Способ определения количества белья в машине для обработки белья

Способ определения количества белья в машине для обработки белья

Реферат

 

Во избежание больших конструктивных затрат и для повышения точности при определении количества белья в период фазы разгона, необходимой для эксплуатации барабана со скоростью вращения, требующейся для обработки, при которой центробежная сила не удерживает белье на внутренней поверхности барабана, определяют вращающий момент приводного двигателя барабана. Вращающий момент определяют посредством измерения электрических параметров относительно непосредственно замеренных значений числа оборотов. При использовании системы фазового управления для приводного двигателя во время фазы разгона барабана регистрируют угол фазовой отсечки и определяют его среднее геометрическое, которое является мерой средней мощности приводного двигателя, по которой через генерацию масс и нагрузочный момент партии белья рассчитывают ее массу. 8 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение касается способа определения количества белья в установленном по существу горизонтально и приводимом с помощью универсального двигателя во вращение со скоростями стирки или сушки бельевом барабане с помощью наблюдений за параметрами работы машины для обработки белья.

Подобного рода способы известны из выложенных заявок ФРГ NN 3030491 и 3329345. При этих способах для определения количества белья или зависящего от количества белья количества используемой для стирки воды измеряют время подачи воды между двумя определенными метками уровня в резервуаре для щелочного раствора и отсюда делают вывод о необходимом конечном количестве воды.

Этот метод очень неточный, потому что как господствующее перед электромагнитным клапаном давление воды, так и находящийся в электромагнитном клапане регулятор количества и датчик или датчики уровня воды соответственно имеют допуски, которые в самом неблагоприятном случае могут даже суммироваться.

Кроме того, этот способ определения количества можно использовать только один раз в течение всего процесса обработки белья, а именно, во время первоначальной подачи воды и осуществляемого тем самым смачивания белья.

Для устранения неточностей уже предлагалось определять подаваемое количество воды с помощью водяных часов (выложенная заявка ФРГ N 2921911) или посредством подсчета необходимых во время смачивания белья процессов дозаправки водой (выложенная заявка ФРГ N 3446288).

Не говоря об увеличении затрат на проведение точного определения количества воды или белья, это определение также возможно только один раз во время программы обработки.

Так как дифференцированное определение количества белья может иметь большое значение для выбора и вида выполняемой впоследствии программы обработки, заинтересовались по возможности точным определением количества белья.

Поэтому в основе изобретения лежит задача усовершенствования способа упомянутого вначале типа в отношении точности, не привлекая для этого по возможности никаких дополнительных конструктивных затрат.

В соответствии с изобретением эта задача решается благодаря тому, что во время фазы разгона барабана до вращения барабана с регулируемым числом оборотов в режиме обработки, при котором белье не удерживается центробежными силами на боковой поверхности барабана, определяется вращающий момент приводного двигателя барабана. Вращающий момент барабана является непосредственным отображением созданного загруженным бельевым барабаном нагрузочного момента, который вызывается непосредственно после включения приводного двигателя барабана кратковременным пиком нагрузки по причине высокой инерционности и в ходе дальнейшего протекания процесса за счет подъема партии белья от самой низшей точки барабана в данном случае под воздействием захватов белья внутри бельевого барабана. Различные по объему партии белья вызывают, естественно, различные по величине нагрузочные моменты, которые должны преодолеваться различными по величине приводными моментами.

Тем самым задана непосредственная зависимость приводного момента от движущейся в барабане массы белья. С помощью надлежащего способа вычислений микрокомпьютер может достаточно точно определять из этого величину массы белья.

Дополнительные конструктивные затраты для этого не требуются, так как приводной момент может рассчитываться по электрическим данным системы регулирования двигателя с привлечением присущих двигателю постоянных.

Способ в соответствии с изобретением при использовании системы фазового управления для приводного двигателя может быть усовершенствован предпочтительным образом благодаря тому, что во время фазы разгона барабана непрерывно регистрируется угол фазовой отсечки и определяется его геометрическая средняя величина, которая является мерой средней мощности приводного двигателя, по которой через инерцию массы и нагрузочный момент партии белья рассчитывается ее масса. Мощности вычислительного устройства при обычном использовании микропроцессоров вполне достаточно для решения других задач управления и, ее необходимо устанавливать только с помощью надлежащего программирования.

При этом определение средней величины выступает в качестве базы для вычисления массы партии белья.

В другом предпочтительном варианте реализации способа в соответствии с изобретением в случае использования стиральной машины, которая оснащена устройством для определения количества воды в резервуаре для щелочного раствора, способ отличается информацией о находящемся в резервуаре для щелочного раствора количестве воды, служащей величиной коррекции при расчете массы.

В соответствии с усовершенствованным вариантом осуществления способа в соответствии с изобретением предпочтительным образом могут регистрироваться величины возможных отклонений числа оборотов от заданного значения и учитываться при расчете массы.

Это является преимуществом особенно благодаря тому, что в фазе разгона переворачиваемые в барабане предметы белья могут падать лишь на входящий непосредственно в траекторию падения предметов белья захват и за счет этого может создаваться дополнительный нагрузочный момент.

Если в соответствии с усовершенствованием вышеупомянутого варианта оценивается профиль отклонений числа оборотов (периодический, единичный, плоский, отрывочный и т.д.) и в зависимости от профиля осуществляется совмещение с записанным в памяти признаком характера партии белья (большие, средние, мелкие, гигроскопичные, менее гигроскопичные части белья и т.д.), можно распознавать другие признаки заложенной в бельевой барабан партии белья и использовать для начавшегося процесса обработки.

Особенно предпочтительным образом способ в соответствии с изобретением можно использовать с помощью устройства для определения уровня рабочего напряжения приводного двигателя и эту величину учитывать при расчете массы в качестве величины коррекции.

Благодаря этому могут исключаться неточности, которые могли бы появиться независимо от природы способа измерения в результате колебаний напряжения питающей сети.

Особенно предпочтительным образом способ в соответствии с изобретением можно использовать также в барабанных машинах для сушки белья и в соответствии с усовершенствованным вариантом он может быть выполнен таким образом, что к началу и в ходе процесса сушки многократно определяется вращающий момент приводного двигателя барабана и используется при расчете массы соответствующей партии белья, и что разности соответственно следующих друг за другом результатов расчета являются мерой для определения непосредственно существующей остаточной влажности партии белья.

Благодаря этому можно управлять процессом сушки в зависимости от полученной величины остаточной влажности каким-либо способом и, наконец, при достижении желаемой цели процесс сушки можно прерывать.

С целью дальнейшего повышения точности определения массы белья во время следующей непосредственно за фазой разгона барабана фазы поддержания числа оборотов можно определять средний угол фазовой отсечки устройства регулирования числа оборотов приводного двигателя барабана и использовать эту величину в качестве критерия для учитываемых при определении массы с помощью угла фазовой отсечки фазы разгона тормозных моментов, обусловленных конструкцией машины.

Такие тормозные моменты могут создаваться трением белья, работой деформации ремня привода барабана, трением в опорах и другими причинами, обусловленными конструкцией машины.

Ниже с помощью представленных на чертеже диаграмм и фаз движения барабана поясняются способ в соответствий с изобретением и другие признаки.

На чертежах показаны: фиг. 1 - диаграмма числа оборотов в зависимости от времени продолжительности фазы разгона барабана и последующей фазы поддержания числа оборотов, фиг. 2 - диаграмма нагрузочных моментов в зависимости от возрастающего числа оборотов или от времени продолжительности фазы разгона, и фиг. 3-5 - три различных положения барабана во время фазы разгона.

Способ в соответствии с изобретением используется между моментами времени t0 и t1 в течение фазы A разгона барабана, во время которой число оборотов бельевого барабана возрастает от состояния покоя до числа оборотов обработки п1. Это число оборотов обработки у барабанной стиральной машины обычной конструкции составляет примерно 55 об/мин и используется обычно для перемещения белья во время процесса стирки.

В последующей фазе B поддержания числа оборотов могут определяться величины коррекции, которые получаются из обусловленных конструкцией машины тормозных моментов на барабане. Эта фаза поддержания числа оборотов ограничена метками времени t1 и t2.

Диаграмма на фиг. 2 показывает различные характеристики нагрузочных моментов M_L загруженного бельем барабана в ходе увеличения числа оборотов барабана от 0, например, до 54 об/мин во время фазы A разгона барабана.

В сочетании с представленными на фиг. 3-5 положениями барабана во время фазы A разгона поясняются характеристики нагрузочного момента.

На фиг. 3-5 представлены две различные по величине партии белья. Небольшая партия белья состоит из предметов белья, которые изображены плотным точечным растром. Большая партия белья состоит из суммы предметов белья с плотным точечным растром и расположенных над ними предметов белья с широким точечным растром.

Вначале характеристика нагрузочного момента по возрастающим величинам числа оборотов поясняется на примере небольшой партии белья.

Фиг.3 показывает положение барабана с небольшой партией белья из небольших предметов при неподвижном бельевом барабане. Характеристика нагрузочного момента M_L этой небольшой партии белья изображена штрихпунктирной линией диаграммы. На фиг. 4 барабан повернут на 60^o, что можно распознать на снабженном точкой захвате, и на фиг. 5 барабан повернут еще на 30^o.

Фаза движения между положениями, представленными на фиг.3 и фиг.4, вначале содержит высокий пик нагрузочного момента MLK вскоре после включения приводного двигателя. Он характеризует высокий инерционный момент барабана с бельем, преодолеваемый вначале приводом.

Затем нагрузочный момент вновь резко убывает до величины, которая задана постоянным ускорением барабана. Однако помеченный точкой захват перемещается дальше и поднимает постепенно вверх обозначенную плотным растром партию белья.

Это выражается в медленном нарастании нагрузочного момента согласно штрихпунктирной линии диаграммы на фиг. 2, начиная примерно с 15 об/мин.

Примерно при 40 об/мин помеченный точкой захват достигает положения, представленного на фиг. 5, при котором некоторые находящиеся выше захвата предметы белья теряют перевес и падают, минуя захват, в самое нижнее положение в барабане.

Это отражает верхняя округлая часть штрихпунктирной кривой на диаграмме согласно фиг. 2 примерно при 40 об/мин.

Наконец, при дальнейшем повороте захвата все предметы белья падают и занимают вновь почти такое же положение внутри барабана, как показано на фиг. 3. В результате этого нагрузочный момент вновь снижается почти до минимального значения.

Между тем почти достигается номинальное число оборотов, равное, например, 54 об/мин. Этим заканчивается фаза A разгона барабана (в момент времени t1). При мощном приводном двигателе это продолжается всего 0,5 с.

Большая партия белья вызывает также больший нагрузочный момент. Представленные на фиг. 3-5, помеченные более редкими точками предметы белья дополняют небольшую партию белья с помеченными плотным растром предметами белья до большой в целом партии белья.

Соответственно больше также инерционный момент при включении приводного двигателя, так что вытянутая линия диаграммы на фиг. 2 вначале отклоняется до величины MLG пока приводится во вращение барабан с тяжелой партией белья.

Однако затем момент вращения снижается до величины MLR; при этом положение помеченного точкой захвата вновь находится между представленными на фиг. 3 и фиг. 4 положениями.

Отсюда помеченный точкой захват поднимает партию белья к тем самым увеличивает нагрузочный момент барабана.

В дальнейшем вытянутая линия диаграммы вновь поднимается до величины MLM, которая достигается прежде, чем сколько-нибудь значительное количество белья вновь будет падать через гребень захвата на дно барабана.

Небольшая партия белья образована из в целом более компактного количества белья, которое очень долго удерживается компактным сопровождающим захватом и поднимается высоко, прежде чем отдельные предметы белья будут отделяться и падать вниз.

Это является причиной того, что максимум нагрузочного момента по сравнению с минимумом больше, чем для большой партии белья, и достигается также позже.

Так как в случае большой партии белья части белья отделяются уже тогда, когда одинаково позиционированная небольшая партия белья еще удерживается компактно, поднимаемая общая масса становится меньше.

Поэтому кривая нагрузочного момента большой партии белья проходит более ровно. Кроме того, уже начавшееся разрыхление партии белья уменьшает поднимаемую общую массу настолько, что нагрузочный момент MLR в положениях барабана, в которых нагрузочный момент небольшой партии белья еще возрастает, уже вновь начинает уменьшаться.

Поэтому нагрузочный момент большой партии белья из небольших частей достигает своего максимума MLM прежде, чем нагрузочный момент небольшой партии белья.

Разность между минимумом MLR и максимумом MLM в соответствии с пунктирной линией диаграммы на фиг. 2 для большой партии белья с небольшими частями примерно такая же по величине, как и для небольшой партии белья с небольшими частями, если небольшие части большой партии белья пропорциональны размеру партии белья, как при небольшой партии белья.

Однако если большая партия белья имеет исключительно большие части, тогда разность между минимумом нагрузочного момента MLR и максимумом нагрузочного момента MLM в соответствии с вытянутой линией диаграммы на фиг.3 меньше.

Кроме того, небольшие, предварительно отделяемые из кипы партии белья части могут вызывать в соответствии с пунктирной линией диаграммы на фиг. 2 дополнительно небольшие отклонения MLF нагрузочного момента, если они падают после отделения на идущий следом захват.

При простом перекатывании по кипе белья до дна (оболочки) резервуара для раствора щелочи такие предметы белья вряд ли вызовут обратные действия; однако при попадании на захват погашение их кинетической энергии вызывает дополнительный нагрузочный момент.

Характеристика последовательно устанавливающихся в течение приращений времени или числа оборотов нагрузочных моментов за период фазы разгона может сниматься и анализироваться.

Из сравнения с соответственно накопленными рекомендуемыми величинами более или менее надежно можно определять затем размер партии белья и ее состав.

Если дополнительно подобного рода фазы разгона барабана приводить в различные моменты времени при начале процесса стирки, тогда можно также определить абсорбционную способность партии белья и тем самым вид белья.

Для этого необходимо, чтобы фаза разгона барабана в соответствии с изобретением проходила уже перед смачиванием белья свежей водой.

При сравнении с последующей фазой разгона барабана со смоченным бельем можно непосредственно определять количество удерживаемой в партии белья воды.

При использовании способа в соответствии с изобретением в сушилке белья можно вначале определять вес партии мокрого белья и во время продолжавшегося процесса сушки снова и снова можно осуществлять такое определение количества белья, чтобы следить за уменьшением величины остаточной влажности в белье.

В зависимости от характера уменьшения массы можно управлять определенными параметрами процесса и, наконец, при достижении целевой величины остаточной влажности процесс сушки может заканчиваться.

Применение способа в соответствии с изобретением для определения загрузки не требует использования дополнительных узлов, если привод барабана оснащен универсальным двигателем.

Вывод о впитывающей способности партии белья в стиральной машине можно сделать также благодаря тому, что используется до сих пор обычный метод определения загрузки, а именно, путем наблюдения за количеством поступающей воды сделать заключение о массе партии белья.

Определение загрузки в соответствии с изобретением почти не зависит от погрешностей компонентов машины, как, например, датчиков уровня воды, датчиков расхода, давления в трубопроводной сети и т.д. Определение загрузки может повторяться в любой момент времени процесса обработки.

Это возможно также тогда, когда стиральная машина или сушилка белья отключена в ходе выполнения программы, и даже также тогда, когда промежуточно изменена партия белья, например, в результате дозагрузки или преждевременного извлечения отдельных частей.

Формула изобретения

1. Способ определения количества белья в установленном по существу горизонтально и приводимом с помощью универсального двигателя во вращение со скоростями стирки или сушки моечном барабане, включающий наблюдение за параметрами работы машины для обработки белья, при котором для расчета инерционного момента загруженного моечного барабана, являющегося мерой для загрузки белья, используют вращающий момент приводного двигателя барабана, отличающийся тем, что во время фазы (А) разгона барабана до вращения барабана с регулируемым числом оборотов (nI) в режиме обработки, при котором белье не удерживается центробежными силами на стенках барабана, определяют вращающий момент приводного двигателя барабана посредством измерения электрических параметров относительно непосредственно замеренных значений числа оборотов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании системы фазового управления для приводного двигателя во время фазы (А) разгона барабана непрерывно регистрируют угол фазовой отсечки и определяют его среднее геометрическое, которое является мерой средней мощности приводного двигателя, по которой через инерцию масс и нагрузочный момент партии белья рассчитывают ее массу.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при использовании стиральной машины с устройством для определения количества воды в резервуаре для щелочного раствора информацию о находящемся в резервуаре для щелочного раствора количестве воды учитывают в качестве величины коррекции при расчете массы.

4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что регистрируют величины возможных отклонений числа оборотов от заданного значения и учитывают их при расчете массы.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что оценивают профиль отклонений числа оборотов (периодический, единичный, плоский, отрывочный и т.д.) и в зависимости от профиля осуществляют совмещение с записанным в памяти признаком характера партии белья (большие, средние, мелкие, гигроскопичные части белья и т.д.).

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что используют устройство для определения уровня рабочего напряжения приводного двигателя и уровень рабочего напряжения приводного двигателя учитывают при расчете массы в качестве величины коррекции.

7. Способ по одному из пп.1 и 2 и 4 - 6, отличающийся тем, что при использовании в барабанных машинах для сушки белья к началу процесса сушки и в ходе него многократно определяют вращающий момент приводного двигателя барабана и используют при расчете массы соответствующей партии белья и разности соответственно следующих друг за другом результатов расчета используют как меру для определения непосредственно существующей остаточной влажности партии белья.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что вычисленную величину остаточной влажности используют в качестве критерия для определения момента окончания процесса сушки.

9. Способ по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что во время следующей непосредственно за фазой (А) разгона фазы (В) поддержания числа оборотов определяют средний угол фазовой отсечки устройства регулирования числа оборотов приводного двигателя барабана и эту величину используют в качестве меры для учитываемых при определении массы с помощью угла фазовой отсечки фазы (А) разгона тормозных моментов, обусловленных конструкцией машины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5