Brevet FR2553881A1 — publié le 19850426

PROCEDE DE DETERMINATION D'UNE CHARGE DE LINGE DANS UN TAMBOUR TOURNANT, ET MACHINE A LAVER ET/OU A SECHER METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de détermination d'une charge de linge dans un tambour tournant, et une machine à laver et/ou à sécher mettant en oeuvre ce procédé. Jusqu'à présent les machines à laver et/ou à sécher le linge ont 5 connu différentes étapes dans leur automatisation Tout d'abord elles sont semiautomatiques, puis automatiques avec un programmateur électromécanique avec lequel un choix de programme peut être fait parmi un nombre limité de programmes prédéterminés, enfin automatiques avec un programme optimum de fonctionnement 10 déterminé par programmation d'un dispositif tel qu'un microprocesseur à partir des données indiquées par l'utilisateur concernant le linge, telles que le poids ou la masse de linge, le type de linge, son degré de salissure, la température etc Les contraintes de l'utilisateur dans la commande des machines s'avèrent nom15 breuses Fréquemment l'utilisateur n'ayant pas à sa portée un moyen de pesage, indique à ces machines un poids approximatif de linge qui accuse quelquefois un grand écart avec son poids réel Une donnée inexacte indiquée aux machines compromet fortement le résultat à attendre d'un programme optimum de leur fonctionnement étant 20 donné que pour une masse d'un type déterminé de linge et d'un degré de salissure donné, un lavage ou un rinçage optimum du linge exige normalement au moins une quantité prédéterminée d'eau pour chaque bain, une température préétablie de bain de lavage, une énergie préalablement choisie de brassage, une intensité prévue du 25 rinçage (nombre de bains), une intensité présélectionnée d'essorage (temps et vitesse d'essorage), et un séchage optimum du linge exige habituellement une température choisie de séchage et une durée prédéterminée de cette opération Dans une machine à laver et/ou à sécher, la donnée de masse de linge associée à celle du type de linge (coton, linge éponge, synthétique, etc) induit une donnée bien 5 connue de charge de linge Cette donnée de charge de linge correspond globalement au pourcentage de volume du tambour, occupé par le linge durant le fonctionnement de la machine La connaissance de cette charge de linge est indispensable dans une bonne détermination des paramètres rappelés ci-dessus de fonction10 nement de la machine, en particulier des niveaux d'eau nécessaires à chaque bain de lavage ou de rinçage de cette charge de linge Plus cette charge de linge est importante, plus le niveau d'eau dans la cuve de la machine nécessaire à son lavage et son rinçage est grand ou plus la durée de séchage est longue. Pour obtenir un bon résultat de lavage et/ou de séchage, l'utilisateur est obligé de donner des indications précises à la machine. La présente invention visant à diminuer les contraintes de l'utilisateur dans la commande d'une machine à laver et/ou à sécher 20 le linge, et à éviter les inconvénients ci-dessus, a pour objet un procédé de détermination d'une charge de linge dans un tambour tournant. L'invention permet de réaliser une machine à laver et/ou à sécher automatique et économique qui détermine par ses propres 25 moyens l'état de charge en linge, la quantité ou le niveau d'eau correspondant à cette charge de linge pour chaque bain de lavage et de rinçage et les autres éléments d'un programme de lavage optimum en fonction de la température de lavage et éventuellement du degré de salissure indiqués par l'utilisateur et dans le programme 30 optimum de séchage du linge, la durée de séchage, en fonction de la température de séchage et du dégré d'humidité du linge en fin de séchage indiquées par l'utilisateur. Selon l'invention, le procédé de détermination de la charge de linge dans un tambour tournant consiste à déterminer le moment d'inertie de la masse de linge dans le tambour, qui est l'image de la charge du linge à partir des données du couple moteur ou couple d'entraînement du tambour, de l'accélération du tambour, du couple de frottement et du moment d'inertie de ce tambour. Une machine à laver et/ou à sécher mettant en oeuvre ce procédé, ayant pour son fonctionnement automatique un programmateur à système de microprogramme opérant selon un processus préétabli, du calcul de moment d'inertie de la masse de linge à partir des données saisies par la machine, mémorisées ou indiquées, 10 et déterminant un programme optimum de fonctionnement, comprehd au moins un moyen pour capter les données de l'accélération du tambour, et un moyen pour capter les données de couple moteur ou couple d'entraînement de ce tambour. Pour mieux faire comprendre l'invention on décrit ci-après un 15 certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par les dessins ci-annexés dont: la figure 1 représente un diagramme d'une séquence de vitesse en fonction du temps imposée au tambour d'une machine à laver et/ou à sécher conforme à l'invention, dans une détermination 20 de la charge du linge dans ce tambour, la figure 2 représente des courbes d'intensités efficaces en fonction du temps fournies à un moteur universel d'entraînement du tambour de la machine durant la séquence de vitesse, illustrée dans la figure 1, imposée à ce tambour, la figure 3 représente deux courbes d'intensités en fonction de la masse de linge de deux types de linge, fournies au moteur universel d'entraînement du tambour de la machine durant la phase de montée en vitesse à forte accélération constante, de ce tambour dans la séquence de vitesse illustrée dans la figure 1, la figure 4 représente un schéma simplifié d'un programmateur de la machine dont le tambour est soumis à une séquence de vitesse de la figure 1 et la figure 5 présente une courbe de charge de linge en fonction de l'intensité absorbée par le moteur de la figure 3. Selon l'invention, le procédé de détermination d'une masse de linge dans un tambour tournant est applicable à une machine à laver le linge, à une machine à sécher le linge ou à une machine à laver et sécher le linge. Ce procédé de détermination d'une charge de linge dans un tambour tournant consiste à déterminer le moment d'inertie de la masse de linge dans le tambour, qui est l'image de la charge de linge à partir des données du couple moteur ou couple d'entraînement du tambour, de l'accélération du tambour, du couple de frottement et 10 du moment d'inertie de ce tambour. -Selon ce procédé, le linge introduit dans le tambour est un linge sec ou un linge dans son état en fin d'essorage. Ce procédé comprend au moins les étapes suivantes: faire tourner le tambour chargé de linge sec ou linge après 15 essorage suivant une séquence de vitesses comportant une phase de basse vitesse constante de rotation, une phase de haute vitesse constante de rotation et une phase de montée en vitesse entre cette basse vitesse constante de rotation et cette haute vitesse constante de rotation, enregistrer dans chacune des phases de cette séquence de vitesses de rotation au moins une valeur de l'accélération du tambour et une valeur du couple moteur ou couple correspondant d'entraînement de ce tambour, déterminer le moment d'inertie de la masse du linge dans le 25 tambour, qui est l'image de la charge de linge à partir de ces valeurs, enregistrées, de la valeur prédéterminée du moment d'inertie du tambour en rotation, et de la valeur du couple de frottement du tambour tournant dans la phase de montée en vitesse, évaluée approximativement à une moyenne arithmétique des couples 30 de frottement dans les phases à basse vitesse constante et à haute vitesse constante. Ces données ont entre elles une relation connue d'égalité qui se présente sous la forme suivante: C = (L + J) W +C:c e o dt f dans laquelle Ce est le couple d'entraînement du tambour Cf est le couple de frottement du tambour L est le moment d'inertie de la masse de linge Jest le moment d'inertie du tambour tournant w est la vitesse de rotation du tambour dw est l'accélération. dt On remarque que dans les phases à basse vitesse constante de rotation du tambour et à haute vitesse constante de rotation du tambour, l'accélération dw est nulle, et les valeurs du couple dt d'entraînement du tambour enregistré sont égales à celles du couple de frottement de ce tambour Le couple de frottement du tambour 15 en rotation (Cfa) dans la phase de montée en vitesse du tambour entre la basse vitesse constante et la haute vitesse constante de ce tambour est selon l'invention approximativement évaluée à une moyenne arithémétique des couples de frottement du tambour dans ces phases à basse vitesse constante (Cfb) et à haute vitesse 20 constante (C fh): Cfb + Cfh Cfa = Le moment d'inertie L de la masse de linge, dans la relation d'égalité ci-dessus peut alors se présenter sous la forme suivante: I dw e od W Cfa) L = a-W (Ce 5 dî cfa dt Des essais ont été faits dans une même machine à laver, avec une masse identique de linge de plusieurs types de linge tels que coton, linge éponge, synthétique On a constaté que le moment d'inertie L d'un linge éponge est plus grand que le moment d'inertie L d'un linge coton tandis que le moment d'inertie L d'un linge synthétique est sensiblement équivalent à celui d'un linge coton On 5 a constaté également que durant le fonctionnement de la machine, le volume occupé dans le tambour par cette masse de linge éponge est plus grand que celui occupé par une masse identique de linge coton ou de linge synthétique Le moment d'inertie L d'une masse de linge d'un type donné de linge reflète ainsi bien l'image de charge 10 correspondante de linge de ce type de linge, qui, comme cela a été indiqué dans un paragraphe plus haut, correspond au pourcentage de volume du tambour occupé par ce linge durant le fonctionnement de la machine. Selon le procédé de l'invention, les données sur le moment d'inertie d'une masse de linge d'un type donné de linge qui est l'image de charge correspondante de linge constitue une base pour une détermination de certains paramètres de fonctionnement de la machine déjà rappelés dans un paragraphe précédent. Dans un premier exemple de mise en oeuvre du procédé 20 ci-dessus, une machine à laver et/ou à sécher ayant pour son fonctionnement automatique un programmateur à système de microprogramme d'un type connu schématiquement illustré dans la figure 4, est pourvu d'un moyen pour capter les données de l'accélération du tambour, constitué par un accéléromètre ou un système à 25 génératrice tachimétrique du type connu, et d'un moyen pour capter les données de couple moteur ou couple d'entraînement de ce tambour qui est également un capteur de type connu. Les valeurs données connues ou pouvant être préalablement déterminées qui se trouvent dans la relation d'égalité ci-dessus 30 telles que le moment d'inertie du tambour J 0, le couple de frottement du tambour Cfa etc sont préalablement enregistrés ou mémorisés par la programmateur. Dans la commande de cette machine à laver et/ou à sécher l'utilisateur indique seulement à la machine la température, éven- tuellement le degré de salissure et/ou le degré d'humidité du linge en fin de séchage tandis que la machine par ses propres moyens calcule à partir des données captées et enregistrées ou mémorisées ci-dessus le moment d'inertie de la masse de linge introduit dans la 5 machine et par conséquent la charge de linge et détermine un programme optimum de fonctionnement éliminant ainsi notamment le risque d'une indication inexacte de la masse ou poids de linge, habituellement commise par l'utilisateur L'invention contribue ainsi à diminuer les contraintes de l'utilisateur et à améliorer les résul10 tats attendus de la machine. Selon une variante, le procédé de détermination de la charge de linge dans un tambour tournant comprend au moins les étapes suivantes: faire tourner le tambour chargé de linge sec ou linge en fin 15 d'essorage suivant une séquence de vitesses en fonction du temps illustrée dans la figure 1, comportant à titre d'exemple une phase de montée lente en vitesse entre O et 100 tours par minute afin de réaliser une bonne répartition du linge à l'intérieur du tambour, une phase de basse vitesse constante de 100 tours par minute en vue de 20 stabiliser le tassage du linge contre la paroi du tambour, une phase de montée en vitesse à forte accélération constante entre 100 tours par minute et 500 à 800 tours par minute, et une phase de haute vitesse constante de 500 à 800 tours par minute, au moyen d'un moteur électrique dont le couple moteur est substantiellement 25 proportionnel à l'intensité fournie à ce moteur, ou constitue une fonction affine de l'intensité fournie à ce moteur, enregistrer dans chacune des phases de cette séquence de vitesses de rotation du tambour, les données de l'intensité fournie au moteur d'entraînement de ce tambour et les données de 30 l'accélération du tambour, déterminer le moment d'inertie de la masse du linge dans le tambour en rotation-qui est l'image de la charge de linge à partir de ces données enregistrées, du moment d'inertie prédéterminé du tambour vide et de la valeur du couple de frottement du tambour tournant dans la phase de montée en vitesse à forte accélération, évaluée approximativement à une moyenne arithmétique des couples de frottement dans les phases à basse vitesse constante et à haute vitesse constante de rotation du tambour Les données ci-dessus ont entre elles une relation connue d'égalité suivante: dw C = (L + 3 o) + Cf dans laquelle Cm est le couple moteur d'entraînement du tambour Cfest le couple de frottement du tambour 10 L est le moment d'inertie de la masse de linge en rotation J est le moment d'inertie du tambour tournant west la vitesse de rotation du tambour dw est l'accélération. 1 dt T On remarque que dans les phases à basse vitesse constante de rotation du tambour et à haute vitesse constante de rotation du tambour, l'accélération (dw) est nulle et les valeurs du couple 2 T' moteur (Cm) sont égales à celles du couple de frottement de ce tambour. Dans la phase de montée en vitesse à forte accélération entre la phase à basse vitesse constante, et la phase à haute vitesse constante de rotation du tambour, l'accélération est constante. Le couple de frottement du tambour en rotation dans la phase de montée en vitesse à forte accélération (Cfa) est selon l'invention 25 évaluée approximativement à une moyenne arithmétique des couples de frottement du tambour dans les phases à basse vitesse constante (Cfb) et à haute vitesse constante (Cfh): Cfb + Cfh Cfa = Le moment d'inertie L de la masse de linge, dans la relation d'égalité ci-dessus peut alors de présenter sous la forme suivante: (C mw _d Cfa) dw dt fa a? Cette valeur de L représente l'image de la charge de linge. Dans un deuxième exemple qui met en oeuvre cette variante de procédé, une machine à laver et/ou sécher ayant pour son fonctionnement automatique, un programmateur à système de microprogramme d'un type connu schématiquement illustré dans la figdre 4, est pourvue, comme moteur électrique d'entraînement du 10 tambour, d'un moteur universel connu dont le couple moteur (Cm) est substantiellement proportionnel à l'intensité fournie à ce moteur, ou constitue une fonction affine de cette intensité Cm = K(I Io) dans laquelle K et 10 sont des constantes dépendantes de la struture 15 de ce moteur et I est l'intensité fournie à ce moteur Cette machine à laver et/ou à sécher est pourvue, en outre, d'un régulateur de vitesse d'un type connu donnant dans la phase de montée en vitesse à forte accélération, une consigne déterminée de vitesse de ce moteur fonction linéaire du temps, et par conséquent une accélération 20 constante, déterminée et d'un moyen de capter les données de l'intensité fournie à ce moteur universel Quand on impose au tambour de la machine une séquence de vitesse selon la courbe illustrée dans la figure 1, le capteur de données de l'intensité fournie au moteur universel saisit des données de l'intensité qui permettent 25 de tracer une courbe de l'intensité en fonction du temps (figure 2). Dans la figure 2 sont représentées, superposées trois courbes A, B, C d'intensité fournie au moteur universel La courbe A (IV en fonction du temps) représente le cas o le tambour de la machine est vide La courbe B (Ic en fonction du temps) représente le cas o le tambour est chargé d'une masse M de linge en coton ou synthétique, et la courbe C (le en fonction du temps) représente le cas o le tambour est chargé d'une même masse M de linge d'éponge. Dans la séquence de vitesse illustrée à la figure 1 entre le 5 temps t 1 et t 2 est une montée lente en vitesse du tambour afin de répartir régulièrement le linge à l'intérieur de ce tambour Cette montée lente en vitesse correspond à l'intensité fournie au moteur 112 entre le temps t 1 et t 2 dans la courbe de la figure 2 112 correspond aux frottements et à l'accélération dans la montée de la 10 vitesse entre le démarrage et la vitesse V 2 du tambour 123 entre t 2 et X 3 correspond uniquement aux frottements étant donné que la vitesse du tambour est constante dans cet intervalle de temps (V 2 = V 3) et l'accélération est nulle I 34 entre t 3 et t 4 correspond aux frottements et à la forte accélération constante, en montée en 15 vitesse du tambour 145 entre t 4 et t 5 correspond uniquement aux frottements. D'après ce qui précède, entre t 2 et t 3 le couple moteur Cm est égal au couple de frottement: Cm = Cfb = Cf 23 Entre t et t 5 le couple moteur Cm est aussi égal au couple de frottement Cm = Cfh = Cf 45 Entre t 3 et t 4, le couple de frottement dans cette phase de montée en vitesse à forte accélération est évaluée selon l'invention à Cfa = Cf 3 = Cf 23 + Cf 45 fa f 34 = _ _ _ _ _ _ Entre t 3 et t 4, le couple moteur est alors égal à Cm = K ( 134 -o) = (L + Jo) dw + Cf 34 dt l 11 Le moment d'inertie L de la masse du linge se présente sous la forme: K 134 KI O Cf 34 L d -W dw + dw + o dt dt dt dw O Ce moment d'inertie L est proportionnel à 134 et la valeur du.5 c courant 134 fournie au moteur universel dans cette phase de montée en vitesse à forte accélération constante du tambour, entre t 3 et t 4, reflète l'image de ce moment d'inertie de la masse de linge en rotation, et par conséquent l'image de cette charge de linge elle-même. Dans un essai, pour un même linge de coton ou synthétique, on charge le tambour de la machine chaque fois avec un poids de linge plus grand et on impose à ce tambour chaque fois une séquence de vitesses illustrée dans la figure 1, on peut tracer (dans la figure 3) une courbe D d'intensité 134 fournie au moteur universel, en fonction 15 de la masse de linge de coton ou synthétique introduit dans le tambour. Dans un autre essai pour un même linge d'éponge, on charge le tambour de la machine chaque fois avec un poids de linge plus grand et on impose à ce tambour chaque fois une séquence de 20 vitesse illustrée dans la figure 1, on peut tracer sur les mêmes axes. de coordonnées de la figure 3 une courbe E d'intensité 134 fournie au moteur universel en fonction de la masse de linge d'éponge introduit dans le tambour. On remarque que les courbes D et E ne sont pas confondues et 25 que pour chaque valeur de courant 134 correspond deux masses de linge de types différents La valeur IM 34 de la figure 3 par exemple correspond à une masse de trois kilogrammes de linge d'éponge et à une masse de quatre kilogrammes de linge de coton ou synthétique. Dans un paragraphe précédent, on a fait état des essais et on a 30 constaté dans ceux-ci qu'une masse donnée de linge éponge correspond à une charge de linge plus importante que celle découlant d'une masse identique de linge de coton ou de linge synthétique. Dans la figure 3, une même valeur I 34 correspond à deux masses de linge de types différents Ceci n'est pas un inconvénient 134 est une excellente donnée qui caractérise la charge de linge 134 est l'image du moment d'inertie L et de la charge de linge Ceci confirme 5 les constatations dans les essais précédents que le moment d'inertie L est l'image de la charge de linge En effet, il y a une proportionalité entre le courant I 34 absorbé par le moteur, et la charge du linge Dans la figure 5 est établie une correspondance entre I 34 et la charge de linge du tambour La courbe F représente 134 en fonction 10 de la charge de linge du tambour IM 34 correspond à soixante dix pour cent environ de charge de linge du tambour. Dans la machine réalisée selon l'invention, IM 34 constitue une donnée de base à une détermination du niveau d'eau par exemple nécessaire au lavage et au rinçage du linge parmi d'autres para15 mètres de fonctionnement de la machine. Dans le cas d'une machine à sécher, 134 est également une excellente donnée pour déterminer la durée optimale de séchage, car pour obtenir un même degré d'humidité en fin de séchage, un linge d'éponge exige relativement plus de temps de séchage qu'un 20 linge de coton ou synthétique. Le procédé de détermination d'une charge de linge dans un tambour tournant et la machine à laver et/ou à sécher mettant en oeuvre ce procédé décrits ci-dessus permettent ainsi d'obtenir un meilleur et surprenant résultat de lavage et/ou de séchage que celui 25 atteint par beaucoup de machines à laver et/ou à sécher connues et même celles dans lesquelles un poids exact de linge est indiqué par l'utilisateur En outre, dans la machine à laver et/ou sécher décrite ci-dessus, les contraintes de l'utilisateur dans la commande de la machine sont réduites au minimum c'est-à-dire à 30 -une simple indication de température et du dégré de salissure, sans compromettre l'efficacité de la machine dans la détermination d'un programme optimum de fonctionnement. REVENDICATIONS 1 Procédé de détermination de la charge de linge dans un tambour tournant, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer le moment d'inertie de la masse de linge dans le tambour, qui est l'image de la charge de linge à partir des données du couple moteur ou couple d'entraînement du tambour, de l'accélération du tambour, du couple de frottement et du moment d'inertie de ce tambour. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes: faire tourner le tambour chargé de linge sec ou linge apres 10 essorage suivant une séquence de vitesses comportant au moins une phase de basse vitesse constante de rotation, une phase de haute vitesse constante de rotation et une phase de montée en vitesse entre cette basse vitesse constante de rotation et cette haute vitesse constante de rotation, enregistrer dans chacune des phases de cette séquence de vitesse de rotation au moins une valeur de l'accélération et une valeur du couple moteur ou couple d'entraînement de ce tambour correspondant déterminer le moment d'inertie de la masse du linge dans le 20 tambour, qui est l'image de la charge de linge à partir de ces valeurs enregistrées, du moment d'inertie prédéterminé du tambour en rotation et de la valeur du couple de frottement du tambour tournant dans la phase de montée en vitesse, évaluée approximativement à une moyenne arithmétique des couples de frottement 25 dans les phases à basse vitesse constante et à haute vitesse constante. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes: faire tourner le tambour chargé de linge sec ou linge en fin 30 d'essorage suivant une séquence de vitesses comportant une phase de montée lente en vitesse entre O et 100 tours par minute, une phase de basse vitesse constante de 100 tours par minute, une phase de montée en vitesse à forte accélération constante et déterminée entre 100 tours par minute et 500 à 800 tours par minute, et une phase de haute vitesse constante de 500 à 800 tours par minute par un moteur électrique dont le couple moteur est substantiellement 5 proportionnel à l'intensité fournie à ce moteur ou constitue une fonction affine de l'intensité fournie à ce moteur; enregistrer dans chacune des phases de cette séquence de vitesse de rotation, les données de l'intensité fournie à ce moteur et les données de l'accélération du tambour, déterminer le moment d'inertie de la masse de linge dans le tambour, qui est l'image de la charge de linge à partir de ces données enregistrées, du moment d'inertie prédéterminé du tambour vide et de la valeur du couple de frottement du tambour tournant dans la phase de montée en vitesse à forte accélération, évaluée 15 approximativement à la moyenne arithmétique des couples de frottement dans les phases à basse vitesse constante. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner le tambour chargé de linge par un moteur universel. 5 Machine à laver et/ou sécher mettant en oeuvre le procédé de l'une des revendications 1 à 4, ayant pour son fonctionnement automatique un programmateur à système microprogramme opérant, selon un processus préétabli, un calcul de moment d'inertie de la masse de linge qui est l'image de la charge de linge à partir des 25 données saisies par la machine, mémorisées ou indiquées, et déterminant un programme optimum de fonctionnement, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un moyen pour capter les données de l'accélération du tambour et un moyen pour capter les données de couple moteur ou couple d'entraînement de ce tambour. 6 Machine selon la revendication 5, dont le tambour est entraîné par un moteur électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un moyen pour capter les données de l'intensité fournie à ce moteur électrique. 7 Machine selon la revendication 6, caractérisée en te que le programmateur à système microprogramme détermine dans le programme optimum de fonctionnement le niveau d'eau nécessaire au bain de lavage et de rinçage du linge et/ou la durée de séchage du 5 linge en fonction de l'intensité fournie au moteur électrique d'entraînement du tambour.