專利名稱：用于洗衣機(jī)的水位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于洗衣機(jī)的水位控制裝置。特別是，本發(fā)明涉及這樣一種用于洗衣機(jī)的水位控制裝置，其可通過(guò)使用具有特殊線性輸出的半導(dǎo)體水位傳感器來(lái)控制洗衣機(jī)的水位，由此可以精確地在其整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行水位檢測(cè)。
洗衣機(jī)通常是通過(guò)將桶充滿水并通過(guò)具有葉片的中心柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的水流來(lái)洗滌放置于其中的衣物和其他待洗物品。中心柱體可經(jīng)受脈動(dòng)和攪動(dòng)，以便產(chǎn)生相應(yīng)的水流，其會(huì)對(duì)衣物進(jìn)行沖擊以便對(duì)其充分地進(jìn)行洗滌。
用以控制桶中水位的裝置典型地是裝在洗衣機(jī)上的，以便除了控制水從桶中的排放以外，用來(lái)保證使桶對(duì)于預(yù)定的衣物種類而設(shè)置注入的適當(dāng)水位，或由用戶來(lái)設(shè)置。在水位調(diào)節(jié)裝置中包含有水位傳感器。
參見(jiàn)

圖1，其示出了用于洗衣機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)的水位調(diào)節(jié)裝置的示意圖。該水位調(diào)節(jié)裝置包括水位傳感器10，微控制器20，供水閥驅(qū)動(dòng)器30，排水閥驅(qū)動(dòng)器40，和洗衣機(jī)控制器50。
水位傳感器10包括第一和第二變換器(inverters)11和12，線圈13，和電阻R，其中第一和第二變換器11和12，線圈13，和電阻R相互并聯(lián)地安裝在水位傳感器10中。其進(jìn)一步包括電容C1和電容C2，其分別連接于變換器11和12，線圈13，和電阻R每個(gè)的輸入和輸出端上，并且第三變換器14串聯(lián)連接于第一變換器11的輸出端上。
線圈13具有電感，其隨水位壓力的變化而改變。使用了該線圈13的常用水位傳感器10相對(duì)于水位的變化而輸出水位傳感信號(hào)。
更詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)給桶供水時(shí)，其中的水位會(huì)增加，使得壓力施加于振動(dòng)膜上。振動(dòng)膜的薄膜與所施加的壓力成正比地壓縮，并且當(dāng)壓力釋放時(shí)，振動(dòng)膜的薄膜返回到其原始狀態(tài)。
線圈13連接于振動(dòng)膜(diaphragm)上，并且對(duì)其形狀的變化起反應(yīng)(即，薄膜相對(duì)于所施加的壓力的變化而移動(dòng))。因此，如果振動(dòng)膜的形狀發(fā)生改變的話，施加于線圈13上的磁場(chǎng)就會(huì)改變，由此會(huì)改變線圈13的電感值。這樣接著會(huì)改變LC振蕩電路的諧振頻率f。諧振頻率f可以通過(guò)公式f=1/(2π√LC)來(lái)計(jì)算，并且其取值為19KHz至26KHz。諧振頻率為f的信號(hào)可輸入給洗衣機(jī)的微控制器20。
當(dāng)將水提供給洗衣機(jī)的桶時(shí)，線圈13的電感會(huì)隨水位的變化而改變。也就是說(shuō)，當(dāng)水位增加而提高水壓強(qiáng)度時(shí)，線圈13的電感降低，并且當(dāng)水位降低使水壓強(qiáng)度也降低時(shí)，線圈13的電感將增加。因此，水壓強(qiáng)度的增加導(dǎo)致了諧振頻率f的降低，同時(shí)水壓強(qiáng)度的降低會(huì)導(dǎo)致諧振頻率f的升高。
如上所述，諧振頻率f的信號(hào)可輸入給微控制器20。該微控制器20可計(jì)算輸入的頻率值，以其預(yù)定間隔如每1秒存儲(chǔ)輸入的頻率值，并且將現(xiàn)有的計(jì)算值與先前的計(jì)算值進(jìn)行比較，由此確定洗衣機(jī)的水位。
如果水位達(dá)到由用戶或針對(duì)特定物品類型預(yù)先編程而設(shè)置的水位的話，微控制器20會(huì)確定供水操作完成，并且將相應(yīng)信號(hào)發(fā)送給供水閥驅(qū)動(dòng)器30。然后供水閥驅(qū)動(dòng)器30執(zhí)行操作，用以關(guān)閉供水閥。
當(dāng)桶中的水在洗滌過(guò)程中被排放時(shí)，微控制器20可確定有關(guān)水的排放，當(dāng)使用上述計(jì)算、存儲(chǔ)、和比較輸入頻率值的方法將水完全排放時(shí)，然后發(fā)出相應(yīng)信號(hào)給排水閥驅(qū)動(dòng)器40。因此，排水閥驅(qū)動(dòng)器40可控制排水閥關(guān)閉，由此完成水由洗衣機(jī)的排放。
參見(jiàn)圖2，其示出了一曲線，它表示現(xiàn)有技術(shù)的水位傳感器10的諧振頻率f與水壓之間的關(guān)系。在該圖中，常用水位傳感器的諧振頻率f處于19KHz至26KHz范圍內(nèi)。如果桶中無(wú)水的話，傳感器的輸出頻率為26KHz(水壓，0mmH2O)，而如果桶中充滿了水的話，傳感器10的輸出頻率為21KHz(水壓，600mmH2O)。
然而，如圖2的部分(a)所示，水位傳感器10的輸出頻率值在60mmH2O至100mmH2O之間是相同的。因此，由于水位傳感器10確定了在60mmH2O和100mmH2O水壓強(qiáng)度之間的水位數(shù)值相同，因此水位的精確檢測(cè)不能通過(guò)傳感器10來(lái)獲得。換句話說(shuō)，由于精確的水位不能在部分(a)或死區(qū)上檢測(cè)到，因此不能在水位的整個(gè)范圍上獲得線性輸出。
還有，由于畢竟還存在著機(jī)械因素影響到桶中的水位確定(即，線圈13對(duì)于振動(dòng)膜的薄膜的位置變化起反應(yīng))，正如所有機(jī)械器件一樣，重復(fù)操作會(huì)磨損振動(dòng)膜使其超限，使得水位檢測(cè)逐漸地降低精確度。
有鑒于此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供一種用于洗衣機(jī)的水位控制裝置，其能夠通過(guò)使用具有特殊線性輸出的半導(dǎo)體水位傳感器來(lái)控制洗衣機(jī)的水位。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于洗衣機(jī)的水位控制裝置。該水位控制裝置包括半導(dǎo)體型水位傳感器，用于通過(guò)按照所加電壓來(lái)改變內(nèi)阻以檢測(cè)桶中的水位；供電單元，用以將電源提供給半導(dǎo)體型水位傳感器；放大器，用于放大半導(dǎo)體型水位傳感器的輸出信號(hào)；控制單元，其可接收放大器的輸出信號(hào)作為輸入來(lái)確定水位并控制水位；供水閥驅(qū)動(dòng)器，用以根據(jù)控制單元的控制信號(hào)打開(kāi)/關(guān)閉供水閥；排水閥驅(qū)動(dòng)器，用以根據(jù)控制單元的控制信號(hào)打開(kāi)/關(guān)閉排水閥；和洗衣機(jī)操作部分，用以在水位達(dá)到預(yù)定水位時(shí)根據(jù)控制單元的控制信號(hào)操作洗衣機(jī)。
按照本發(fā)明的一個(gè)特征，該半導(dǎo)體型水位傳感器具有薄膜形振動(dòng)膜，該振動(dòng)膜具有四個(gè)電阻形成橋路。
按照本發(fā)明的另一特征，該半導(dǎo)體型水位傳感器具有與施加于振動(dòng)膜上的壓力成正比的線性輸出特性。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征和其它優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參照附圖進(jìn)行的下列描述而更加清楚。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1表示用于洗衣機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)中水位控制裝置的示意圖；圖2表示圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中水壓傳感器的諧振頻率與水壓之間關(guān)系的曲線圖；圖3表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例施加于半導(dǎo)體型水位傳感器上的水壓；圖4是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的洗衣機(jī)水位控制裝置的示意圖；圖5是表示圖4所示水位傳感器的輸出電壓與水壓之間關(guān)系的曲線圖；和圖6是表示圖4所示水位控制裝置的控制方法流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述。
現(xiàn)將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
首先參見(jiàn)圖3，其示出了按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例施加于半導(dǎo)體型水位傳感器上的水壓。如圖所示，洗衣機(jī)桶100通過(guò)軟管(hose)101與半導(dǎo)體型水位傳感器60聯(lián)通，使得壓力可按照桶100的水位變化而施加于傳感器60上或由其釋放。也就是說(shuō)，傳感器60的內(nèi)部振動(dòng)膜61具有張力和壓力側(cè)，其對(duì)通過(guò)軟管101所施加的壓力起反應(yīng)。
傳感器60按照檢測(cè)的水位變化將輸出信號(hào)傳遞給洗衣機(jī)的控制單元，使得能夠?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢岳脤?duì)上述元件的各種定位，這種安裝位置的確定能夠通過(guò)本技術(shù)領(lǐng)域的普通專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行。
現(xiàn)參見(jiàn)圖4，其示出了按照本發(fā)明的洗衣機(jī)水位控制裝置的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的水位控制裝置包括半導(dǎo)體型水位傳感器60，其可檢測(cè)桶100的水位；供電單元63，用以為半導(dǎo)體型水位傳感器60提供電源；放大器70，用以放大半導(dǎo)體型水位傳感器60的輸出信號(hào)；微控制器25，其可接收放大器70的輸出信號(hào)來(lái)確定桶100的水位，并進(jìn)行控制以便調(diào)節(jié)水位；供水閥驅(qū)動(dòng)器35，用以根據(jù)微控制器25的控制信號(hào)打開(kāi)/關(guān)閉供水閥34；排水閥驅(qū)動(dòng)器45，用以根據(jù)微控制器25的控制信號(hào)打開(kāi)/關(guān)閉排水閥36；和洗衣機(jī)操作部分55，用以根據(jù)由微控制器25所發(fā)出的控制信號(hào)操作洗衣機(jī)，例如在桶100的水位已經(jīng)達(dá)到預(yù)定水位以后接收到相應(yīng)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始洗滌操作。
下面將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的半導(dǎo)體型水位傳感器60。如果半導(dǎo)體型水位傳感器60的內(nèi)部振動(dòng)膜61隨水位的改變而改變形狀的話，傳感器60的電阻值會(huì)相對(duì)于變形的程度而改變。即，傳感器60是壓力傳感器，其可應(yīng)用一壓力電阻效應(yīng)。按照本發(fā)明的傳感器60可隨著桶100中水位的變化而輸出電壓信號(hào)。
下面將描述形成傳感器60的過(guò)程。首先，蝕刻硅襯底的一側(cè)，由此形成振動(dòng)膜61?？蓪⒄駝?dòng)膜61制成薄膜，使得振動(dòng)膜可對(duì)壓力的變化起反應(yīng)。還有，其電阻值可相對(duì)于壓力的變化而改變的四個(gè)電阻R1,R2,R3,R4，均定位在振動(dòng)膜上。也就是說(shuō)，橋電路是由四個(gè)電阻R1,R2,R3和R4構(gòu)成，四個(gè)電阻R1,R2,R3,R4的電阻值在無(wú)壓力施加于其上的情況下具有相同的電阻值并且可根據(jù)水壓的變化而改變。電阻R1和R3定位于振動(dòng)膜的一側(cè)上，其延伸會(huì)使電阻R1和R3的阻值增加。而電阻R2和R4位于振動(dòng)膜的另一側(cè)上，其壓縮會(huì)使電阻R2和R4的阻值降低。
特別是，如圖3所示，如果水壓通過(guò)軟管101施加于半導(dǎo)體型水位傳感器60上的話，張力和壓力會(huì)施加于內(nèi)振動(dòng)膜61上。因此，由于電阻R1和R3定位于振動(dòng)膜61的張力側(cè)上，所以電阻R1和R3的阻值會(huì)增加，而由于電阻R2和R4定位于振動(dòng)膜61的壓力側(cè)上，所以電阻R2和R4的阻值會(huì)降低。
因此，電阻R1和R3的阻值變化程度為‘+δR’，而電阻R2和R4的阻值變化程度為‘-△R’。如果阻值根據(jù)壓力而改變的話，可改變由供電單元61流到水位傳感器60的電流值。在這里，由于上述部件在半導(dǎo)體制造過(guò)程中集成在半導(dǎo)體上，所以傳感器60的輸出電壓是精確的。并且其線性輸出在水位整個(gè)范圍是精確的。如圖5的曲線所示，傳感器60的輸出電壓可由Y=AX+B的線性公式表示，其示出了線性輸出值實(shí)現(xiàn)了與振動(dòng)膜61的形狀變化成正比。
再參見(jiàn)圖4，傳感器60的輸出電壓可由放大器70來(lái)放大。用于本發(fā)明中的放大器70是典型的測(cè)量放大器，并且其包括第一、第二、和第三運(yùn)算放大器OP1,OP2和OP3，以及七個(gè)電阻R5-R11。放大器70可放大輸入給第一運(yùn)算放大器OP1非反向端的電壓V1之間的電壓差，并放大輸入給第二運(yùn)算放大器OP2非反向端的電壓V2之間的電壓差，并將輸出電壓V0在第三運(yùn)算放大器OP3的輸出端輸出。如圖5所示，按照本發(fā)明的輸出電壓處于0.2V至4.5V的范圍內(nèi)。
參見(jiàn)圖6，其示出了表示本發(fā)明水位控制裝置控制方法的流程圖。
首先，在步驟S10，微控制器25確定水位是否按照特定洗滌物品類型而預(yù)先設(shè)置或由用戶來(lái)設(shè)置；如果水位是在步驟S10被自動(dòng)設(shè)置的話，在步驟S20，微控制器25可檢測(cè)洗滌物品的重量；然后，在步驟S30中，微控制器25可按照洗滌物品的檢測(cè)重量來(lái)設(shè)置桶100內(nèi)部的水位。
在上述情況下，如果水位不是在步驟S10中自動(dòng)設(shè)置的話，可以在步驟S11中，通過(guò)輸入單元(未示出)而由用戶來(lái)選擇。在水位設(shè)置過(guò)程以后，在步驟S40，微控制器25通過(guò)將相應(yīng)信號(hào)傳遞給供水閥驅(qū)動(dòng)器35而打開(kāi)供水閥34，使得可將水注入桶100中。接著，在步驟S50，微控制器25可通過(guò)使用半導(dǎo)體型水位傳感器60來(lái)傳感水位。
水位傳感器60的輸出信號(hào)可通過(guò)放大器70進(jìn)行放大，然后將其提供給微控制器25的模擬/數(shù)字端口(A/D端口)，放大器70的輸出是模擬電壓值。微控制器25的A/D端口可接收放大器70的輸出信號(hào)，并且將其變成數(shù)字值。
微控制器25可通過(guò)使用步驟S50中的數(shù)字值來(lái)確定水位，并且在步驟S60，將現(xiàn)有水位與預(yù)定水位進(jìn)行比較。如果在步驟S60中現(xiàn)有水位低于預(yù)定水位的話，微控制器25可確定預(yù)定水位還未達(dá)到，由此將信號(hào)傳遞給供水閥驅(qū)動(dòng)器35，使得供水閥34打開(kāi)，并且使水提供給桶100。
另一方面，在步驟S60，如果檢測(cè)的水位超出了預(yù)定水位的話，微控制器25將確定，現(xiàn)有水位已經(jīng)達(dá)到預(yù)定水位。因此，微控制器25可將信號(hào)傳遞給供水閥驅(qū)動(dòng)器35，使得在步驟S70關(guān)閉供水閥34。然后，微控制器25通過(guò)發(fā)送信號(hào)給洗衣機(jī)操作部分55來(lái)操作洗衣機(jī)。由此在步驟S80，操作洗衣機(jī)來(lái)洗滌衣物。
在完成衣物的洗滌以后，微控制器25可將信號(hào)發(fā)送給排水閥驅(qū)動(dòng)器45，在步驟S90，使得排水閥36打開(kāi)，以便排放出桶100中的水。在排水處理開(kāi)始以后，在步驟S100，微控制器25可在排水處理過(guò)程中檢測(cè)水位。
微控制器25可在步驟S110中通過(guò)檢測(cè)水位來(lái)確定，是否完成了排水處理。如果未完成排水處理的話，則微控制器25可連續(xù)地進(jìn)行控制以保持排水閥36處于打開(kāi)狀態(tài)。如果經(jīng)過(guò)檢測(cè)在步驟S110中已經(jīng)完成了排水處理的話，微控制器25可通過(guò)將相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給排水閥驅(qū)動(dòng)器45來(lái)關(guān)閉排水閥36。
如上所述，用于洗衣機(jī)的本發(fā)明水位控制裝置使用半導(dǎo)體型壓力傳感器來(lái)檢測(cè)洗衣機(jī)桶中的水位，其中傳感器顯示與振動(dòng)膜的形狀變化成正比的線性輸出特性。結(jié)果，本發(fā)明不會(huì)具有現(xiàn)有技術(shù)中水位檢測(cè)區(qū)域上的死區(qū)，而且可以在水位整個(gè)范圍上精確地檢測(cè)桶的水位。
另外，由于將半導(dǎo)體用作傳感器，所以本發(fā)明不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)使用情況下的精確度降低的問(wèn)題，以及象現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)那樣由制造過(guò)程中的缺陷所引起的問(wèn)題。
在結(jié)合最實(shí)際的考慮以及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述的同時(shí)，可以理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，本發(fā)明包括由權(quán)利要求覆蓋的所有改型和等效設(shè)置，其都包含在權(quán)利要求的精神和范圍之中。
權(quán)利要求
1．一種用于洗衣機(jī)的水位控制裝置，其包括半導(dǎo)體型水位傳感器，用以按照所加電壓通過(guò)改變內(nèi)部電阻來(lái)檢測(cè)桶的水位；供電單元，用以將電源提供給半導(dǎo)體型水位傳感器；放大器，用以放大半導(dǎo)體型水位傳感器的輸出信號(hào)；控制單元，其可接收放大器的輸出信號(hào)并將其作為輸入，用來(lái)確定水位，并控制水位；供水閥驅(qū)動(dòng)器，用以根據(jù)控制單元的控制信號(hào)來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉供水閥；排水閥驅(qū)動(dòng)器，用以根據(jù)控制單元的控制信號(hào)來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉排水閥；和洗衣機(jī)操作部分，用以在水位達(dá)到預(yù)定水位時(shí)，根據(jù)控制單元的控制信號(hào)來(lái)操作洗衣機(jī)。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中半導(dǎo)體型水位傳感器具有薄膜形振動(dòng)膜，該振動(dòng)膜具有四個(gè)電阻形成橋路。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中半導(dǎo)體型水位傳感器具有線性輸出特性，其與施加于振動(dòng)膜上的壓力成正比。
全文摘要
一種用于洗衣機(jī)的水位控制裝置。包括:半導(dǎo)體型水位傳感器,用以按照所加電壓通過(guò)改變內(nèi)部電阻來(lái)檢測(cè)桶的水位;供電單元,用以將電源提供給半導(dǎo)體型水位傳感器;放大器,用以放大半導(dǎo)體型水位傳感器的輸出信號(hào);控制單元,其可接收放大器的輸出信號(hào)作為輸入,以確定水位,并控制水位;供水閥驅(qū)動(dòng)器,根據(jù)控制信號(hào)來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉供水閥;排水閥驅(qū)動(dòng)器,根據(jù)控制信號(hào)來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉長(zhǎng)排水閥;和洗衣機(jī)操作部分,用以在水位達(dá)到預(yù)定水位時(shí),根據(jù)控制信號(hào)來(lái)操作洗衣機(jī)。
文檔編號(hào)G05D9/00GK1218122SQ9810696
公開(kāi)日1999年6月2日 申請(qǐng)日期1998年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月25日
發(fā)明者樸在源, 張鳳安, 崔明貴 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社