CN108589177A - 一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明公开了一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，包括：传感器组件，设置在洗衣机内部或者外部，用于当洗衣机角度发生变化时，输出不同的电压值至电子线路板；所述传感器组件具体包括外壳和设置在所述外壳内的上拱板、下拱板、电子线路板，其中所述下拱板上设有四块电容板，所述上拱板和所述下拱板之间设有夹层，所述夹层内设置有绝缘液体，该绝缘液体内形成可移动的气泡，所述气泡的位置变化使电容板的X、Y、Z三个轴的电容值发生线性变化；所述电子线路板封装在所述传感器组件内，用于根据电容值的变化进行计算，输出倾角测量值，并当洗衣机整体倾斜角度超过预设角度时，自动启动降速的命令，防止洗衣机倾倒。
Description
技术领域
本发明涉及洗衣机技术领域，具体地是涉及一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统。
背景技术
洗衣机在使用过程中，最需要防止的一个问题就是洗衣机在高速洗涤或脱水过程中发生倾倒。尤其是在洗衣机脱水过程中，可能由于桶内负载分布不均匀导致系统偏心较大，从而造成系统离心力较大，发生外桶撞击箱体或者整机移位甚至倾倒等状况。
为避免脱水时出现较大偏心，传统的办法是洗衣机控制器在高速脱水之前需通过对桶内衣物进行称重，然后通过对洗衣机运行时的速度和电流的检测跟预设的正常值进行对比，来判断洗衣机是否处于不平衡状态，这种方法能是最近20年目前市场上的主流的方案，但是由于是一种通过电信号间接判断的方法，所以准确的不是很高，偶尔会出先误判，并且由于误差率较高，大约15％的误差率，所以实际市场产品通常把正常阈值设定较低，以提高可靠性，因此限制了洗衣机的最大洗涤能力。
因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
本发明旨在提供一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其采用一种角度传感器用于检测洗衣机的不平衡状态，当洗衣机发生不平衡或有倾倒趋势时，及时降速或停止运行。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，包括：
传感器组件，设置在洗衣机内部或者外部，用于当洗衣机角度发生变化时，输出不同的电压值至电子线路板；所述传感器组件具体包括外壳和设置在所述外壳内的上拱板、下拱板、电子线路板，其中所述下拱板上设有四块电容板，所述上拱板和所述下拱板之间设有夹层，所述夹层内设置有绝缘液体，该绝缘液体内形成可移动的气泡，所述气泡的位置变化使电容板的X、Y、Z三个轴的电容值发生线性变化；
所述电子线路板封装在所述传感器组件内，用于根据电容值的变化进行计算，输出倾角测量值，并当洗衣机整体倾斜角度超过预设角度时，自动启动降速的命令，防止洗衣机倾倒。
优选地，所述电子线路板具体包括：
测量电路，用于对电容值变化进行检测；
微处理器，与所述测量电路连接，用于对洗衣机的倾斜角度进行计算；
模拟输出电路，与所述微处理器连接，用于通过模拟量输出X、Y、Z倾斜角度对应的电压；
PWM输出电路，与所述微处理器连接，用于通过PWM数字量输出X、Y、Z的倾斜角度的数字量；
存储器，与所述微处理器连接，用于进行存储。
优选地，所述下拱板为聚酯塑料拱形板。
优选地，所述上拱板为铝质拱形。
优选地，所述外壳为塑料外壳。
优选地，所述夹层的厚度为3mm。
优选地，所述预设角度为10度。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
本发明所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其采用一种角度传感器用于检测洗衣机的不平衡状态，当洗衣机发生不平衡或有倾倒趋势时，及时降速或停止运行。方案成本较低，适合家电产品。并且这种方法可以和传统电信号测量互为矫正，相当于在原有基础上增加了一种更安全可靠的测量矫正。
附图说明
图1为本发明所述的传感器组件的结构示意图；
图2为本发明所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统的原理图；
图3为本发明所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统的流程图。
其中：1.外壳，2.夹层，3.上拱板，4.下拱板，5.电子线路板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示，为符合本发明的一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，包括：
传感器组件，设置在洗衣机内部或者外部，用于当洗衣机角度发生变化时，输出不同的电压值至电子线路板5；所述传感器组件具体包括外壳1和设置在所述外壳1内的上拱板3、下拱板4、电子线路板5，其中所述下拱板4上设有四块电容板，所述上拱板3和所述下拱板4之间设有夹层2，所述夹层2内设置有绝缘液体，该绝缘液体内形成可移动的气泡，所述气泡的位置变化使电容板的X、Y、Z三个轴的电容值发生线性变化；
所述电子线路板5封装在所述传感器组件内，用于根据电容值的变化进行计算，输出倾角测量值，并当洗衣机整体倾斜角度超过预设角度时，自动启动降速的命令，防止洗衣机倾倒。
优选地，所述电子线路板5具体包括：
测量电路，用于对电容值变化进行检测；
微处理器，与所述测量电路连接，用于对洗衣机的倾斜角度进行计算；
模拟输出电路，与所述微处理器连接，用于通过模拟量输出X、Y、Z倾斜角度对应的电压；
PWM输出电路，与所述微处理器连接，用于通过PWM数字量输出X、Y、Z的倾斜角度的数字量；
存储器，与所述微处理器连接，用于进行存储。
优选地，所述下拱板4为聚酯塑料拱形板。
优选地，所述上拱板3为铝质拱形。
优选地，所述外壳1为塑料外壳1。
优选地，所述夹层2的厚度为3mm。
优选地，所述预设角度为10度。
具体地：
本实施例需要一种基于电容原理且无可动部件的敏感器件。其结构如图1所示，传感器组件由两个相距仅为3mm密封焊接的拱状板构成，下层的聚酯塑料拱形板上有4块电容板，上层的铝质拱形作为一个公共端，夹层2内有高绝缘常数的液体，并形成约占1/4空间的气泡位于中间。当倾斜时，气泡从一侧移到另一侧，电容值发生线性变化，再通过电子线路板5将其转换为角度值输出(模拟输出和PWM数字输出)。传感器外壳1上有四个调整小孔，分别对应X、Y、Z轴的调零(0°时输出电压＝1/2电源电压)和定标(倾角每变化1°，输出电压变化多少5mV)。传感器组件和电子线路板5封装在坚固的塑料外壳1内，以确保其安全性。其小巧的外型和坚固耐用的结构非常适合于安装空间有限和环境条件要求苛刻的场合。
X、Y、Z三个轴的方向分别由汽泡的位置引起X、Y、Z电容的容值变化，该容值变化通过测量电路进行检测，并进入微处理器进行计算和存储，并最终通过模拟量输出X、Y、Z倾角对应的电压和PWM数字量输出X、Y、Z的倾角数字量。
由于通过传感器端可以把气泡的位置的变化，最终转化成电压的变化，那么电压到角度转换方式为：
把输出的模拟量转换为角度的方程式是：
其中：offset是在0°输出的电压值(电压2.5v)
Sensitivity是芯片灵敏度(SCA100T-D01是4v/g，SCA100T-D02是2v/g)
Vout是芯片输出的模拟量
当角度接近于0°时，可用以下简化方程式计算，计算结果的准确性可通过下表了解。
简化转换方程式：
其中：Sensitivity＝70mV/°(SCA100T-D01)或Sensitivity＝35mV/°(SCA100T-D02)
使用简化公式计算结果与实际倾斜角度之间的误差如下表所示：
在微处理器内部进行计算的方式参见图3，最后计算倾角，当洗衣机整体倾斜角度超过10度时，自动启动降速的命令，防止洗衣机倾倒。
本实施例中因为洗衣机不平衡时达到倾倒状态时，倾斜角度是最直观的直接参考值，对最终目标测量值最为直观和准确。采用一种基于角度变化影响电容容值变化的方式，最终引起电压变化的方案成本较低，适合家电产品。并且这种方法可以和传统电信号测量互为矫正，相当于在原有基础上增加了一种更安全可靠的测量矫正。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于，包括：
传感器组件，设置在洗衣机内部或者外部，用于当洗衣机角度发生变化时，输出不同的电压值至电子线路板；所述传感器组件具体包括外壳和设置在所述外壳内的上拱板、下拱板、电子线路板，其中所述下拱板上设有四块电容板，所述上拱板和所述下拱板之间设有夹层，所述夹层内设置有绝缘液体，该绝缘液体内形成可移动的气泡，所述气泡的位置变化使电容板的X、Y、Z三个轴的电容值发生线性变化；
所述电子线路板封装在所述传感器组件内，用于根据电容值的变化进行计算，输出倾角测量值，并当洗衣机整体倾斜角度超过预设角度时，自动启动降速的命令，防止洗衣机倾倒。
2.如权利要求1所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于：所述电子线路板具体包括：
测量电路，用于对电容值变化进行检测；
微处理器，与所述测量电路连接，用于对洗衣机的倾斜角度进行计算；
模拟输出电路，与所述微处理器连接，用于通过模拟量输出X、Y、Z倾斜角度对应的电压；
PWM输出电路，与所述微处理器连接，用于通过PWM数字量输出X、Y、Z的倾斜角度的数字量；
存储器，与所述微处理器连接，用于进行存储。
3.如权利要求1或2所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于：所述下拱板为聚酯塑料拱形板。
4.如权利要求1-3任一所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于：所述上拱板为铝质拱形。
5.如权利要求1-4任一所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于：所述外壳为塑料外壳。
6.如权利要求1-5任一所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于：所述夹层的厚度为3mm。
7.如权利要求1-6任一所述的基于角度测量的洗衣机不平衡检测系统，其特征在于：所述预设角度为10度。
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