Нагревательный контур с контрольным устройством для бытового электроприбора

Нагревательный контур с контрольным устройством для бытового электроприбора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится, в целом, к области бытовых электроприборов и, в частности, к нагревательному контуру с контрольным устройством для стиральных машин, комбинированных стиральных машин с сушкой, сушильных машин, посудомоечных машин, и т.п., и, в целом, для всех типов бытовых электроприборов, в которых имеется необходимость нагрева жидкости (промывочной жидкости, как в стиральных машинах или в посудомоечных машинах, или воздуха, как в машинах для сушки выстиранного белья).

Нагревательные контуры бытовых электроприборов типа вышеперечисленных обычно содержат нагревательный элемент, состоящий из терморезистора и переключательного элемента (например, релейного переключателя, управляемого управляющим устройством данного бытового электроприбора или реле уровня, которое замыкается только тогда, когда в моечном баке присутствует достаточное количество жидкости, чтобы терморезистор был погружен) для включения терморезистора при необходимости, например, для нагрева стиральной жидкости для стирки белья или мытья посуды, или для нагрева воздушного потока, используемого для сушки белья.

Нагревательный контур, как правило, контролируется для оценки правильности работы и обнаружения возможных неисправностей. Фактически, неисправности могут возникать в терморезисторе или в запитывающем его переключательном элементе. Обычно контроль работы нагревательного контура производится для того, чтобы определить, включен он или нет, а также, не произошло ли короткое замыкание на землю. Некоторые из этих неисправностей могут быть чрезвычайно опасными для прибора, и даже более опасными для пользователя. Например, необходимо предупреждать перегрев терморезистора, чтобы не произошло повреждение или выход из строя его элементов, а также во избежание возникновения возгорания; кроме того, источником опасности является короткое замыкание терморезистора на землю, поскольку в этом случае ток может достигнуть корпуса прибора и вызвать поражение пользователя электротоком. При обнаружении неисправности такого типа необходимо принять решение о прекращении пользования устройством.

Заявителем было обнаружено, что известные контрольные устройства нагревательных контуров не способны различать различные типы неисправностей. Некоторые неисправности могут быть классифицированы как опасные для пользователя, и таким образом, послужить причиной остановки работы оборудования, даже если фактически они не являются таковыми, и эксплуатация прибора может быть продолжена. Это нежелательно, поскольку пользователь при этом вынужден дожидаться помощи обслуживающего персонала.

Учитывая указанные выше известные технические решения, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного нагревательного контура для бытовых электроприборов, гарантирующего полный контроль работы и распознавание практически всех возможных типов неисправностей.

Согласно настоящему изобретению, предлагается стиральный и/или сушильный электроприбор, содержащий нагревательный контур для нагрева стиральной жидкости и/или потока воздуха для сушки; при этом нагревательный контур соединен с линиями электропитания (переменного тока), обеспечивающими подачу электропитания в электроприбор, и содержит, по меньшей мере, один терморезистор, последовательно соединенный с переключающими устройствами, управляемыми с помощью управляющего устройства для избирательного включения терморезистора, когда это требуется.

Переключающие устройства нагревательного контура содержат первый и второй переключатели, последовательно соединенные с терморезистором, причем терморезистор установлен между первым и вторым переключателями.

В электроприборе имеется контрольный контур, содержащий первый резистор, установленный параллельно терморезистору и имеющий сопротивление значительно выше, чем у терморезистора, и нагрузочную цепь, подключенную между первым контактом терморезистора и одной из линий электропитания; при этом управляющее устройство получает напряжение, соответствующее электрическому потенциалу на втором контакте терморезистора.

Кроме того, данный электроприбор может также содержать сетевой переключатель, управляемый управляющим устройством для избирательной подачи напряжения на электроприбор, а нагревательный контур может быть подсоединен к линиям электропитания перед или за сетевым переключателем относительно вилки напряжения переменного тока электроприбора.

Сетевой переключатель может быть переключателем, замыкаемым только в случае, если управляющее устройство определит, что дверца бытового электроприбора закрыта.

Нагрузочная цепь может быть подсоединена к линиям электропитания либо перед, либо за сетевым переключателем.

Устройство контроля может также замерять значение напряжения, подаваемого линиями электропитания, и сравнивать замеренное значение напряжения, подаваемого линиями электропитания, с полученным напряжением, соответствующим электрическому потенциалу на втором контакте терморезистора.

В частности, во время работы бытового электроприбора устройство контроля может динамически выводить, по меньшей мере, одно опорное значение электрического потенциала по замеренному значению напряжения, подаваемому линиями электропитания, для сравнения замеренного напряжения, подаваемого линиями электропитания, с полученным напряжением, соответствующим электрическому потенциалу на втором контакте терморезистора.

Получаемый в динамическом режиме опорный электрический потенциал предпочтительно вычисляется периодически.

Данные и другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более ясны после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием одного из возможных вариантов осуществления изобретения, являющимся не ограничивающим примером исполнения, для лучшего понимания приводимым со ссылками на следующие прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показана блок-схема части электрического контура бытового электроприбора, например, стиральной машины, с нагревательным контуром, выполненным в соответствии с одним из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения; и

на фиг.2 - более подробная схема нагревательного контура, показанного на фиг.1.

На фиг.1 представлена блок-схема части электрического контура бытового электроприбора, например, стиральной машины (но не только). Позиции 105а и 105b обозначают два контакта, которые во время работы вставляются в розетку электропитания (не показана) для получения переменного напряжения (например, контакт 105а соединен со штырем штепсельной вилки, вставляемым в розетку и вступающим в контакт с линией напряжения, а контакт 105b соединен со штырем штепсельной вилки, который входит в контакт с нейтралью); номинальная величина переменного напряжения может составлять, например, 220 В при частоте 50 Гц или 110 В при частоте 60 Гц (возможны и другие значения, в зависимости от стандартов, принятых в конкретной стране).

Напряжение переменного тока поступает на трансформатор напряжения и в выпрямительную схему 110 для генерирования одного или нескольких значений напряжения постоянного тока, например, напряжения 5 В, поступающего по линиям 115 и 120 постоянного тока в логическое управляющее устройство 125, содержащее, например, микропроцессор или микроконтроллер, управляющий работой бытового электроприбора.

Одна из линий 115 и 120 постоянного тока может быть подсоединена к нейтрали (контакт 105b).

Блок 130 схематически обозначает все элементы бытового электроприбора, снабжаемые переменным напряжением; к ним относятся, например, электродвигатель для вращения барабана стиральной машины, дренажный насос для слива стиральной жидкости и/или жидкости для полоскания, электроклапан(-ы) для подачи воды из водопроводной сети. Поступающее на контакт 105а переменное напряжение избирательно подается на элементы, схематично обозначенные блоком 130, через сетевой переключатель 135 (который может являться, например, переключателем, связанным с закрытием дверцы), управляемый управляющим устройством 125 и замыкаемый только при условии правильного закрытия дверцы бытового прибора (не показана). Таким образом, в целях безопасности, для предупреждения возможных травм обеспечивается, что запуск бытового прибора не может быть произведен при открытой дверце. В альтернативных вариантах осуществления данного изобретения некоторые элементы, схематично представленные в виде блока 130, расположенного за сетевым переключателем 135, могут быть установлены перед ним; так может быть установлен, например, дренажный насос 137, показанный пунктирными линиями на фиг.1, который, при его установке перед сетевым переключателем 135, в целях безопасности может приводиться в действие для слива имеющейся в устройстве жидкости даже при открытой дверце.

Данный бытовой электроприбор содержит также нагревательный контур с контрольным устройством 140 для нагревания жидкости для стирки и/или полоскания белья. Согласно данному варианту осуществления изобретения, нагревательный контур 140 подключен к контактам переменного напряжения 105а, 105b перед сетевым переключателем 135, т.е. один контакт 145а нагревательного контура 140 соединен с проводником, подсоединенным к контакту 105а, и передает напряжение, а второй контакт 145b подсоединен к нейтрали 105b.

Управление работой нагревательного контура 140 осуществляет управляющее устройство 125, которое также с помощью контрольного устройства осуществляет контроль нагревательного контура 140 с целью обнаружения возможных неисправностей, как более подробно будет описано ниже.

На фиг.2 более подробно показан нагревательный контур 140 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Нагревательный контур 140 рассматриваемого здесь примера осуществления изобретения включает в себя, по меньшей мере, один терморезистор 205, последовательно соединенный с двумя переключателями 210а и 210b (переключателем высокого напряжения 210а и переключателем низкого напряжения 210b) между линией напряжения, соединенной с контактом напряжения 105а и, соответственно, линией нейтрали, соединенной с нейтральным контактом 105b. Терморезистор 205 представляет собой элемент, который, при поступлении на него питания, осуществляет нагрев жидкости для стирки и/или полоскания белья. Переключатели 210а и 210b представляют собой, например, реле, в частности, однопозиционные, или, при необходимости, двухпозиционные реле, управляемые, как и дверной переключатель 135, управляющим устройством 125. Один или два плавких предохранителя могут быть предусмотрены на одном или обоих контактах 215а и 215b терморезистора 205 для защиты терморезистора 205 от сгорания в случае перегрева (в данном случае один из плавких предохранителей или оба они расплавляются, отсоединяя терморезистор от нагревательного контура); однако, как будет ясно из описания, приводимого ниже, установка плавких предохранителей не является обязательной. Первое сопротивление R1 подсоединено параллельно между контактами 215а и 215b терморезистора 205, соединенными, соответственно, с переключателями 210а и 210b; величина первого сопротивления R1 (например, приблизительно 150 кОм) значительно выше типичной величины сопротивления терморезистора 205 (иными словами, при нормальной работе терморезистора 205 общее сопротивление параллельного соединения практически равно сопротивлению терморезистора 205). Второй резистор R2 подключен между контактом 215b и линией напряжения за сетевым переключателем 135. Управляющее устройство 125 установлено для измерения напряжения на контакте 215а с помощью контура делителя напряжения, содержащего третье сопротивление R3, подсоединенное между контактом 215а и измерительным входом 235 управляющего устройства 125, и четвертое сопротивление R4, подключенное между измерительным входом 235 и одной из двух линий подачи постоянного напряжения 115 и 120, а именно той линией подачи постоянного напряжения, которая подсоединена к нейтрали. Кроме того, управляющее устройство 125 может воспринимать сетевое напряжение на контакте 105а, например, с помощью резистивной цепи разделения напряжения, которая может включать в себя один или два резистора 245, 246, подсоединенные между сетевым напряжением и нейтралью.

Вышеописанный нагревательный контур работает следующим образом. Когда устройство включают в сетевую розетку, активируется управляющее устройство 125.

При вводе пользователем команды на начало работы, при условии, что, согласно оценке, дверца закрыта должным образом, управляющее устройство выдает команду сетевому переключателю 135 на замыкание, в результате чего активируются составляющие компоненты устройства, схематично изображенные в виде блока 130.

При необходимости подогрева жидкости для стирки и/или потока воздуха для сушки управляющее устройство 125 выдает команду на замыкание переключателей 210а и 210b. Таким образом, запитывается терморезистор 205. Кроме того, в этом случае управляющее устройство 125 выдает команду на замыкание переключателей 210а и 210b только при условии, что, согласно оценке, дверца данного устройства является закрытой.

Благодаря описанной конструкции цепи, управляющее устройство 125 может осуществлять контроль правильности работы нагревательного контура и выявлять его возможные неисправности. Для этого управляющее устройство 125 может быть сконфигурировано (т.е. запрограммировано) на проведение последовательности проверок работы нагревательного контура с целью выявления возможных неисправностей его компонентов.

Управляющее устройство 125 периодически измеряет сетевое напряжение с помощью разделительной сети 245, 246 (например, каждые 20-80 мс).

По измеренному значению сетевого напряжения управляющее устройство 125 в динамическом режиме вычисляет и периодически корректирует (например, каждые 20-80 мс) пороговые значения; данные пороговые значения представляют собой безразмерные величины, которые рассчитываются с помощью математической функции, реализуемой управляющим устройством 125. Аналогичным образом, управляющее устройство 125 рассчитывает, по напряжению на измерительном входе 235, безразмерную величину, которая сравнивается с безразмерными пороговыми значениями, вычисленными по измеренному сетевому напряжению. На основании результатов данного сравнения, управляющее устройство 125 может обнаруживать неисправности в нагревательном контуре. Следует отметить, что при изменении сетевого напряжения пороговые значения также изменяются; благодаря этому учитывается фактическое значение сетевого напряжения, которое, как известно, может изменяться в различных странах, а также вследствие колебаний напряжения в сети по времени. Это делает обнаружение возможных неисправностей более точным и надежным.

Приведенная ниже таблица показывает, как напряжение, измеренное на измерительном входе 235, и, таким образом, безразмерная величина, вычисленная управляющим устройством 125, изменяются в зависимости от состояния нагревательного контура при различных видах неисправностей. Приведенные в таблице подчеркнутые значения указывают на состояние неисправности.

Запорное устройство дверцы	Переключатель 210a	Переключатель 210b	Замеренное значение
Открыто	Разомкнут	Разомкнут	0	0	0	0	0	202
Закрыто	Разомкнут	Разомкнут	170	<150	<170	3	<170	202
Закрыто	Разомкнут	Замкнут	3	0	<170	3	3	202
Закрыто	Замкнут	Замкнут	202	202	202	202	3	202
	Отсутствие неисправностей	Терморезистор разомкнут	Переключатель 210b заклинило в разомкнутом положении ИЛИ неисправность управляющей схемы	Переключатель 210b заклинило в замкнутом положении	Переключатель 210a заклинило в разомкнутом положении ИЛИ неисправность управляющей схемы	Переключатель 210a заклинило в замкнутом положении

Когда управляющее устройство 125 выдает команду сетевому переключателю 135 и двум другим переключателям 210а и 210b оставаться в разомкнутом положении (первый ряд таблицы), напряжение, измеряемое управляющим устройством 125 на входе 235, должно быть низким (при отсутствии неисправностей), близким к потенциалу земли (третий и четвертый резисторы R3 и R4 оттягивают контакт 215а к земле); в таблице безразмерная величина, соответствующая состоянию отсутствия отказов, равна 0. Полученное высокое значение напряжения на входе 235 (соответствующее величине сетевого напряжения) (и, следовательно, высокое значение полученной на его основании безразмерной величины), таким образом, указывает на тот факт, что переключатель 210а работает неправильно и заклинен в замкнутом положении.

Когда управляющее устройство 125 выдает команду на замыкание переключателя 135 запорного устройства дверцы, но сохраняет два других переключателя 210а и 210b в разомкнутом положении, чтобы сохранить терморезистор 205 в обесточенном состоянии (второй ряд в таблице), напряжение, замеряемое на входе 235, при отсутствии неисправностей должно быть относительно высоким, но ниже величины сетевого напряжения; фактически, в этом состоянии должен существовать путь, который от линии, подсоединенной к контакту сетевого напряжения 105а, проходит через сетевой переключатель 135, второй резистор R2, шунт терморезистора 205 и первый резистор R1, третий резистор R3, четвертый резистор R4 и на нейтраль. В таблице безразмерной величиной, соответствующей состоянию отсутствия неисправностей, является 170. Как показано в таблице, на основании значения напряжения, замеренного на входе 235, управляющее устройство 125 может выявить и определить три возможных типа неисправностей:

a) Относительно высокое значение (150 или менее в таблице), но значительно ниже, чем величина (170), соответствующая условию отсутствия неисправностей, указывает на то, что терморезистор 205 "разомкнут", т.е. ток через него не проходит;

фактически, в данном случае величина сопротивления шунта между терморезистором 205 и первым резистором R1 практически совпадает с величиной сопротивления первого резистора R1, которое является значительно более высоким, чем сопротивление терморезистора 205. Данный тип неисправности может быть обусловлен неправильным срабатыванием одного или обоих плавких предохранителей, которые могут быть установлены на контактах терморезистора 205, или наличием проблемы в самом терморезисторе 205.

b) Очень низкое значение (3 в таблице), близкое к потенциалу земли, указывает на тот факт, что переключатель 210b заклинен в замкнутом положении; фактически, в данном состоянии контакт 215b коротко замкнут на нейтраль, и, следовательно, напряжение на контакте 215а является низким.

c) Соответствующее сетевому напряжению высокое значение (202 в таблице) указывает на тот факт, что переключатель 210а заклинило в замкнутом положении;

фактически, в данном состоянии контакт 215а коротко замкнут на сетевое напряжение.

Когда управляющее устройство 125 выдает сетевому переключателю 135 команду на замыкание, переключателю 210а на размыкание и переключателю 210b на замыкание (третий ряд в таблице), состояние отсутствия неисправностей соответствует очень низкому значению, замеренному на входе 235 (соответствует безразмерной величине 3 в таблице); действительно, в данном состоянии контакт 215b коротко замкнут на нейтраль, и, таким образом, потенциал на контакте 215а низок. Как показано в таблице 1, на основании значения напряжения, замеренного на входе 235, управляющее устройство 125 может выявить и определить два возможных типа неисправностей:

d) Первое высокое значение напряжения (170 или ниже, как указано в таблице) означает, что переключатель 210b заклинило в разомкнутом положении, или что произошел отказ выходного сигнала управляющего устройства, управляющего работой переключателя 210b.

e) Соответствующее сетевому напряжению второе высокое значение (выше, чем первое высокое значение) (202 в таблице) указывает на тот факт, что переключатель 210а заклинен в замкнутом положении; фактически, в данном состоянии контакт 215а коротко замкнут на сетевое напряжение.

Когда, наконец, управляющее устройство 125 выдает всем переключателям 135, 210а и 210b команду на замыкание (четвертый ряд в таблице), состояние отсутствия неисправности соответствует высокому значению напряжения, замеренного на входе 235; фактически, в данном состоянии контакт 215а должен быть коротко замкнут на сетевое напряжение. Очень низкое значение напряжения (близкое к земному потенциалу) в данном случае указывает на тот факт, что переключатель 210а заклинило в разомкнутом положении, или, что имеется неисправность отказ выходного сигнала управляющего устройства, управляющего работой переключателя 210а. Фактически, в данном состоянии контакт 215b коротко замкнут на нейтраль, и, таким образом, потенциал на контакте 215а низок.

Наличие двух переключателей 210а и 210b в нагревательном контуре 140, одного перед терморезистором 205, а другого - за ним, повышает надежность нагревательного контура 140; кроме того, в случае неисправности терморезистора для обеспечения безопасности пользователя можно произвести размыкание обоих переключателей 210а и 210b, без необходимости открывать дверцу и, возможно, без необходимости остановки работы устройства.

В частности, описанный выше нагревательный контур позволяет распознавать, в чем заключается неисправность: в отключении терморезистора или в утечках тока в терморезисторе; неисправность первого типа для является опасной для пользователя; она просто означает, что нагрев стиральной жидкости (или потока воздуха для сушки) не может быть произведен, в то время как неисправность второго типа, наоборот, является потенциально опасной вследствие рассеяния тока. В обоих случаях нет необходимости прерывания рабочего цикла устройства; управляющее устройство 125 выдает команду на размыкание переключателей 210а и 210b и дает устройству завершить цикл.

Таким образом, благодаря устройству контура описанного варианта осуществления, можно обнаруживать не только неисправность терморезистора 205, заключающуюся в коротком замыкании на нейтраль, но и делать вывод о том, является ли неисправность терморезистора опасной или допустимой.

Преимущество описанного технического решения заключается в том, что нагревательный контур, содержащий элементы, необходимые для правильного контроля состояния нагревательного контура на предмет возникновения возможных неисправностей, практически не требует резервного энергопитания. Фактически, когда устройство не работает, сетевой переключатель 135 и два переключателя 210а и 210b разомкнуты, и таким образом, не имеется токопроводящего канала между сетевым напряжением и нейтралью (и кроме того, резистивный канал, содержащий резисторы R2, R1 параллельно 205, R3 и R4, отсоединен от сетевого напряжения); единственное потребление происходит по резистивной разделительной сети 245, 246. Однако ничто не мешает подсоединить второй резистор R2 перед сетевым переключателем 135, или, наоборот, подключить нагревательный контур (терморезистор 205 и переключатели 210а и 210 b) за сетевым переключателем 135, а второй резистор R2 перед сетевым переключателем, или поместить всю цепь 140 за сетевым переключателем 135.

Безусловно, специалисты в данной области техники будут в состоянии внести некоторые изменения в описанный выше пример осуществления изобретения без выхода за рамки объема изобретения, определяемого приведенными ниже пунктами формулы изобретения.

Например, второй резистор R2 может быть подсоединен к контакту 215а терморезистора 205, а измерительный вход 235 управляющего устройства 125 может быть соединен с контактом 215b.

1. Бытовой электроприбор, содержащий нагревательный контур (140) для нагрева текучей среды, при этом нагревательный контур (140) соединен с линиями (105а, 105b) электропитания, обеспечивающими подачу электропитания в электроприбор, и содержит, по меньшей мере, один терморезистор (205), соединенный с переключающими устройствами (210а, 210b), управляемыми с помощью управляющего устройства (125) для избирательного включения терморезистора, когда это требуется, отличающийся тем, что:- переключающие устройства нагревательного контура содержат первый и второй переключатели (210а, 210b), соединенные с терморезистором, причем терморезистор установлен между первым и вторым переключателями;- имеется контрольный контур, содержащий первый резистор (R1), установленный параллельно терморезистору и имеющий сопротивление значительно выше, чем у терморезистора, и нагрузочную цепь, подключенную между первым контактом (215b; 215а) терморезистора и одной из линий электропитания, при этом управляющее устройство выполнено с возможностью получения напряжения, соответствующего электрическому потенциалу на втором контакте (215а; 215b) терморезистора.

2. Электроприбор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит сетевой переключатель (135), управляемый управляющим устройством для избирательной подачи напряжения на электроприбор, при этом нагревательный контур подсоединен к линиям электропитания перед или за сетевым переключателем относительно вилки напряжения переменного тока электроприбора.

3. Электроприбор по п. 2, отличающийся тем, что сетевой переключатель выполнен с возможностью замыкания только в случае, если управляющее устройство определит, что дверца бытового электроприбора закрыта.

4. Электроприбор по п. 2, отличающийся тем, что нагрузочная цепь подсоединена к линиям электропередачи либо за сетевым переключателем (135), либо перед ним.

5. Электроприбор по п. 3, отличающийся тем, что нагрузочная цепь подсоединена к линиям электропередачи либо за сетевым переключателем (135), либо перед ним.

6. Электроприбор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что устройство контроля дополнительно выполнено с возможностью замера значения напряжения, подаваемого линиями электропитания, и сравнения замеренного значения напряжения, подаваемого линиями электропитания, с полученным напряжением, соответствующим электрическому потенциалу на втором контакте терморезистора.

7. Электроприбор по п. 6, отличающийся тем, что во время работы бытового электроприбора устройство контроля выполнено с возможностью динамического вывода, по меньшей мере, одного опорного значения электрического потенциала по замеренному значению напряжения, подаваемого линиями электропитания, для сравнения с полученным напряжением, соответствующим электрическому потенциалу на втором контакте терморезистора.

8. Электроприбор по п. 7, отличающийся тем, что опорный электрический потенциал, определяемый в динамическом режиме, вычисляется периодически.

9. Электроприбор по п. 1, отличающийся тем, что он представляет собой стиральную машину, а текучая среда является стиральной жидкостью.

10. Электроприбор по п. 1, отличающийся тем, что он представляет собой сушильную машину, а текучая среда является воздухом для сушки.