中產生的第二電量值； 確定結果步驟:由所述單片機根據所述第一電量值和所述第二電量值計算出永磁電機的負載消耗電量，將計算得的所述負載消耗電量與所述關系參照體系進行比較，并確定出衣物的重量。
2.如權利要求1所述的滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，其特征在于:在所述第一加速步驟和所述第二加速步驟之間，還包括檢測判斷步驟，所述檢測判斷步驟具體為:第一加速步驟完成后，檢測永磁電機的轉速是否穩(wěn)定在所述第一轉速，如果是，則開始進行第二加速步驟；如果不是， 則繼續(xù)進行第一加速步驟。
3.如權利要求1或2所述的滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，其特征在于:所述第一加速步驟中，所述永磁電機從靜止加速至所述第一轉速的過程中以所述恒定轉矩進行加速。
4.如權利要求1所述的滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，其特征在于:所述預定時間由所述控制系統(tǒng)中所述單片機上的時鐘計時模塊進行測量控制。
5.如權利要求1或2或4任一項所述的滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，其特征在于:所述負載消耗電量的計算公式為:所述負載消耗電量=所述第一電量值X第一權重系數+所述第二電量值X第二權重系數，其中，所述第一權重系數和所述第二權重系數均大于O且小于1，且所述第二權重系數大于所述第一權重系數。
6.如權利要求5所述的滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法，其特征在于:所述第一
τ, K,T, 2Ke權重系數的計算公式為=K1=~^;所述第二權重系數的計算公式為:K2，其
W^y — W1W0 + W1中，K1為所述第一權重系數，K2為所述第二權重系數，Kt為所述永磁電機的轉矩系數，Ke為所述永磁電機的反電動勢系數，W1為所述第一轉速，W2為所述第二轉速。
7.—種永磁電機滾筒洗衣機，包括機體、設于所述機體一側壁的機門、設于所述機體內的盛水筒、穿設于所述盛水筒上的進水管、穿設于所述盛水筒上的出水管、設于所述盛水筒內的盛衣筒、設于所述機體內用于帶動所述盛水筒與所述盛衣筒轉動的減速傳動機構、用于驅動所述減速傳動機構運轉的永磁電機和用于控制該滾筒洗衣機運行的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括用于實現如權利要求1至6任一項所述的永磁電機滾筒洗衣機自動稱量衣物重量的方法的單片機。
8.如權利要求7所述的永磁電機滾筒洗衣機，其特征在于:所述減速傳動機構為帶傳動機構，其包括主動帶輪、從動帶輪和環(huán)設于所述主動帶輪與所述從動帶輪上的傳動帶，所述主動帶輪安裝于所述永磁電機的輸出軸上，所述從動帶輪通過一驅動轉軸固定連接所述盛衣筒。
9.如權利要求7所述的永磁電機滾筒洗衣機，其特征在于:所述進水管穿設于所述盛水筒的頂部，所述出水管穿設于所述盛水筒的底部。
10.如權利要求9所述的永磁電機滾筒洗衣機，其特征在于:所述出水管上設有排水栗。
【文檔編號】D06F39/00GK103741430SQ201310456464
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權日:2013年9月29日
【發(fā)明者】付彥超, 胡任之 申請人:佛山市威靈電子電器有限公司