洗衣机脱水控制方法和装置

摘要

本发明提出洗衣机脱水控制方法和装置，在脱水开始时，采集加速度数据；根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值；当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。本发明可以解决传统洗衣机脱水控制方法和装置的不足之处，使洗衣机获得更好的平衡性和脱水性能。

权利要求

1.洗衣机脱水控制方法，包括以下步骤：

在脱水开始时，采集洗衣机外桶的加速度数据；

根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；

判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值；

当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；

当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

2.根据权利要求1所述洗衣机脱水控制方法，其中，控制电机驱动电路中止电机的操作，还包括以下步骤：判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后，重新启动脱水。

3.根据权利要求1或2所述洗衣机脱水控制方法，其中，所述位移限定值在不同的脱水控制阶段设定为不同的数值。

4.洗衣机脱水控制装置，包括：

电机驱动电路，用于驱动电机；

电机，用于驱动洗衣机转动；

加速度计，固定在洗衣机外桶上，测量洗衣机的振动并将采集到的加速度数据反馈给微处理器；

电机转速反馈电路，获得洗衣机电机的当前转速，并将当前转速传送给微处理器；

微处理器，根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

5.根据权利要求4所述洗衣机脱水控制装置，其中，微处理器包括：数据采集单元，采集加速度数据以及洗衣机当前转速；

计算单元，根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；

控制单元，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

6.根据权利要求5所述洗衣机脱水控制装置，其中：

控制单元在控制电机驱动电路中止电机的过程中，还判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后，重新启动脱水。

7.根据权利要求4或5或6所述洗衣机脱水控制装置，其中，所述位移限定值在不同的脱水控制阶段设定为不同的数值。

8.一种用于洗衣机脱水控制的微处理器，包括：

数据采集单元，采集洗衣机外桶的加速度数据以及洗衣机当前转速；

计算单元，根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；

控制单元，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

9.根据权利要求8所述用于洗衣机脱水控制的微处理器，其中：控制单元在控制电机驱动电路中止电机的过程中，还判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后重新启动脱水。

说明书

洗衣机脱水控制方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及家用洗衣机，尤其是洗衣机脱水控制方法和装置，适用于对洗衣机的外桶的振动进行测量和控制。

背景技术

[0002] 洗衣机的脱水过程是洗涤中的重要过程，如果控制不好可能会造成机器撞桶、剧烈晃动、移位甚至造成危险事故；另一方面如果不脱水，衣物又将无法得到甩干。因此如何既能获得较好的脱水性能又能保持机器的稳定，一直是业内的一个难题。

[0003] 通常我们把桶内衣物分布不均匀的情况称为不平衡。传统的洗衣机脱水控制方法需要有一个特殊的脱水阶段(90rpm左右)，通过测量电机的转速差来模拟计算桶内的不平衡量，然后在随后的脱水过程中不再测量和计算不平衡量，并根据已测得的不平衡量的大小决定所能达到的最高转速。

[0004] 但是，这种方法是非实时的，在特殊阶段测得的不平衡量并不能代表整个脱水过程中不断变化的不平衡量；同时由于采样时间较长，导致机器将不能够对采样过程中发生的撞桶做出及时的反应；另外由于不是直接测量桶的位移，导致测量计算所得的不平衡量误差很大。

发明内容

[0005] 本发明可以解决传统洗衣机脱水控制方法和装置的不足之处，使洗衣机获得更好的平衡性和脱水性能。

[0006] 根据本发明的一方面，提出一种洗衣机脱水控制方法，包括以下步骤：在脱水开始时，采集加速度数据；根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值；当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

[0007] 进一步，控制电机驱动电路中止电机的操作，还包括以下步骤：判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后重新启动脱水。

[0008] 进一步，位移限定值在不同的脱水控制阶段设定为不同的数值。

[0009] 根据本发明的另一方面，还提出一种洗衣机脱水控制装置，包括：电机驱动电路，用于驱动电机；电机，用于驱动洗衣机转动；加速度计，固定在洗衣机外桶上，测量洗衣机的振动并将采集到的加速度数据反馈给微处理器；电机转速反馈电路，获得洗衣机电机的当前转速，并将当前转速传送给微处理器；微处理器，根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

[0010] 进一步，微处理器包括：数据采集单元，采集加速度数据以及洗衣机当前转速；计算单元，根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；控制单元，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

[0011] 进一步，控制单元在控制电机驱动电路中止电机的过程中，还判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后，重新启动脱水。

[0012] 进一步，位移限定值在不同的脱水控制阶段设定为不同的数值。

[0013] 根据本发明的另一方面，还提出一种用于洗衣机脱水控制的微处理器，包括：数据采集单元，采集加速度数据以及洗衣机当前转速；计算单元，根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移；控制单元，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

[0014] 进一步，控制单元在控制电机驱动电路中止电机的过程中，还判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后重新启动脱水。

[0015] 本发明提供了一种洗衣机脱水控制方法和装置，在脱水的过程中全程监控外桶的振动加速度，实时动态地调整电机的转速。能够实时测量和控制洗衣机外桶的振动、减少不平衡量的测量误差以实现精准控制、防止洗衣机撞桶并能在撞桶时作出及时的反应、使脱水最大可能地达到最大速度并缩短脱水时间。

附图说明

[0016] 图1为本发明的洗衣机脱水控制装置结构图。

[0017] 图2为本发明的洗衣机脱水控制装置的脱水控制流程图。

[0018] 图3为本发明的脱水曲线及其相应的转速控制曲线示意图。

具体实施方式

[0019] 图1为本发明洗衣机脱水控制装置结构图。在洗衣机控制板上包括微处理器2、电机驱动电路3、电机转速反馈电路5以及其他电路，具体连接关系为：微处理器2分别与加速度计1、电机驱动电路3、电机转速反馈电路5相连，电机4分别与电机驱动电路3、电机转速反馈电路5相连。

[0020] 下面将结合附图具体说明各个电路的连接关系以及工作原理。

[0021] 电机驱动电路3用于驱动电机。

[0022] 电机4用于驱动洗衣机转动。

[0023] 加速度计1固定在洗衣机外桶上，用于测量机器的振动并将采集到的加速度数据反馈给微处理器2。

[0024] 电机转速反馈电路5获得洗衣机电机4的当前转速，并将当前转速传送给微处理器2。当前转速是指洗衣机在某一时刻的实际转速。

[0025] 微处理器2根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。

[0026] 在同等条件下，如果桶内的不平衡越大则转动时外桶的位移也会越大。所以对于每一台机器而言，为保证机器安全，需要规定一个允许的最大位移，这里称其为位移限定值a。在整个脱水控制中，可以将脱水过程划分为各个脱水控制阶段，位移限定值在不同的脱水控制阶段设定为不同的数值。

[0027] 根据家用洗衣机的结构特性，为防止将目标转速设定为共振点转速的一个速度值，需要设定一个安全转速c，通常在200-350RPM之间。

[0028] 目标转速是指微处理器在调控电机的时候，设定的希望能够达到的转速，这是一个变量值。

[0029] 最大转速是指根据洗衣机的机型、用户设定的脱水转速确定下来的最大的转速。用户设定后，该数值即确定了。在实际的脱水过程中，微处理器会根据桶内的负载情况进行动态调整实际的转速，即洗衣机的实际转速不会大于最大转速。

[0030] 本发明通过在脱水的过程中全程监控外桶的振动加速度，实时动态地调整电机转速，可以解决传统洗衣机脱水控制方法的不足之处，使洗衣机获得更好的稳定性和脱水性能。

[0031] 本发明中微处理器中的脱水控制软件模块按照功能可以分为数据采集单元、计算单元以及控制单元，下面将具体说明。

[0032] 数据采集单元，采集加速度数据以及洗衣机当前转速。本发明能够实时采集加速度数据，并计算出洗衣机外桶的位移。由于是直接测量外桶的振动，能够更准确地反映出桶内的不平衡量的大小，从而减少不平衡量的测量误差。

[0033] 计算单元，用于根据获得的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移。在同等条件下，如果桶内的不平衡越大则转动时外桶的位移也会越大。所以对于每一台机器而言，为保证机器安全，需要规定一个允许的最大位移，这里称其为位移限定值a。所述位移限定值在不同的脱水控制阶段设定为不同的数值。

[0034] 控制单元，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，当位移未超过位移限定值时，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果未达到，则控制电机驱动电路增加目标转速，如果已达到最大转速，则保持当前转速直到脱水结束；当位移超过位移限定值时，判断当前转速是否超过设定的安全转速，如果未超过设定的安全转速，控制电机驱动电路中止电机；如果超过设定的安全转速，控制电机驱动电路减少目标转速并继续脱水。可以控制洗衣机外桶的振动、防止洗衣机撞桶并能在撞桶时作出及时的反应，从而实现精准控制。

[0035] 下面对于控制单元在不同阶段执行的控制情况进行具体说明。

[0036] 对于位移未超过位移限定值的情况，说明机器振动较小，即滚桶内部的不平衡比较小，可以继续驱动电机增加转速，因此，在洗衣机外桶的当前转速未达到设定的最大转速时，控制单元控制电机驱动电路3增加电机4的目标转速，从而在保证洗衣机获得更好的稳定性时，使脱水最大可能地达到最大速度并缩短脱水时间。此后，控制单元判断是否到达脱水结束时间，如果已到达，则结束脱水，否则继续采样当前洗衣机的外桶转速和加速度数据。而对于洗衣机外桶的当前转速达到设定的最大转速的情况，则控制单元直接执行上述的判断过程。

[0037] 在检测到位移超过位移限定值时，根据获取的当前转速来决定是要中止电机还是要减速。具体地，在位移超过位移限定值且洗衣机外桶的当前转速超过设定的安全转速时，本发明采取了减速处理的方式，控制电机驱动电路3减少电机4的目标转速，这样可以节省重新脱水的时间。在减速处理后，继续启动脱水过程。

[0038] 在位移超过位移限定值且洗衣机外桶的当前转速未超过设定的安全转速时，一般来讲此时的不平衡都会比较大，控制单元控制电机驱动电路3中止电机4以保护机器。此后，控制单元还判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果是，结束流程，否则增加脱水尝试次数后重新启动脱水。

[0039] 传统的脱水控制方法是在低速时(90RPM左右)检测完不平衡的情况后，直接设定一个最大的脱水转速。这样处理的缺点在于：不能实时地反映桶内的不平衡情况。因为在脱水的过程中，负载因为含水率的下降，不平衡量可能会减小；另一方面，负载可能因为打结的原因造成不平衡量增加，传统的方法则不能体现出这种变化，更无法对这种变化进行控制。

[0040] 本发明可以动态调整电机转速。如果发现桶内的负载由于水分被甩出来后，不平衡减小了，可以逐步地提高脱水转速，使脱水尽可能的达到所允许的最大转速，可以有效地提高脱水性能。反之，如果在脱水的过程中不平衡超过限定了，可以通过减速控制来最快的消除不平衡以节省重新脱水的时间，另一方面，如果不平衡一直存在也可以通过中止电机来保护机器。

[0041] 图2为本发明的洗衣机脱水控制装置的脱水控制流程图。

[0042] 在步骤S1，开始脱水，微处理器2驱动电机转动。

[0043] 在步骤S2，微处理器2通过电机转速反馈电路5采样洗衣机外桶的当前转速，当前转速是指洗衣机在某一时刻的实际转速。通过加速度计1采样洗衣机外桶的加速度数据。

[0044] 在步骤S3，微处理器2根据采集到的加速度数据计算出洗衣机外桶的位移。

[0045] 在步骤S4，判断洗衣机外桶的位移是否超过位移限定值，如果是，继续步骤S9，否则继续步骤S5。

[0046] 在步骤S5，判断洗衣机外桶的当前转速是否达到设定的最大转速，如果否，则继续步骤S6，否则跳过步骤S6，直接执行步骤S7。

[0047] 在步骤S6，微处理器2控制电机驱动电路增加目标转速xRPM(b)，并继续执行步骤S7。根据设定转速确定下一阶段的目标转速的增加值xRPM(b)，所执行的加速过程是渐进式的。目标转速是指微处理器在调控电机的时候，设定的希望能够达到的转速，这是一个变量值。

[0048] 在步骤S7，微处理器2还判断是否到达脱水结束时间，如果是，结束流程，否则继续从步骤S2开始执行。

[0049] 在步骤S8，微处理器2控制电机驱动电路减少电机的目标转速xRPM(b)，跳转到步骤S2。

[0050] 在步骤S9，电机转速反馈电路5已将洗衣机电机4的当前转速反馈给微处理器2，此时，微处理器2判断当前转速是否超过设定的安全转速c，如果是，执行步骤S8，否则跳转到步骤S10。根据家用洗衣机的结构特性，为防止将目标转速设定为共振点转速的一个速度值，需要设定一个安全转速c，通常在200-350RPM之间。

[0051] 在步骤S10，微处理器2控制电机驱动电路中止电机，继续执行步骤S11。

[0052] 在步骤S11，微处理器2还判断脱水尝试次数是否到达最大设定次数，如果否，则继续步骤S12，如果是则结束脱水。

[0053] 在步骤S12，微处理器2增加脱水尝试次数。

[0054] 图3是本发明的实例化脱水曲线示意图。X轴为时间轴，其刻度仅有演示意义，不表示实际的时间长度；Y轴为桶的转速，其单位RPM的含义是转/分钟。

[0055] 在整个脱水曲线中全程实时地监控外桶的位移，一旦出现位移超过位移限定值a便立即响应处理。如果在安全转速c以下出现位移超过限定值a的情况立即中止电机；反之则将目标转速减速后再次检查。如果位移超过位移限定值a的情况持续存在，则一直减少目标转速直到中止电机为止；如果位移超过位移限定值a的情况在降速处理后消失，则在一段时间后恢复目标转速。

[0056] 图3中有2条曲线，其一目标转速曲线6是没有出现位移超过限定值a的理想状态，在图3中用虚线表示；另一实际转速曲线7则演示了有2处存在位移超过限定值a后的情况，在图3中用实线表示实际转速。共有11个阶段，每个阶段对应不同的目的和处理方法。

[0057] P1：电机从启动到100RPM左右并持续一段时间，这个阶段可以检测出较大的不平衡。

[0058] P2：电机从100RPM左右到200RPM左右并持续一段时间，用于检测比P1阶段小的不平衡。

[0059] P3：电机从200RPM左右上冲到400RPM并迅速回落至100RPM左右，用于检测洗衣机在共振点时的不平衡。

[0060] P4：在P3阶段之后的再一次在100RPM左右检测不平衡，这个阶段用于检测衣物在经历过一次脉冲甩干之后的分布情况。

[0061] P5：从这个阶段开始进入主脱水曲线，如果不出现位移超过位移限定值的情况，当前转速将会被一直调控至设定的目标转速；反之将进入处理状态。主脱水阶段的曲线可以根据外桶的振动大小实时地自动地做出调整。

[0062] P6：在转速上升阶段，检测到位移超过位移限定值a的情况后，将电机的转速降低100RPM左右。

[0063] P7：作出减速调整后等待外桶稳定的阶段。

[0064] P8：位移超过位移限定值a的情况消失后，继续将电机的目标转速提升。

[0065] P9：在达到设定的最大转速后，如果再次检测到位移超过位移限定值a的情况后，将电机的转速降低100RPM左右。

[0066] P10：作出减速调整后等待外桶稳定的阶段。

[0067] P11：位移超过位移限定值a的情况消失后，电机转速恢复到设定的目标转速。

[0068] 本发明中，将整个脱水过程按转速划分为P1到P11多个特定的阶段，且各个阶段的作用不同。在脱水过程的所有阶段都可实现实时采样加速度值并转换为位移，然后与该阶段的位移限定值进行比较和对当前转速进行控制。当然，各个阶段的位移限定值可以设置为不同的数值。在执行脱水曲线的过程中，根据当前转速的不同采取不同的脱水控制方法，即在低速阶段，如果位移超过限定值则中止此次脱水；在高速阶段，如果位移超过限定值则进行降速处理。这里所说的低速是指小于安全转速，高速是指大于等于安全转速。

[0069] 在低速阶段，分为P1平台、P2平台、P3脉冲、P4平台共4个阶段，该部分脱水曲线是相对固定的。而在高速阶段，从P5到P11，该部分脱水曲线不是固定不变的，而是可以根据外桶振动的情况和设定的脱水转速加以调节的。理想状态下，高速阶段的脱水曲线会从P4结束处按设定加速度爬升至设定的脱水转速；如果出现位移超过位移限定值，则降低转速；如果位移减小到位移限定值，则恢复原来的转速，否则继续降低转速。

[0070] 应当指出，如图3所示的脱水曲线及其相应的转速控制，仅是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，只是对脱水曲线和相关控制方法做出若干改进和润饰，比如增减图3所示的P1到P11各脱水阶段、延长或缩短各个阶段的时间、修改各个阶段的转速、模仿动态调节转速的机制等，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。