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JP4103251B2 - Washing machine control device - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路により洗濯モータを駆動させる洗濯機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、家庭用の洗濯機は、インバータ装置によりモータの周波数を変えてモータの回転数を大幅に変えることにより、洗浄性能、または脱水性能を向上させるものが提案されている。
【0003】
従来、この種の洗濯機は、特開平9−10469号公報に示すように構成していた。すなわち、モータを駆動するインバータ回路とそのインバータ制御回路、および水位センサからの信号を検知して、給水弁または排水弁を制御し、洗濯運転を制御する制御回路から構成していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の洗濯機では、モータ駆動用のインバータ回路の基板と、洗濯運転制御のための制御回路の基板が分かれていたので、インバータ制御用のマイクロコンピュータと洗濯制御用のマイクロコンピュータの2種類のマイクロコンピュータが必要となったり、または1つのマイクロコンピュータを使うと配線が複雑となり、信頼性が低下し、インバータ回路のスイッチングノイズが洗濯制御回路に侵入し、ノイズにより誤動作するなどの問題があった。
【0005】
特に、共振回路の発振周波数変化より水位を検知する水位検知手段の場合には、インバータ回路のスイッチング周波数と水位検知手段の発振周波数が非常に近く、インバータ回路のスイッチングノイズにより水位検知手段が誤動作し、水位が検知できないという問題があった。
【0006】
また、モータ制御の3相フルブリッジインバータ回路のモータ出力電線に発生するdv/dtノイズは特に大きく、モータへ接続される電線と水位検知手段のリード線が接近すると、静電結合ノイズにより水位検知手段が誤動作し易いという問題があった。
【0007】
本発明は上記従来課題を解決するもので、インバータ回路のスイッチングノイズや強電界による水位検知手段の誤動作を防ぎ、インバータ制御基板上に水位検知手段の発振回路を実装できるようにし、低価格で信頼性が高い洗濯機の制御装置を実現することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、交流電源に接続された整流回路の直流電力をインバータ回路により交流電力に変換し、このインバータ回路により撹拌翼または洗濯槽を駆動するモータを駆動し、マイクロコンピュータよりなる制御手段によりインバータ回路と、給水弁、排水弁の開閉を制御するスイッチング手段を制御するよう構成し、洗濯槽の水位を検知する水位検知手段は、単一のコイルと単一のコンデンサより構成され水位による圧力変化で共振周波数が変化するLC共振回路と帰還増幅器よりなるLC発振回路より構成し、LC共振回路と帰還増幅回路の間に低域フィルター回路を接続したものである。
【0009】
これにより、インバータ回路のスイッチングノイズや強電界による水位検知手段の誤動作を防ぐことができ、インバータ制御基板上に水位検知手段の発振回路を実装することが可能となり、さらに、モータへ接続されるインバータ回路の出力電線のdv/dtノイズや誘導ノイズによる水位検知手段の誤動作を防ぐことができるので、モータ接続電線と水位検知手段の信号リード線の配線を簡略化でき、低価格で信頼性が高い洗濯機の制御装置を実現するができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され、撹拌翼または洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽に給水する給水弁と、前記洗濯槽の洗濯液を排水する排水弁と、前記給水弁および前記排水弁の開閉を制御するスイッチング手段と、前記インバータ回路と前記スイッチング手段を制御するマイクロコンピュータよりなる制御手段と、前記洗濯槽の水位を検知する水位検知手段とを備え、前記水位検知手段は、単一のコイルと単一のコンデンサより構成され水位による圧力変化で共振周波数が変化するLC共振回路と帰還増幅器よりなるLC発振回路より構成し、前記LC共振回路と、前記帰還増幅回路の間に低域フィルター回路を接続したものであり、インバータ回路のスイッチングノイズや強電界による水位センサの誤動作を防ぐことができ、インバータ制御基板上に水位センサ発振回路を実装することが可能となり、さらに、モータへ接続されるインバータ回路の出力電線のdv/dtノイズや誘導ノイズによる水位検知手段の誤動作を防ぐことができるので、モータ接続電線と水位検知手段の信号リード線の配線を簡略化でき、低価格で信頼性が高い洗濯機の制御装置を実現できる。
【0011】
請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、LC発振回路より構成した水位検知手段は、LC共振回路と、帰還増幅回路の間に低域フィルター回路とダイオードクランプ回路とを接続したものであり、ダイオードクランプ回路を付加することにより、帰還増幅回路を構成する半導体集積回路のノイズによる破壊、誤動作を防ぐことができ、水位検知手段の誤動作と帰還増幅回路の破壊を防止できる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、上記請求項1または2に記載の発明において、低域フィルター回路はRCフィルター回路よりなり、RCフィルター回路の時定数は、0.1マイクロ秒から1マイクロ秒に設定したものであり、LC発振回路の発振安定度を損なうことなくインバータ回路のスイッチングノイズによる水位検知手段の誤動作を防ぐことができる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0014】
(実施例1)
図1に示すように、交流電源1は、ラインフィルター2を介して整流回路3に交流電力を加え、直流電力に変換する。整流回路3は倍電圧整流回路を構成し、交流電源1が正電圧のとき、ダイオード30aによりコンデンサ31aを充電し、交流電源1が負電圧のとき、ダイオード30bによりコンデンサ31bを充電し、直列接続されたコンデンサ31a、31bの両端には倍電圧直流電圧が発生し、インバータ回路4に倍電圧直流電圧を加える。
【0015】
インバータ回路4は、6個のパワートランジスタと逆並列ダイオードよりなる3相フルブリッジインバータ回路により構成し、通常、パワートランジスタと逆並列ダイオード、およびその駆動回路と保護回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュール(以下、IPMという)で構成している。インバータ回路4の出力端子にはモータ5を接続する。
【0016】
図2は、洗濯機の実施例を示す断面図で、撹拌翼6または洗濯槽7をモータ5により駆動する。ここで、モータ5はブラシレス直流モータ5により構成している。位置検知手段50は、モータ5の回転子51に取り付けた永久磁石52と固定子53の相対位置を検出して、固定子53に巻かれた3相巻線の通電切り替えを行う、いわゆる、転流検知信号(以下、CS信号という)を検出するもので、通常、ホールICより構成している。
【0017】
給水弁8は、洗濯槽7へ水道水を給水制御するもので、排水弁9は洗濯槽7内の洗濯液を排水制御する。給水弁8、排水弁9の電気的制御は、スイッチング手段10により交流電圧の入り切りにより行うことができ、スイッチング手段10は、双方向性サイリスタまたはソリッドステートリレーで構成している。
【0018】
制御手段11は、主としてマイクロコンピュータとその周辺回路より構成し、位置検知手段50のCS信号によりインバータ回路4を制御してモータ5を駆動する。また、スイッチング手段10を制御して給水弁8、排水弁9を制御する。
【0019】
水位検知手段12は、洗濯槽7の水位を検出するもので、受水槽13の下部にエアトラップを設けて、エアーパイプにより受水槽13の上部に設けた水位検知手段12の圧力検知部に接続する。
【0020】
モータ5の出力軸54からの回転トルクは、減速機構15を介して撹拌翼6、または洗濯槽7の駆動出力軸16に伝達される。撹拌翼6を駆動する場合には、減速機構15の減速比率により回転数を下げる。洗濯槽7を回転駆動する場合には、クラッチ機構(図示せず)によりモータ5の回転が直接伝達される。
【0021】
水位検知手段12は、図3に示すように回路部を構成しており、コイル120aとコンデンサ120bで共振回路120を構成し、帰還増幅回路121と共振回路120の間に低域フィルター回路122を接続している。
【0022】
帰還増幅回路121は、CMOSインバータ121a、121bを直列接続して正帰還増幅器を構成し、前段のCMOSインバータ121aの入出力間に自己バイアス抵抗を接続し、CMOSインバータ121bの出力端子と前段のCMOSインバータ121aの入力端子間に帰還抵抗121dとコンデンサ121eの直列回路を接続する。
【0023】
このインバータロジックよりなる正帰還増幅回路121は、共振回路120がなければ、RC発振回路として動作し、RC発振回路の発振周波数は、LC共振回路の発振周波数の約1/10程度に設定する。発振起動時にはRC発振回路として起動し、発振途中に共振回路120の共振周波数に引っ張り込まれ、コンデンサ121eは単なる入力コンデンサとなり、帰還抵抗121dは、正帰還抵抗として動作する。
【0024】
低域フィルター回路122は、抵抗122aとコンデンサ122bよりなる低域通過L型フィルターである。
【0025】
コイル120aとコンデンサ120bは、圧力検知部に配設され、帰還増幅回路121はマイクロコンピュータよりなる制御手段11に実装されるので、距離的に長くなってインバータ回路4のスイッチングノイズが水位検知手段12のリード線にのりやすくなる。また、インバータ回路4と制御手段11を同一の基板に実装すると、さらにノイズが帰還増幅回路121に侵入し、誤動作し易くなる。帰還増幅回路121の入力側に低域フィルター回路122を接続し、共振回路120からの信号に加わったスイッチングノイズを下げることにより、LC共振回路の誤動作をなくすことができる。
【0026】
水位検知手段12の圧力検知部は、図4に示すように構成しており、ダイヤフラム123上のフェライトコア124が圧力により上下移動すると、コイル120aのインダクタンスが変化し、共振回路120の共振周波数が変化するよう構成している。
【0027】
図4において、A部はエアホース側であり、ダイヤフラム123の下部(P部)の圧力が上昇すると、ダイヤフラム123上のフェライトコア124は、スプリング125のため圧力に比例してコイル120aの中心方向に移動し、コイル120aのインダクタンスが増加して、並列共振周波数f0は低くなる。通常、共振周波数f0は20〜40kHzの超音波周波数に設定される。
【0028】
このように、本実施例によれば、LC発振回路よりなる水位検知手段12において、共振回路120と帰還増幅回路121の間に低域フィルター回路122を接続し、帰還増幅回路121に侵入するインバータスイッチングノイズを低下させるようにしたので、インバータスイッチングノイズによる水位検知手段12の誤動作がなくなり、LC発振回路の発振を安定化させることができ、1枚の制御基板に、インバータ回路4と、給水弁8、排水弁9のスイッチング手段10と、水位検知手段12の発振回路と、インバータ回路4とスイッチング手段10の制御手段11を実装することができ、さらに、水位検知手段12の圧力検知部に接続するリード線を長くし、モータ出力電線に接近しても誤動作、誤検知をなくすことができる。
【0029】
なお、本実施例では、低域フィルター回路122は、低域通過型のRCフィルターを示しているが、抵抗をインダクターに変えても効果は同じである。ただし、発振回路の発振周波数が変動し、発振が不安定となるので、インダクターのインダクタンスを大きくできない欠点がある。
【0030】
また、CMOSインバータをTTLインバータに変えても特に問題はないが、ロジック回路による発振回路の方が、入力が高インピーダンスの増幅器を使った帰還発振回路よりもノイズ誤動作しにくいことは、実験で確認されている。
【0031】
(実施例2)
図5に示すように、水位検知手段12を構成する共振回路120と帰還増幅回路121の間に、低域フィルター回路122を接続し、さらにダイオードクランプ回路127を接続している。ダイオードクランプ回路127は、帰還増幅回路121を構成するCMOSインバータ121a、121bの直流電源電圧のプラス側にクランプするダイオード127aとマイナス側にクランプするダイオード127bよりなる。
【0032】
ダイオードクランプ回路127は、CMOSインバータ121bの出力保護になるが、さらに、CMOSインバータ121aの入力側の保護のために、ダイオードクランプ回路128を接続すると効果は更に大となる。プラス側のクランプダイオード127a、128aは、入力信号電圧がダイオードカソード電圧、すなわち、直流電源電圧よりも高くなると導通して、入力電圧が直流電源電圧Vaよりも高くなることを防ぎ、ノイズ電圧を電源側に逃がす役目をする。
【0033】
マイナス側のクランプダイオード127b、128bは、入力信号が直流電源のマイナス側より低い場合に、マイナス電圧以下にならないようにし、帰還増幅回路121の誤動作とサージ電圧破壊を防止する。
【0034】
共振回路120は、水位検知手段12の圧力検知部に実装され、図2の水位検知手段12の位置、すなわち、洗濯槽7の上部に配設され、帰還増幅回路121は、制御手段11と同じ基板内に実装されるので、信号線を長くすると誘導結合または静電結合によるノイズが誘起するが、低域フィルター回路122とダイオードクランプ回路127、128により誤動作やサージ破壊を防ぐことができる。
【0035】
このように本実施例によれば、共振回路120と帰還増幅回路121の間に、低域フィルター回路122とダイオードクランプ回路127、128を接続するので、周波数成分の高いノイズは低域フィルター回路122で減衰させ、周波数成分が低くてノイズエネルギーが大きいものはダイオードクランプ回路127、128で吸収できるので、誤動作や破壊がなく信頼性の高い水位検知手段を実現することができる。
【0036】
圧力検知部は、安全性を高めるために洗濯槽上部に配設する必要があるが、帰還増幅回路121は、制御手段11と同一の基板に実装できるので、制御手段11の実装基板を洗濯槽7の下部に配設してリード線を長くしても誤動作しないので、設計自由度が大きくなり、かつ、共振回路信号リード線とモータ接続電線を近づけても誤動作はないので、配線を簡略化できる。
【0037】
(実施例3)
図3または図5における低域フィルター回路122は、信号と直列に抵抗122aを接続し、抵抗122aとグラウンド(−電位)との間にコンデンサ122bを接続したRCフィルターよりなるもので、安価でかつノイズ除去効果の高い構成である。
【0038】
インバータ回路4に使用されるIPMは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)をメインスイッチング半導体素子として使用するものが多いので、スイッチングタイムは、0.1マイクロ秒から0.5マイクロ秒となる。
【0039】
このため、RCフィルターのRC時定数は、インバータ回路4のメインスイッチング半導体のスイッチングタイム相当もしくはそれ以上に設定すれば十分な効果を得ることができる。また、これ以上の時定数に設定すると共振回路120のQが低くなり、LC発振回路の発振が不安定となり、逆に誤動作し易くなる。
【0040】
抵抗122aを560Ω、コンデンサ122bを470pFに設定すると、時定数は約0.26マイクロ秒となる。IGBTのスイッチングタイムを0.2マイクロ秒とするスイッチングノイズの基本周波数は5MHzとなり、そのときのコンデンサ122bのインピーダンスは約66Ωなので、ノイズ成分の基本波においても1/10の減衰効果が得られることがわかる。
【0041】
ノイズ成分はさらに高い分布を示すので、高い周波数ほど減衰率が高くなり効果が大きくなる。コンデンサ122bの容量を大きくすると、水位検知手段12の発振周波数でのインピーダンスが低くなって発振周波数に影響を及ぼすので、40kHz近傍のインピーダンスを高くするためにも、コンデンサ容量は数100pFに設定する必要がある。
【0042】
以上述べたように、メインスイッチング半導体のスイッチングノイズを減衰させるだけではなく、短波帯またはそれ以上の強電界による誘起電圧も減衰させる効果が大きく、車載無線やアマチュア無線による強電界による誤動作も防ぐことができる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され、撹拌翼または洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽に給水する給水弁と、前記洗濯槽の洗濯液を排水する排水弁と、前記給水弁および前記排水弁の開閉を制御するスイッチング手段と、前記インバータ回路と前記スイッチング手段を制御するマイクロコンピュータよりなる制御手段と、前記洗濯槽の水位を検知する水位検知手段とを備え、前記水位検知手段は、単一のコイルと単一のコンデンサより構成され水位による圧力変化で共振周波数が変化するLC共振回路と帰還増幅器よりなるLC発振回路より構成し、前記LC共振回路と、前記帰還増幅回路の間に低域フィルター回路を接続したから、インバータ回路のスイッチングノイズや強電界による水位センサの誤動作を防ぐことができ、インバータ制御基板上に水位センサ発振回路を実装することが可能となり、さらに、モータへ接続されるインバータ回路の出力電線のノイズによる水位検知手段の誤動作を防ぐことができるので、モータ接続電線と水位検知手段の信号リード線の配線を簡略化でき、低価格で信頼性が高い洗濯機の制御装置を実現できる。
【0044】
また、請求項2記載の発明によれば、LC発振回路より構成した水位検知手段は、LC共振回路と、帰還増幅回路の間に低域フィルター回路とダイオードクランプ回路とを接続したから、ダイオードクランプ回路を付加することにより、帰還増幅回路を構成する半導体集積回路のノイズによる破壊、誤動作を防ぐことができ、水位検知手段の誤動作と帰還増幅回路の破壊を防止できる。
【0045】
また、請求項3に記載の発明によれば、低域フィルター回路はRCフィルター回路よりなり、RCフィルター回路の時定数は、0.1マイクロ秒から1マイクロ秒に設定したから、インバータ回路のスイッチングノイズ、またはそれ以上の高周波ノイズを減衰させ、水位検知手段の発振周波数信号には影響を与えないので、インバータノイズだけではなく、ラジオ周波数の強電界でも誤動作しない信頼性の高い洗濯機の制御装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の洗濯機の制御装置のブロック回路図
【図2】 同洗濯機の制御装置を備えた洗濯機の断面図
【図3】 同洗濯機の制御装置に使用する水位検知手段の回路図
【図4】 同洗濯機の制御装置に使用する水位検知手段の圧力検知部の要部断面図
【図5】 本発明の第2の実施例の洗濯機の制御装置に使用する水位検知手段の回路図
【符号の説明】
1 交流電源
3 整流回路
4 インバータ回路
5 モータ
6 撹拌翼
7 洗濯槽
8 給水弁
9 排水弁
10 スイッチング手段
11 制御手段
12 水位検知手段
120 共振回路
121 帰還増幅回路
122 低域フィルター回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a washing machine in which a washing motor is driven by an inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, home washing machines have been proposed that improve the cleaning performance or dewatering performance by changing the motor frequency by an inverter device to significantly change the rotational speed of the motor.
[0003]
Conventionally, this type of washing machine is configured as shown in JP-A-9-10469. That is, the inverter circuit that drives the motor, the inverter control circuit, and the control circuit that detects the signal from the water level sensor, controls the water supply valve or the drain valve, and controls the washing operation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional washing machine, the circuit board for the inverter circuit for driving the motor and the circuit board for the control circuit for controlling the washing operation are separated. Therefore, the microcomputer for controlling the inverter and the microcomputer for controlling laundry If two types of microcomputers are required, or if one microcomputer is used, wiring becomes complicated, reliability decreases, switching noise of the inverter circuit enters the laundry control circuit, and malfunctions due to noise, etc. There was a problem.
[0005]
In particular, in the case of a water level detection means that detects the water level from a change in the oscillation frequency of the resonance circuit, the switching frequency of the inverter circuit and the oscillation frequency of the water level detection means are very close, and the water level detection means malfunctions due to switching noise of the inverter circuit. There was a problem that the water level could not be detected.
[0006]
In addition, the dv / dt noise generated in the motor output wire of the three-phase full-bridge inverter circuit controlled by the motor is particularly large. When the wire connected to the motor and the lead wire of the water level detection means come close, the water level is detected by electrostatic coupling noise. There is a problem that the means are likely to malfunction.
[0007]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, prevents malfunction of the water level detection means due to switching noise and strong electric field of the inverter circuit, and enables the oscillation circuit of the water level detection means to be mounted on the inverter control board, and is inexpensive and reliable. The purpose is to realize a control device for a washing machine with high performance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention converts DC power of a rectifier circuit connected to an AC power source into AC power by an inverter circuit, and drives a motor for driving a stirring blade or a washing tub by this inverter circuit. The control means comprising a computer is configured to control the inverter circuit and the switching means for controlling the opening and closing of the water supply valve and the drain valve. The water level detection means for detecting the water level in the washing tub comprises a single coil and a single capacitor. It consists of an LC resonance circuit consisting of an LC resonance circuit consisting of a positive feedback amplifier and an LC resonance circuit whose resonance frequency changes due to pressure change due to the water level, and a low-pass filter circuit connected between the LC resonance circuit and the positive feedback amplifier circuit. .
[0009]
As a result, malfunction of the water level detection means due to switching noise or strong electric field of the inverter circuit can be prevented, the oscillation circuit of the water level detection means can be mounted on the inverter control board, and the inverter connected to the motor Since the malfunction of the water level detection means due to dv / dt noise and induction noise of the output wire of the circuit can be prevented, the wiring of the signal wires of the motor connection wire and the water level detection means can be simplified, and the reliability is low and high in reliability. A control device for a washing machine can be realized.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention is an AC power source, a rectifier circuit connected to the AC power source, an inverter circuit that converts DC power of the rectifier circuit into AC power, and driven by the inverter circuit. A motor for driving the wing or the washing tub, a water supply valve for supplying water to the washing tub, a drain valve for draining the washing liquid of the washing tub, switching means for controlling opening and closing of the water supply valve and the drain valve, And a control means comprising a microcomputer for controlling the inverter circuit and the switching means, and a water level detection means for detecting the water level of the washing tub, wherein the water level detection means comprises a single coil and a single capacitor. the resonance frequency at pressure changes constitute from LC oscillating circuit consisting of an LC resonance circuit and the positive feedback amplifier which varies according to the water level, and the LC resonance circuit, the positive retrace A low-pass filter circuit is connected between the amplifier circuits to prevent malfunction of the water level sensor due to switching noise and strong electric field of the inverter circuit, and the water level sensor oscillation circuit can be mounted on the inverter control board Furthermore, it is possible to prevent malfunction of the water level detection means due to dv / dt noise and induction noise of the output wires of the inverter circuit connected to the motor, so that the wiring of the signal wires of the motor connection wires and the water level detection means is simplified. It is possible to realize a control device for a washing machine that is inexpensive and highly reliable.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the water level detection means configured by the LC oscillation circuit includes a low-pass filter circuit and a diode clamp circuit between the LC resonance circuit and the positive feedback amplifier circuit. is obtained by connecting, by adding a diode clamp circuit, destruction due to noise of a semiconductor integrated circuit constituting the feedback amplifier, it is possible to prevent a malfunction, prevent the destruction of the malfunction and the feedback amplifier circuit of the water level detecting means kill at.
[0012]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the low-pass filter circuit is an RC filter circuit, and the time constant of the RC filter circuit is from 0.1 microsecond to 1 microsecond. It is set, and the malfunction of the water level detecting means due to the switching noise of the inverter circuit can be prevented without impairing the oscillation stability of the LC oscillation circuit.
[0013]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
(Example 1)
As shown in FIG. 1, an AC power source 1 applies AC power to a rectifier circuit 3 via a line filter 2 and converts it into DC power. The rectifier circuit 3 constitutes a voltage doubler rectifier circuit. When the AC power supply 1 is a positive voltage, the capacitor 31a is charged by the diode 30a, and when the AC power supply 1 is a negative voltage, the capacitor 31b is charged by the diode 30b and connected in series. A double voltage DC voltage is generated at both ends of the capacitors 31a and 31b, and the double voltage DC voltage is applied to the inverter circuit 4.
[0015]
The inverter circuit 4 is composed of a three-phase full-bridge inverter circuit composed of six power transistors and antiparallel diodes, and is usually an intelligent power module (hereinafter referred to as a power transistor, antiparallel diode, drive circuit and protection circuit). , Called IPM). A motor 5 is connected to the output terminal of the inverter circuit 4.
[0016]
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the washing machine, in which the stirring blade 6 or the washing tub 7 is driven by the motor 5. Here, the motor 5 is constituted by a brushless DC motor 5. The position detection means 50 detects the relative position of the permanent magnet 52 and the stator 53 attached to the rotor 51 of the motor 5 and switches energization of the three-phase windings wound around the stator 53, so-called rotation. It detects a flow detection signal (hereinafter referred to as a CS signal), and is usually composed of a Hall IC.
[0017]
The water supply valve 8 controls the supply of tap water to the washing tub 7, and the drain valve 9 controls the drainage of the washing liquid in the washing tub 7. Electric control of the water supply valve 8 and the drain valve 9 can be performed by turning on and off the AC voltage by the switching means 10, and the switching means 10 is constituted by a bidirectional thyristor or a solid state relay.
[0018]
The control means 11 is mainly composed of a microcomputer and its peripheral circuits, and drives the motor 5 by controlling the inverter circuit 4 by the CS signal from the position detection means 50. Further, the switching means 10 is controlled to control the water supply valve 8 and the drain valve 9.
[0019]
The water level detection means 12 detects the water level of the washing tub 7, and is provided with an air trap at the lower part of the water receiving tank 13 and connected to the pressure detection part of the water level detecting means 12 provided at the upper part of the water receiving tank 13 by an air pipe. To do.
[0020]
The rotational torque from the output shaft 54 of the motor 5 is transmitted to the stirring blade 6 or the drive output shaft 16 of the washing tub 7 through the speed reduction mechanism 15. When the stirring blade 6 is driven, the number of rotations is reduced by the reduction ratio of the reduction mechanism 15. When the washing tub 7 is rotationally driven, the rotation of the motor 5 is directly transmitted by a clutch mechanism (not shown).
[0021]
As shown in FIG. 3, the water level detection means 12 forms a circuit unit, and the coil 120 a and the capacitor 120 b form the resonance circuit 120, and the low-pass filter circuit 122 is provided between the feedback amplification circuit 121 and the resonance circuit 120. Connected.
[0022]
In the feedback amplifier circuit 121, CMOS inverters 121a and 121b are connected in series to form a positive feedback amplifier, a self-bias resistor is connected between the input and output of the preceding CMOS inverter 121a, and the output terminal of the CMOS inverter 121b and the preceding CMOS are connected. A series circuit of a feedback resistor 121d and a capacitor 121e is connected between the input terminals of the inverter 121a.
[0023]
The positive feedback amplifier circuit 121 composed of the inverter logic operates as an RC oscillation circuit without the resonance circuit 120, and the oscillation frequency of the RC oscillation circuit is set to about 1/10 of the oscillation frequency of the LC resonance circuit. At the time of oscillation start-up, it starts as an RC oscillation circuit and is pulled to the resonance frequency of the resonance circuit 120 during the oscillation, the capacitor 121e becomes a mere input capacitor, and the feedback resistor 121d operates as a positive feedback resistor.
[0024]
The low-pass filter circuit 122 is a low-pass L-type filter composed of a resistor 122a and a capacitor 122b.
[0025]
Since the coil 120a and the capacitor 120b are disposed in the pressure detection unit, and the feedback amplifier circuit 121 is mounted on the control unit 11 formed of a microcomputer, the switching noise of the inverter circuit 4 becomes longer in distance and the water level detection unit 12 It becomes easy to get on the lead wire. Further, when the inverter circuit 4 and the control means 11 are mounted on the same substrate, noise further enters the feedback amplifier circuit 121 and is likely to malfunction. By connecting the low-pass filter circuit 122 to the input side of the feedback amplifier circuit 121 and reducing the switching noise added to the signal from the resonance circuit 120, malfunction of the LC resonance circuit can be eliminated.
[0026]
The pressure detection unit of the water level detection means 12 is configured as shown in FIG. 4, and when the ferrite core 124 on the diaphragm 123 moves up and down due to pressure, the inductance of the coil 120a changes, and the resonance frequency of the resonance circuit 120 changes. It is configured to change.
[0027]
In FIG. 4, part A is on the air hose side, and when the pressure in the lower part (P part) of the diaphragm 123 rises, the ferrite core 124 on the diaphragm 123 moves in the center direction of the coil 120a in proportion to the pressure because of the spring 125. As a result, the inductance of the coil 120a increases and the parallel resonance frequency f0 decreases. Usually, the resonance frequency f0 is set to an ultrasonic frequency of 20 to 40 kHz.
[0028]
As described above, according to the present embodiment, in the water level detection means 12 composed of the LC oscillation circuit, the low-pass filter circuit 122 is connected between the resonance circuit 120 and the feedback amplifier circuit 121, and the inverter enters the feedback amplifier circuit 121. Since the switching noise is reduced, the malfunction of the water level detecting means 12 due to the inverter switching noise can be eliminated, the oscillation of the LC oscillation circuit can be stabilized, and the inverter circuit 4 and the water supply valve can be provided on one control board. 8, the switching means 10 of the drain valve 9, the oscillation circuit of the water level detection means 12, the control means 11 of the inverter circuit 4 and the switching means 10 can be mounted, and further connected to the pressure detection part of the water level detection means 12 Even if the lead wire to be used is made long and close to the motor output wire, malfunctions and false detections can be eliminated.
[0029]
In the present embodiment, the low-pass filter circuit 122 is a low-pass RC filter, but the effect is the same even if the resistance is changed to an inductor. However, since the oscillation frequency of the oscillation circuit fluctuates and oscillation becomes unstable, there is a drawback that the inductance of the inductor cannot be increased.
[0030]
Although there is no particular problem even if the CMOS inverter is changed to a TTL inverter, it has been confirmed by experiments that an oscillation circuit using a logic circuit is less susceptible to noise malfunction than a feedback oscillation circuit using a high-impedance amplifier. Has been.
[0031]
(Example 2)
As shown in FIG. 5, a low-pass filter circuit 122 is connected between the resonance circuit 120 and the feedback amplifier circuit 121 constituting the water level detection means 12, and a diode clamp circuit 127 is further connected. The diode clamp circuit 127 includes a diode 127a that clamps on the positive side of the DC power supply voltage of the CMOS inverters 121a and 121b constituting the feedback amplifier circuit 121 and a diode 127b that clamps on the negative side.
[0032]
The diode clamp circuit 127 serves to protect the output of the CMOS inverter 121b. Further, if the diode clamp circuit 128 is connected to protect the input side of the CMOS inverter 121a, the effect is further increased. The positive-side clamp diodes 127a and 128a are turned on when the input signal voltage becomes higher than the diode cathode voltage, that is, the DC power supply voltage, and prevents the input voltage from becoming higher than the DC power supply voltage Va. It plays a role to escape to the side.
[0033]
The negative clamp diodes 127b and 128b prevent the feedback amplifier circuit 121 from malfunctioning and surge voltage destruction when the input signal is lower than the negative side of the DC power supply so as not to become below the negative voltage.
[0034]
The resonance circuit 120 is mounted on the pressure detection unit of the water level detection unit 12 and is disposed at the position of the water level detection unit 12 in FIG. 2, that is, above the washing tub 7. The feedback amplification circuit 121 is the same as the control unit 11. Since it is mounted on the substrate, noise due to inductive coupling or electrostatic coupling is induced when the signal line is lengthened. However, the low-pass filter circuit 122 and the diode clamp circuits 127 and 128 can prevent malfunction and surge destruction.
[0035]
As described above, according to the present embodiment, since the low-pass filter circuit 122 and the diode clamp circuits 127 and 128 are connected between the resonance circuit 120 and the feedback amplifier circuit 121, noise having a high frequency component is low-pass filter circuit 122. Since the diode clamp circuits 127 and 128 can absorb those having a low frequency component and a large noise energy, it is possible to realize a highly reliable water level detection means without malfunction or destruction.
[0036]
The pressure detection unit needs to be disposed on the upper part of the washing tub in order to improve safety. However, since the feedback amplification circuit 121 can be mounted on the same substrate as the control unit 11, the mounting board of the control unit 11 is mounted on the washing tub. Since it does not malfunction even if the lead wire is made long by placing it at the bottom of 7, the freedom of design is increased, and there is no malfunction even if the resonance circuit signal lead wire and the motor connection wire are brought close, simplifying the wiring it can.
[0037]
(Example 3)
The low-pass filter circuit 122 in FIG. 3 or FIG. 5 includes an RC filter in which a resistor 122a is connected in series with a signal, and a capacitor 122b is connected between the resistor 122a and the ground (−potential). This configuration has a high noise removal effect.
[0038]
Since many IPMs used in the inverter circuit 4 use an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as a main switching semiconductor element, the switching time is from 0.1 microsecond to 0.5 microsecond.
[0039]
For this reason, if the RC time constant of the RC filter is set to be equivalent to or longer than the switching time of the main switching semiconductor of the inverter circuit 4, a sufficient effect can be obtained. If the time constant is set to a value larger than this, the Q of the resonance circuit 120 becomes low, the oscillation of the LC oscillation circuit becomes unstable, and conversely, malfunction is likely to occur.
[0040]
If the resistor 122a is set to 560Ω and the capacitor 122b is set to 470 pF, the time constant is about 0.26 microseconds. The fundamental frequency of switching noise with an IGBT switching time of 0.2 microseconds is 5 MHz, and the impedance of the capacitor 122b at that time is about 66Ω, so that a 1/10 attenuation effect can be obtained even in the fundamental wave of the noise component. I understand.
[0041]
Since the noise component has a higher distribution, the higher the frequency, the higher the attenuation factor and the greater the effect. When the capacitance of the capacitor 122b is increased, the impedance at the oscillation frequency of the water level detection means 12 is lowered and affects the oscillation frequency. Therefore, in order to increase the impedance in the vicinity of 40 kHz, the capacitor capacitance needs to be set to several hundred pF. There is.
[0042]
As described above, it not only attenuates the switching noise of the main switching semiconductor, but also has a great effect of attenuating the induced voltage due to the strong electric field in the short wave band or higher, and prevents malfunction caused by the strong electric field caused by in-vehicle radio or amateur radio. Can do.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, an AC power source, a rectifier circuit connected to the AC power source, an inverter circuit that converts DC power of the rectifier circuit into AC power, and the inverter A motor driven by a circuit to drive a stirring blade or a washing tub, a water supply valve for supplying water to the washing tub, a drain valve for draining the washing liquid of the washing tub, and controlling opening and closing of the water supply valve and the drain valve Switching means, a control means comprising a microcomputer for controlling the inverter circuit and the switching means, and a water level detection means for detecting the water level of the washing tub, wherein the water level detection means comprises a single coil and a single coil. constitute from LC oscillating circuit consisting of an LC resonance circuit and the positive feedback amplifier which varies the resonance frequency by the pressure change due is constituted by one capacitor level, the LC co A circuit, since connecting a low pass filter circuit between the positive feedback amplifier circuit, it is possible to prevent malfunction of the water level sensor due to switching noise and high electric field of the inverter circuit, mounting the water level sensor oscillator circuit inverter control board In addition, it is possible to prevent malfunction of the water level detection means due to noise in the output wires of the inverter circuit connected to the motor, so the wiring of the signal wires of the motor connection wires and the water level detection means can be simplified. Therefore, it is possible to realize a control device for a washing machine that is inexpensive and highly reliable.
[0044]
According to the invention described in claim 2, since the water level detection means constituted by the LC oscillation circuit has the low-pass filter circuit and the diode clamp circuit connected between the LC resonance circuit and the positive feedback amplifier circuit, the diode by adding a clamping circuit, destruction due to noise of a semiconductor integrated circuit constituting the feedback amplifier, it is possible to prevent a malfunction, wear destruction of malfunction feedback amplifier circuit of the water level sensing means in prevention.
[0045]
According to the third aspect of the present invention, the low-pass filter circuit is an RC filter circuit, and the time constant of the RC filter circuit is set from 0.1 microsecond to 1 microsecond. Highly reliable washing machine controller that does not malfunction not only with inverter noise but also with strong electric field of radio frequency, because it attenuates noise or higher frequency noise and does not affect the oscillation frequency signal of water level detection means Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram of a control device for a washing machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a washing machine provided with the control device for the washing machine. FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the pressure detection unit of the water level detection means used in the control device of the washing machine. FIG. 5 shows the washing machine according to the second embodiment of the present invention. Circuit diagram of water level detection means used for control equipment [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power source 3 Rectifier circuit 4 Inverter circuit 5 Motor 6 Stirring blade 7 Washing tub 8 Water supply valve 9 Drain valve 10 Switching means 11 Control means 12 Water level detection means 120 Resonance circuit 121 Feedback amplification circuit 122 Low-pass filter circuit

Claims (3)

交流電源と、前記交流電源に接続された整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動され、撹拌翼または洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽に給水する給水弁と、前記洗濯槽の洗濯液を排水する排水弁と、前記給水弁および前記排水弁の開閉を制御するスイッチング手段と、前記インバータ回路と前記スイッチング手段を制御するマイクロコンピュータよりなる制御手段と、前記洗濯槽の水位を検知する水位検知手段とを備え、前記水位検知手段は、単一のコイルと単一のコンデンサより構成され水位による圧力変化で共振周波数が変化するLC共振回路と帰還増幅器よりなるLC発振回路より構成し、前記LC共振回路と、前記帰還増幅回路の間に低域フィルター回路を接続した洗濯機の制御装置。AC power source, a rectifier circuit connected to the AC power source, an inverter circuit that converts DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor that is driven by the inverter circuit and drives a stirring blade or a washing tub, A water supply valve for supplying water to the washing tub, a drain valve for draining the washing liquid of the washing tub, a switching means for controlling opening and closing of the water supply valve and the drain valve, a microcomputer for controlling the inverter circuit and the switching means And a water level detecting means for detecting the water level of the washing tub, wherein the water level detecting means is composed of a single coil and a single capacitor, and an LC whose resonance frequency changes due to a pressure change due to the water level. constitute from LC oscillating circuit consisting of the resonant circuit and the positive feedback amplifier, and the LC resonant circuit, low-pass filter between the positive feedback amplifier circuit Washing machine controller connected to road. LC発振回路より構成した水位検知手段は、LC共振回路と、帰還増幅回路の間に低域フィルター回路とダイオードクランプ回路とを接続した請求項1記載の洗濯機の制御装置。 2. The washing machine control device according to claim 1, wherein the water level detection means configured by the LC oscillation circuit includes a low-pass filter circuit and a diode clamp circuit connected between the LC resonance circuit and the positive feedback amplifier circuit. 低域フィルター回路はRCフィルター回路よりなり、前記RCフィルター回路の時定数は、0.1マイクロ秒から1マイクロ秒に設定した請求項1または2記載の洗濯機の制御装置。The washing machine control device according to claim 1 or 2, wherein the low-pass filter circuit comprises an RC filter circuit, and a time constant of the RC filter circuit is set from 0.1 microsecond to 1 microsecond.
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