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技術 洗濯機の水位調節装置

出願人 三星電子株式会社
発明者 朴在源張鳳安崔明貴
出願日 1998年4月13日 (20年11ヶ月経過) 出願番号 1998-101361
公開日 1999年6月29日 (19年8ヶ月経過) 公開番号 1999-169593
状態 拒絶査定
技術分野 洗濯一般
主要キーワード 水位感知センサー ブリッチ 制御流れ図 水位調節装置 作用圧力 引張り側 デジタルポート 水位値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年6月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

出力の線形性優秀半導体型水位センサーを用いて水位調節装置を具現するので、正確に水位を制御することができる洗濯機の水位調節装置を提供する。

解決手段

半導体からなり印加される電圧に伴って内部抵抗値を変化させて洗濯槽の水位を感知する半導体型水位センサー60と;前記半導体型水位センサー60に電源を供給する電源部61と;前記半導体型水位センサー60の出力を増幅する増幅部70と;前記増幅部70の出力信号が入力されて水位を判断して水位を制御する制御部25と;前記制御部25の制御信号によって給水バルブ34を開閉させる給水バルブ駆動部35と;前記制御部25の制御信号によって排水バルブ36を開閉させる排水バルブ駆動部45と;水槽の水位が設定水位に到達した場合に前記制御部25の制御信号に伴って洗濯機を駆動させる洗濯機の動作部55と;からなることを特徴とする。

概要

背景

洗濯機モーター動力源として回転羽また撹拌羽を回転させて水流を発生させ、この水流が洗濯物に衝撃を加えて洗濯物を洗濯する装置である。

一般的に洗濯機には、水槽に供給される水の水位感知するための水位センサーが備わる。図1は、このような従来の水位センサーを備える洗濯機の水位調節装置を示す。

図1に示した通り、従来の水位センサーは、並列に繋がったインバータ11,12、コイル13および抵抗Rと、前記インバータ11,12、コイル13および抵抗Rの入出力端の間に繋がったキャパシタC1,C2と、前記インバータ11の出力端直列に繋がったインバータ14とからなる。

コイルは、水位による圧力変化によって可変するインダクタンスを有し、このようなコイルが用いられた従来の水位センサーに水位変動による圧力変化に伴う可変周波数を有する水位感知信号を出力するようになる。

前記の従来の水位センサーの動作に関して説明すると、先ず洗濯機の水槽に水が供給されると洗濯槽内の水位が高くなり、圧力に従って変形を起こす装置であるダイアフラム(Diaphragm) に圧力を加える。前記ダイアフラムは作用圧力が高くなることに伴ってこれに比例して隔膜が変形し、作用圧力が除去されると隔膜が本来の状態に復帰するので、圧力に反応して、コイル13が繋がっているダイアフラムの変形に伴ってコイル13が反応するようになっている。従って、前記ダイアフラムが変形されるとコイル13に加わる磁場が変化を起こすようになり、このような磁場の変化はコイルのインダクタンス値を変化させる。インダクタンス値が変わるとLC発振回路共振周波数が変化し、前記共振周波数(f)は、下記式により算出される。

概要

出力の線形性優秀半導体型水位センサーを用いて水位調節装置を具現するので、正確に水位を制御することができる洗濯機の水位調節装置を提供する。

半導体からなり印加される電圧に伴って内部抵抗値を変化させて洗濯槽の水位を感知する半導体型水位センサー60と;前記半導体型水位センサー60に電源を供給する電源部61と;前記半導体型水位センサー60の出力を増幅する増幅部70と;前記増幅部70の出力信号が入力されて水位を判断して水位を制御する制御部25と;前記制御部25の制御信号によって給水バルブ34を開閉させる給水バルブ駆動部35と;前記制御部25の制御信号によって排水バルブ36を開閉させる排水バルブ駆動部45と;水槽の水位が設定水位に到達した場合に前記制御部25の制御信号に伴って洗濯機を駆動させる洗濯機の動作部55と;からなることを特徴とする。

目的

本発明は前記の問題点を解決するためのもので、出力の線形性が優秀な半導体型水位センサーを用いて水位調節装置を具現するので、正確に水位を制御することができる洗濯機の水位調節装置を提供することにその目的がある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

半導体からなり印加される電圧に伴って内部抵抗値を変化させて洗濯槽水位感知する半導体型水位センサーと;前記半導体型水位センサーに電源を供給する電源部と;前記半導体型水位センサーの出力を増幅する増幅部と;前記増幅部の出力信号が入力されて水位を判断して水位を制御する制御部と;前記制御部の制御信号によって給水バルブ開閉させる給水バルブ駆動部と;前記制御部の制御信号によって排水バルブを開閉させる排水バルブ駆動部と;水槽の水位が設定水位に到達した場合に前記制御部の制御信号に伴って洗濯機を駆動させる洗濯機の動作部と;からなることを特徴とする洗濯機の水位調節装置

請求項2

前記半導体型水位センサーは、内部に薄い薄膜からなるダイアフラムを設け、前記ダイアフラムには、四つの可変抵抗ブリッチの形態に設けられることを特徴とする請求項1記載の洗濯機の水位調節装置。

請求項3

前記半導体型水位センサーは、前記ダイアフラムに加わった圧力に比例して線形的な出力特性を示すことを特徴とする請求項2記載の洗濯機の水位調節装置。

技術分野

0001

本発明は、洗濯機水位調節装置に関し、より詳しくは出力の線形性優秀半導体型水位センサーを用いて正確に水位を制御することができる洗濯機の水位調節装置に関する。

背景技術

0002

洗濯機はモーター動力源として回転羽また撹拌羽を回転させて水流を発生させ、この水流が洗濯物に衝撃を加えて洗濯物を洗濯する装置である。

0003

一般的に洗濯機には、水槽に供給される水の水位を感知するための水位センサーが備わる。図1は、このような従来の水位センサーを備える洗濯機の水位調節装置を示す。

0004

図1に示した通り、従来の水位センサーは、並列に繋がったインバータ11,12、コイル13および抵抗Rと、前記インバータ11,12、コイル13および抵抗Rの入出力端の間に繋がったキャパシタC1,C2と、前記インバータ11の出力端直列に繋がったインバータ14とからなる。

0005

コイルは、水位による圧力変化によって可変するインダクタンスを有し、このようなコイルが用いられた従来の水位センサーに水位変動による圧力変化に伴う可変周波数を有する水位感知信号を出力するようになる。

0006

前記の従来の水位センサーの動作に関して説明すると、先ず洗濯機の水槽に水が供給されると洗濯槽内の水位が高くなり、圧力に従って変形を起こす装置であるダイアフラム(Diaphragm) に圧力を加える。前記ダイアフラムは作用圧力が高くなることに伴ってこれに比例して隔膜が変形し、作用圧力が除去されると隔膜が本来の状態に復帰するので、圧力に反応して、コイル13が繋がっているダイアフラムの変形に伴ってコイル13が反応するようになっている。従って、前記ダイアフラムが変形されるとコイル13に加わる磁場が変化を起こすようになり、このような磁場の変化はコイルのインダクタンス値を変化させる。インダクタンス値が変わるとLC発振回路共振周波数が変化し、前記共振周波数(f)は、下記式により算出される。

0007

0008

この際、発生される共振周波数の範囲は、およそ26kHzから19kHzまでの範囲である。

0009

前記式により測定された共振周波数(f)はマイコンに入力される。給水が始まると現在の水位の水圧に伴ってコイルのインダクタンスが変化するようになる。水圧が高くなるとコイルのインダクタンスは大きくなり、逆に水圧が低くなるとコイルのインダクタンスは小さくなる。従って、水圧が高くなると周波数(f)は低くなり、水圧が低くなると周波数(f)は高くなる。

0010

前記のような水槽の水位の変化に伴う周波数(f)信号はマイコン20に入力される。マイコン20は、入力された周波数(f)値をカウントしてそのカウントの値を一定周期ごとに貯蔵する。つまり、先に貯蔵されているカウント値と現在のカウント値を比べて水位を認識する。

0011

洗濯水使用者が設定した水位になると、マイコンは給水が完了されたと判断して給水バルブ締める。排水過程でも前述のようにマイコン20は水位センサーから入力される周波数(f)信号に伴って排水水位を認識して排水が完了されると排水バルブを締める。

0012

図2は、従来の洗濯機の水位センサーの特性図である。図2に示した通り、前記の従来の水位感知センサーの共振周波数はおよそ26kHzから19kHzまでの範囲を有することにおいて、水槽に水がない状態では水位センサーの出力周波数26kHz(水圧、0mmH2O)であり、水槽に水が漲る程度の状態では水位センサーの出力周波数は21kHz(水圧、およそ600mmH2O)と設定された。

0013

ところが、図2のa区間に示した通り、前記従来の水位センサーでは水圧60mmH2Oから100mmH2Oの間に出力周波数値を全部同一に表す不感帯域がある。従って、この区間では水位センサーが水位を同一値として感知するので、正確な水位感知をすることができない。

0014

また、従来の洗濯機の水位感知装置では、ダイアフラムの変形がコイルに伝達されるために互いに機械的な構成が設けられるので、装置の反復耐久性が低下して水位感知をすることにおいて偏差が大きいのみならず、その出力帯域で前述したように部分的に不感帯域が存在するので、出力がすべての帯域線形的に現われない。その結果、正確な水位の感知が難しいし、雑音などにより出力値信頼性が下がる問題点があった。

発明が解決しようとする課題

0015

本発明は前記の問題点を解決するためのもので、出力の線形性が優秀な半導体型水位センサーを用いて水位調節装置を具現するので、正確に水位を制御することができる洗濯機の水位調節装置を提供することにその目的がある。

0016

前記の目的を達成するための本発明に従う洗濯機の水位調節装置は、半導体からなり印加される電圧に伴って内部抵抗値を変化させて洗濯槽の水位を感知する半導体型水位センサーと;前記半導体型水位センサーに電源を供給する電源部と;前記半導体型水位センサーの出力を増幅する増幅部と;前記増幅部の出力信号が入力されて水位を判断して水位を制御する制御部と;前記制御部の制御信号によって給水バルブを開閉させる給水バルブ駆動部と;前記制御部の制御信号によって排水バルブを開閉させる排水バルブ駆動部と;水槽の水位が設定水位に到達した場合に前記制御部の制御信号に伴って洗濯機を駆動させる洗濯機の動作部と;からなる。ここに、前記半導体型水位センサーは線形的出力特性を有する。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳しく説明する。

0018

図3は、水圧が半導体水位センサー60に圧力を加えることを概略的に示したものである。図3を参照すると、洗濯槽100がホース101を通じて水位センサー60と繋がって洗濯槽内の水圧がセンサーに影響を及ぼすように設けられているので、水圧に伴って可変されたセンサー60の出力信号が洗濯機の制御部に印加されて全体的な水位調節ができる。このような構成要素の取付け位置は当業者により変形実施ができる。

0019

図4は、本発明に伴う洗濯機の水位調節装置の全体回路図である。図4に示した通り、本発明に伴う洗濯機の水位調節装置は、洗濯機の水槽に加わる水の水位を感知する半導体型水位センサー60、前記半導体型水位センサー60に電源を供給する定電源(電源部)61、前記半導体型水位センサー60の出力を増幅する増幅部70、前記増幅部70の出力信号が入力されて水位を判断して水位を制御するマイコン(制御部)25、前記マイコン25の制御に伴って給水バルブ34を開閉させる給水バルブ駆動部35、前記マイコン25の制御に伴って排水バルブ36を開閉させる排水バルブ駆動部45、および水槽の水位が設定水位に到達した場合に前記マイコン25の制御信号に伴って洗濯機を駆動させる洗濯機の動作部55を備える。

0020

以下、本発明に設けられた半導体型水位センサー60に関して説明する。前記半導体型水位センサー60は、変形が発生すると抵抗値が変化する圧電抵抗効果(Piezo−resistance effect) を応用した半導体型圧力センサーとして、本実施の形態では水位に伴う水圧の変化を電圧信号に出力するように設計され、その形成過程は次の通りである。

0021

先ず、シリコン基板の裏面をエッチングして変形を受ける部分であるダイアフラムを設けることにおいて、前記ダイアフラムは圧力を受け易いように薄い薄膜からなる。そして、前記ダイアフラムでは加わる応力変化に伴って抵抗値が変化する四つの抵抗を配置して図4図面符号60に示したようにブリッジ回路を設ける。このような四つの抵抗の抵抗値は圧力が加わらない状態ですべて同一な値を有するように設計され、水圧の変化に伴ってその抵抗値が可変される。ここに抵抗R1,R3はダイアフラムの引張り側に設けられてその抵抗値が増加し、他の抵抗R2,R4はダイアフラムの圧縮側に設けられて抵抗値が減少されるように配置される。

0022

このような過程をより詳しく説明すると、次の通りである。図3に示した通り、前記半導体型水位センサー60に洗濯槽100に満ちている水の圧力がホース101を通じて伝達されると、内部のダイアフラム62には変形により部分的に引張りおよび圧縮が発生するようになる。そうすると、抵抗R1,R3はダイアフラムの引張り側に配置されてその抵抗値が増加し、抵抗R2,R4はダイアフラムの圧縮側に配置されてその抵抗値が減少する。従って、圧力変化に伴う抵抗R1,R3の抵抗値の変化量を‘+ΔR’とすれば、抵抗R2,R4の抵抗値の変化量は‘−ΔR’となる。このように圧力の変化に伴って抵抗値が変化すると、定電源61により水位センサー60に流れた電流値が変化して出力電圧が変る。この際、前記すべての内部素子が半導体の内部に集積化されて製造されるので、センサーの出力精密度が高いのみならず、その線形性が良好な特性を有する。従って、本実施の形態でセンサーの出力電圧も図5に示した通り、Y=AX+Bの形式を有する1次関数的な出力を現すようになり、ダイアフラムの変形に比例する線形的な出力 (Linear output) を得ることができる。

0023

このような水位センサー60の出力電圧は増幅部70により増幅される。前記増幅部70は一般的な計測用増幅器(Instrumentation Amplifier) として、三つの演算増幅器OP1,OP2,OP3と七つの抵抗素子R5〜R11とからなり、第1演算増幅器OP1の非反転端子に入力された電圧V1と第2演算増幅器OP2の非反転端子に入力された電圧V2との間の電圧差を増幅して第3演算増幅器OP3の出力端に出力電圧V0を出力する。図5に示した通り、本実施の形態に伴う出力電圧は0.2ボルトから4.5ボルトまでの範囲を有する。

0024

図6は、本発明に伴う洗濯機の水位調節装置の制御流れ図である。前記図6を参照して水位調節装置の制御流れを説明すると、次の通りである。先ず、洗濯機の水槽の水位を設定することにおいて、自動設定をするか、もしくは、使用者による水位設定をするかに関し、マイコン25が判断する(S10)。

0025

前記段階(S10)で水位の自動設定と判断されると、マイコン25は洗濯物の重さを感知する(S20)。洗濯物の重さが感知されるとマイコン25は感知された洗濯物の重さに伴って水槽の水位を設定する(S30)。しかしながら、段階(S10)で自動設定がないと、使用者が入力部(未図示)を通じて求める水位を設定する(S11)。

0026

水位設定(S30)が済むと、マイコン25は給水バルブ駆動部35を駆動させて給水バルブ34を開いて洗濯機の水槽に給水をする(S40)。水槽に水が満ちるとマイコン25は半導体型水位センサー60を用いて水槽の水位を感知する(S50)。水位センサー60の出力信号は増幅部70を通じて増幅された後、マイコン25のアナログデジタルポート(Analogue to Digital port、A/Dport) に印加される。ここに、増幅部70の出力はアナログ電圧値に出力される。

0027

マイコン25は増幅部70が増幅した信号をアナログ/デジタルポート(A/Dport) に入力受けてマイコン25内部のアナログ/デジタル(A/D)変換器を通じてデジタル値に変換し、この変換値で現在の給水された水の水位を判断する(S50)。マイコン25は現在の水位を判断して前記の水位値と予め設定された設定水位値を比べる(S60)。

0028

前記段階(S60)で感知水位値が設定水位値より小さいとマイコン25は現在の水位が設定水位に到達しないと判断し、給水バルブ駆動部35を続く駆動させて給水バルブ34を開放して続く給水をする(S40)。

0029

逆に前記段階(S60)で感知水位値が設定水位値以上であるとマイコン25は現在の水位が設定水位に到達したと判断して給水バルブ駆動部35を停止させて給水バルブ34を閉鎖する(S70)。その後、マイコン25は水槽に水の供給を止って洗濯機動作部55を駆動させて洗濯機を動作させて洗濯過程遂行する(S80)。

0030

マイコン25は排水される水位を感知して排水が完了されたことを判断する(S110)。排水は完了されないとマイコン25は排水バルブ36を続く開いておく、排水が完了されるとマイコン25は排水バルブ駆動部45を駆動させて排水バルブ36を閉鎖する。

発明の効果

0031

以上のように、本発明に伴う洗濯機の水位調節装置は洗濯機の水位センサーに半導体型圧力センサーを用いるので、ダイアフラムの変形に比例した線形的な出力特性を現して、洗濯槽内の水位を感知する際、従来のような不感帯域が存在しないで正確に水位を感知する。

図面の簡単な説明

0032

図1従来の水位センサーを備える洗濯機の水位装置を示すものである。
図2従来の洗濯機の水位センサーの特性図である。
図3水圧が半導体型水位センサーに圧力を加えることを概略的に図示したものである。
図4本発明に伴う洗濯機の水位調節装置の回路図である。
図5本発明に伴う洗濯機の半導体型水位センサーの特性図である。
図6本発明に伴う洗濯機の水位調節装置の制御方法を示す流れ図である。

--

0033

25マイコン(制御部)
34給水バルブ
35 給水バルブ駆動部
36排水バルブ
45 排水バルブ駆動部
55洗濯機動作部
60半導体型水位センサー
61 定電源(電源部)
62ダイアフラム
70増幅部
R1可変抵抗
R2 可変抵抗
R3 可変抵抗
R4 可変抵抗

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