KR0142811B1 - 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법에 관한 것으로 특히, 모터의 속도-토오크(SPEED-TORQUE) 특성곡선에서 세탁량의 감지에 의한 부하량을 판단한 후, 이 부하량과 세탁기의 마이콤에서 발생하는 모터의 구동속도에 관한 데이터(DATA)를 참조하여 상기 단상유도모터의 속도를 추정하므로 인해, 용이하게 모터의 속도를 제어할 수 있는 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법에 관한 것으로, 세탁물의 양을 검출하여, 검출된 세탁물의 양에 따른 전류량을 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선에 대비시키므로써, 각 세탁물의 양에 따른 단상유도모터의 속도를 결정하는 모터속도결정단계와; 상기 모터속도결정단계를 수행한 후, 세탁기의 변화를 검출하여, 세탁량이 변화되었을 시에는 상기 모터속도결정단계를 재수행하는 세탁량변화검출단계와; 상기 세탁량변화검출단계를 수행한 결과 세탁물의 양이 변화되지 않으므로 인해, 스위칭 수단을 제어하여 상기 모터속도결정단계에서 결정된 구동속도로 상기 단상유도모터를 구동시키는 모터구동단계와; 상기 모터구동단계를 수행한 후, 구동중인 상기 단상유도모터에 유입되는 전류량을 검출하여 상기 모터속도결정단계에서 검출한 전류량과 비교하므로써, 단상유도모터의 현재속도를 검출하는 현재속도검출단계와; 상기 현재속도검출단게를 수행하여 검출한 단상유도모터의 현재속도와, 상기 모터속도검출단계에서 결정한 구동속도와의 오차를 보정하는 오차보정단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

세탁기 단상유도모터의 속도제어방법

제1도는 종래 세탁기 단상유도모터의 속도제어장치의 구성을 나타낸 회로블럭도.

제2도는 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선을 나타낸 도.

제3도는 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어장치의 구성을 나타낸 블럭도.

제4도는 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어장치의 구성을 나타낸 회로블럭도.

제5도는 세탁물의 양에 따른 부하곡선을 나타낸 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선.

제6도는 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법을 나타낸 신호흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 마이콤 120 : 전류검출수단

130 : 단상유도모터 140 : 스위칭수단

210 : 모터속도검출단계 220 : 세탁량변화검출단계

230 : 모터구동단계 240 : 현재속도검출단계

250 : 오차보정단계 CT : 변류기

본 발명은 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법에 관한 것으로 특히, 모터의 속도-토오크(SPEED-TORQUE)특성곡선에서 세탁량의 감지에 의한 부하량을 판단후 후, 이 부하량과 세탁기의 마이콤에서 발생하는 모터의 구동속도에 관한 데이터(DATA)를 참조하여 상기 단상유도모터의 속도를 추정하므로 인해, 용이하게 모터의 속도를 제어할 수 있는 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법에 관한 것이다.

종래의 장치는 제1도에서 도시되는 바와 같이, 세탁기에 동력을 제공하는 단상유도모터(5)와; 상기 단상유도모터(5)의 속도를 결정하는 마이콤(1)과; 상기 단상유도모터(5)에 인가되는 전원의 공급을 제어하기 위해 트라이악(TRIAC)(4,8)으로 이루어진 스위칭부(11)와; 상기 단상유도모터(5)의 구동에 따라 변화되는 위상각을 검출하기 위한 위상각검출기(9)와; 상기 위상각검출기(9)에서 검출되는 위상각에 합당한 삼각파를 발생하는 삼각파발생기(7)와; 상기 단상유도모터(5)의 회전축에 부착된 펄스디스크(PULSE DISK)(도시생략)의 회전을 검출하므로 인해, 상기 단상유도모터의 회전에 상응하는 펄스(PULSE)신호를 발생하는 홀센서(HALL SENSOR)(10)와; 상기 홀센서(10)에서 발생하는 구형파의 주기에 따른 주파수를 전압값으로 변환하기 위한 주파수-전압변환기(6)와; 상기 주파수-전압변환기(6)에서 출력되는 모터의 속도에 대한 값과, 상기 마이콤(1)에서 인가되는 단상유도모터(5)의 구동속도에 대한 오차를 구하여 이 오차를 보정하는 비례적분기(PROPORTIONAL PLUS INTEGRAL CONTROLLER)(2)와; 상기 비례적분기(2)에서 출력되는 값과 상기 마이콤(1)에서 인가되는 상기 단상유도모터(5)의 구동속도를 비교하므로 인해 다음의 위상각을 결정하여, 상기 스위칭부(11)의 동작을 제어하는 비교기(3)로 구성되어, 상기 단상유도모터(5)의 속도를 제어하였다.

도면중 미설명부호 (C1)은 단상유도모터의 구동용 콘덴서를 나타낸 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 동작하는 종래의 장치는, 상기 단상유도모터(5)의 속도를 제어하기 위하여 복잡하며 고가인 속도검출장치를 부가하여야 한다는 문제점이 있었다.

즉, 제2도 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선에서 보는 바와 같이, 단상유도모터는, 토오크가 변화함에 따라(①에서 ②로) 속도가 변화하는 것으로(①＇에서 ②＇로), 토오크의 변화에 상관없이 모터의 속도를 일정하게 유지하기 위해서는 상기 단상유도모터의 현재값과 마이콤(1)에서 발생하는 구동속도와의 차를 비교하여 이에 대한 오차분을 보상(제2도의 A점)해주어야 한다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 속도검출장치를 부착하기 위한 작업 공정이 길어져 생산성이 저하됨은 물론 실장면적이 늘어난다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 특히, 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선에서 세탁량의 감지에 의한 부하량을 판단한 후, 상기 부하량과 세탁기의 마이콤에서 발생하는 단상유도모터의 구동속도에 관한 데이터를 참조하여 모터의 속도를 추정하므로 인해, 모터의 속도를 검출하기 위한 부가적인 장치없이도 용이하게 단상유도모터의 속도를 제어할 수 있는 세탁기 단상모터의 속도제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어장치는, 제3도와 제4도에서 도시되는 바와 같이, 세탁기에 동력을 제공하는 단상유도모터(130)와, 상기 단상유도모터(130)에 흐르는 전류량을 검출하여 단상유도모터(130)의 속도-토오크 특성곡선과 비교하여 소정의 처리과정을 수행하므로 인해, 세탁조에 투입된 세탁물의 양을 감지하여 상기 단상유도모터의 구동속도를 결정함과 동시에, 단상유도모터의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 발생하는 마이콤(110)과; 상기 단상유도모터(130)의 전원전압 입력단과 마이콤(110) 사이에 접속되어, 상기 마이콤(130)에서 인가되는 소정의 제어신호에 따라 온(ON)/오프(OFF) 되므로 인해 상기 단상유도모터(130)의 동작을 제어하는 스위칭수단(140)과; 상기 단상유도모터(130)의 전원전압 입력단과 마이콤(110) 사이에 접속되어, 상기 단상유도모터(130)에 공급되는 전류량을 검출하여 마이콤(110)에 인지시키는 전류검출수단(120)으로 구성된다.

또한, 상기 스위칭수단(140)은, 제어단자가 상기 마이콤(110)의 출력단자에 접속된 트라이악으로 이루어져, 상기 마이콤(110)에서 인가되는 소정의 제어신호에 따라 온/오프되므로 인해, 상기 단상유도모터(130)의 동작을 제어하도록 구성된다.

또한, 상기 전류검출수단(120)은, 상기 단상유도모터(130)와 전원전압 입력단 사이에 접속되어 상기 단상유도모터(130)에 유입되는 전류의 양을 감지하는 변류기(CURRENT TRANSFORMER)로 구성된다.

도면중 미설명부호(C11)은 단상유도모터의 구동용 콘덴서를 나타낸 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어장치의 동작에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁기는 제품 출하시에 그 최대용량이 결정되는 것으로, 상기 최대용량 및 각 사용상태의 부하량에 따른 전류치를 계산하면 단상유도모터의 현재속도를 검출할 수 있게 된다.

다시말해, 제품 출하시 각 용량에 따른 세탁기의 속도-토오크 특성곡선이 제5도에서 도시되는 속도-토오크 특성곡선의 최외각 곡선을 그리면, 상기 최외곽 곡선이 바로 단상유도모터에 최대전압이 인가되었을 때의 곡선을 나타내는 것이 되며, 이로인해, 상기 속도-토오크 특성곡선 상에서 세탁기의 부하에 따른 10％∼100％의 부하선을 구할 수 있어, 이에 상응하는 전류값을 구할 수 있게 된다. 따라서, 세탁기의 초기 동작시에 부하를 감지하여 그 부하에 대한 부하곡선에 따라 위상각, 즉 단상유도모터의 속도를 결정지을 수 있게 되는 것이다.

즉, 세탁물의 양에 따른 부하가 최대 부하의 10％이면, 상기 속도-토오크 특성곡선의 10％ 부하곡선을 따라가게 되며, 상기 10％ 부하곡선에 대한 속도, 즉 전류값을 검출하여 상기 전류감지수단(140)에서 인가되는 전류값과 비교하므로 인해, 현재 단상유도모터(130)의 속도를 검출하여 제어를 행하므로써 상기 단상유도모터(130)의 속도를 제어할 수 있게 되는 것이다.

다시말해, 상기 마이콤(110)을 사용하여 세탁물의 양을 감지하고, 상기 세탁물의 양에 대한 부하를 검출하여 단상유도모터(130)의 속도를 결정하게 되는 것이다.

또한, 상기의 과정에서 단상유도모터(130)의 속도가 결정되면, 상기 변류기(CT)를 사용하여 단상유도모터(130)로 유입되는 전류값을 검출하게 되는데, 이때 검출된 전류값은 마이콤(110)의 아날로그(ANALOG)-디지탈(DIGITAL) 변환단자(A/D1)에 인가되어 비례적분제어를 통해 오차를 보정한 후, 기 입력된 데이터와 비교하므로써 단상유도모터(130)의 현재속도를 검출하게 되는 것이다.

즉, 세탁물의 양에 따라 결정된 단상유도모터(130)의 속도와 현재 단상유도모터(130)의 속도를 비교하여 스위칭수단(140)인 트라이악을 제어하므로 인해, 단상유도모터의 속도를 검출하기 위한 별도의 부가장치 없이도 상기 단상유도모터(130)의 속도를 제어할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법은 제6도에서 도시되는 바와 같이, 세탁물의 양을 검출하여, 검출된 세탁물의 양에 따른 전류량을 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선에 대비시키므로써, 각 세탁물의 양에 따른 단상유도모터(130)의 속도를 결정하는 모터속도결정단계(210)와; 상기 모터속도결정단계(210)를 수행한 후, 세탁량의 변화를 검출하여, 세탁량이 변화되었을 시에는 상기 모터속도결정단계(210)를 재수행하는 세탁량 변화검출단계(220)와; 상기 세탁량변화검출단계(220)에서 세탁물의 양이 변화되지 않으므로인해, 스위칭 수단(140)을 제어하여 상기 모터속도결정단계(210)에서 결정된 구동속도로 상기 단상유도모터(130)를 구동시키는 모터구동단계(230)와; 상기 모터구동단계(230)를 수행한 후, 구동중인 상기 단상유도모터(130)에 유입되는 전류량을 검출하여 상기 모터속도결정단계(210)에서 검출한 전류량과 비교하므로써, 단상유도모터(130)의 현재속도를 검출하는 현재속도검출단계(240)와; 상기 현재속도검출단계(240)를 수행하여 검출한 단상유도모터(130)의 현재속도와, 상기 모터속도검출단계(210)에서 결정한 구동속도와의 오차를 보정하는 오차보정단계(250)로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한 상기 모터속도결정단계(210)는, 세탁물의 양을 감지하기 위해 소정의 짧은 시간동안 상기 단상유도모터(130)를 구동하는 모터초기구동단계(211)와; 상기 모터초기구동단계(212)에서 상기 단상유도모터(130)를 구동할 시, 상기 단상유도모터(130)에 흐르는 전류량을 검출하는 전류량검출단계(212)와; 상기 전류량검출단계(212)에서 검출한 전류값을 단상유도모터(130)의 속도-토오크 특성곡선에 대비하여 100％ 부하시에 대한 전류량의 비로 세탁물의 양을 판별하는 부하량판별단계(213)와; 상기 부하량판별단계(213)에서 검출한 부하량에 따른 위상각 패턴(PATTERN)을 적용하여 위상각을 결정하는 위상각결정단계(214)와; 상기 위상각결정단계(214)에서 결정한 위상각으로 모터의 속도를 결정하는 모터구동속도검출단계(215)로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 전류량검출단계(212)의 전류량검출방법은, 상기 단상유도모터(130)의 입력단에 전류검출을 위한 변류기(CT)를 접속하여 상기 단상유도모터(130)에 흐르는 전류량을 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오차보정단계(250)의 오차보정방법은, 비례적분방법을 사용하여 위상을 변화시킴으로써, 상기 스위칭수단(130)이 온/오프되는 시간을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기와 같이 이루어진 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁물의 투입이 끝난후, 세탁기의 세탁공정을 작동시키게 되면, 상기 모터속도 결정단계(210)를 수행하여 세탁물의 양을 판별하게 되고, 상기 판별된 세탁물의 양에 합당한 속도로 상기 단상유도모터(130)의 구동속도를 결정하게 된다. 또한, 상기 모터속도결정단계(210)에 의해 단상유도모터(130)의 속도가 결정되게 되면, 상기 결정된 속도로 단상유도모터(130)를 구동하고, 상기 단상유도모터(130)의 구동에 따른 전류값을 검출하여 단상유도모터(130)의 현재속도를 검출하여, 상기 모터속도결정단계(130)에서 결정된 단상유도모터의 구동속도와 비교하여 오차가 발생될때에는 상기 오차보정단계(250)를 수행하여 위상각을 변화시킴으로써 상기 단상유도모터(130)의 속도를 변화시키게 되는 것으로, 상기와 같은 동작을 반복수행하므로써 별도의 모터속도검출장치없이도 상기 단상유도모터(130)의 속도를 제어할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법은 모터의 속도-토오크 곡선에서 세탁량의 감지에 의한 부하량을 판단한 후, 상기 부하량과 세탁기의 마이콤에서 발생하는 세탁모터의 구동속에 관한 데이터를 참조하여 모터의 속도를 추정하므로 인해, 모터의 속도를 검출하기 위한 부가적인 장치없이도 용이하게 모터의 속도를 제어할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 세탁물의 양을 검출하여, 검출된 세탁물의 양에 따른 전류량을 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선에 대비시키므로써, 각 세탁물의 양에 따른 단상유도모터의 속도를 결정하는 모터속도결정단계와; 상기 모터속도결정단계를 수행한 후, 세탁량의 변화를 검출하여, 세탁량이 변화되었을 시에는 상기 모터속도결정단계를 재수행하는 세탁량변화 검출단계와; 상기 세탁량변화검출단계를 수행한 결과 세탁물의 양이 변화되지 않으므로 인해, 스위칭 수단을 제어하여 상기 모터속도결정단계에서 결정된 구동속도로 상기 단상 유도모터를 구동시키는 모터구동단계와; 상기 모터구동단계를 수행한 후, 구동중인 상기 단상유도모터에 유입되는 전류량을 검출하여 상기 모터속도결정단계에서 검출한 전류량과 비교하므로써, 단상유도모터의 현재속도를 검출하는 현재속도검출단계와; 상기 현재속도 검출단계를 수행하여 검출한 단상유도모터의 현재속도와, 상기 모터속도검출단계에서 결정한 구동속도와의 오차를 보정하는 오차보정단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터속도결정단계는, 세탁물의 양을 감지하기 위해 소정의 짧은 시간동안 상기 단상유도모터를 구동하는 모터초기구동단계와; 상기 모터초기구동단계에서 상기 단상유도모터를 구동할 시, 상기 단상유도모터에 흐르는 전류량을 검출하는 전류검출단계와; 상기 전류량검출단계에서 검출한 전류값을 단상유도모터의 속도-토오크 특성곡선에 대비하여 100％ 부하시에 대한 전류량의 비로 세탁물의 양을 판별하는 부하량판별단계와; 상기 부하량판별단계에서 검출한 부하량에 따른 위상각 패턴을 적용하여 위상각을 결정하는 위상각결정단계와; 상기 위상각결정단계에서 결정한 위상각으로 모터의 속도를 결정하는 모터구동속도검출단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 전류량검출단계의 전류량검출방법은, 상기 단상유도모터의 입력단에 전류검출을 위한 변류기를 접속하여 상기 단상유도모터에 흐르는 전류량을 검출함을 특징으로 하는 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 오차보정단계의 오차보정방법은, 비례적분방법을 사용하여 위상을 변화시킴으로써, 상기 스위칭수단에 온/오프되는 시간을 제어함을 특징으로 하는 세탁기 단상유도모터의 속도제어방법.