Brevet FR2724669A3 — publié le 19960322

FR 2724669 A3 19960322 FR 9510296 A 19950901 L'invention concerne un procédé de commande et/ou de régulation d'une machine à laver ou d'un séchoir à linge, en particulier de la vitesse de rotation du moteur, par mesure de la charge respective du tambour à linge entraîné par le moteur. Dans un procédé selon le DE 42 35 614 A1 pour la détermination du balourd du tambour chargé de la machine à laver, il est procédé à une mesure du balourd, après une phase de répartition du linge, avant un essorage. Pour enregistrer aussi la charge du tambour à linge, après la phase de répartition du linge, on augmente brusquement la vitesse de rotation de consigne. La sur- oscillation de la vitesse de rotation réelle en fonction de la vitesse de consigne est mesurée et à partir de ceci on détermine une valeur de correction pour la mesure du balourd. Dans le DE 40 38 178 Ai il est procédé à une mesure du balourd indépendamment de la charge du tambour à linge. On mesure d'abord le balourd relatif puis l'inertie du tambour à linge. Selon le procédé du DE 34 16 639 Ai, on mesure, dans une phase d'accélération du tambour à linge, le balourd et le temps nécessaire à la phase d'accélération. Dans une mémoire morte sont stockées les données influençant l'essorage, relatives à la quantité de charge, à la tension d'alimentation et au balourd. Dans les procédés connus, on ne tient pas compte par exemple des variations dues au vieillissement des paliers du tambour de la machine à laver. Pour l'optimisation du lavage ou du séchage il est avantageux que l'électronique de commande détecte la charge respective du tambour, car il est alors possible d'adapter des grandeurs techniques de procédé telles que le niveau d'eau, l'alimentation en détergent, les vitesses de rotation et les commutations dans le temps, à la charge respective. Ceci autorise des économies pour des résultats de lavage optimaux. Lors de la rotation du tambour, il se produit des frictions dans le palier du tambour, en raison d'un déséquilibre possible de la répartition du linge; il se produit en outre des coefficients de friction supplémentaires dus à la formation de mousse ou à d'autres influences, par exemple à des phénomènes d'usure dus au vieillissement. Ces phénomènes peuvent être regroupés sous l'appellation de "friction de machine". L'invention a pour but de proposer un procédé permettant de détecter la charge respective du tambour, sans que la friction de la machine ne se répercute sensiblement sur la mesure de la charge. Suivant l'invention ce but est atteint en ce que, dans le cas o le tambour à linge, tournant au moins à la vitesse d'application, est chargé, il est déterminé premièrement le couple de rotation à appliquer pour maintenir une vitesse de rotation constante du moteur et deuxièmement le couple de rotation du moteur, résultant d'une accélération du tambour à linge chargé, en ce que par une électronique de commande il est formé le quotient de la valeur différentielle de ces deux couples de rotation et de l'accélération angulaire du tambour, ce quotient étant à peu près proportionnel au moment d'inertie de masse du tambour et augmentant à peu près proportionnellement avec la charge, et à partir de ce quotient il est formé une grandeur de réglage pour la commande. La charge respective du tambour est ainsi détectée, la friction de la machine n'entrant pas dans le résultat de la mesure de la charge. La détermination des deux couples de rotation s'effectue à au moins la vitesse de rotation d'application, c'est- à-dire la vitesse de rotation à laquelle le linge s'applique à l'intérieur contre le pourtour du tambour, afin que la distribution du linge ne change pas entre les deux mesures du couple de rotation. De préférence les deux couples de rotation sont déterminés dans une plage de vitesses de rotation étroitement limitée, par exemple entre 80 tours/minute et 200 tours/minute, car alors la friction de la machine varie au plus de peu. A partir de la valeur différentielle des deux couples de rotation ainsi que de l'accélération angulaire, on peut déterminer une grandeur de commande pour la limitation de la vitesse de rotation d'essorage maximale. De même, on peut dériver aussi une grandeur de commande pour le niveau d'eau du tambour à linge ou l'alimentation en détergent ou d'autres fonctions optimisables en fonction de la charge. De préférence la détermination du couple de rotation respectif s'effectue par mesure du point de travail respectif (grandeur d'alimentation, tension d'alimentation, puissance électrique absorbée, fréquence, et vitesse de rotation réelle) du moteur ou de l'entraînement. Le point de travail respectif est comparé à une courbe caractéristique du moteur, stockée dans une mémoire morte, du moteur concerné ou des courbes caractéristiques de rendement de l'entraînement concerné, à partir de laquelle résulte le couple de rotation respectif au point de travail. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation préférée de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexes. Fig. 1 est un modèle physique d'un tambour tournant à la vitesse d'application avec du linge s'appliquant sur son pourtour, Fig. 2 représente de manière schématique la construction d'une machine à laver et Fig. 3 est un diagramme de la vitesse de rotation. Dans un tambour à linge 1, tournant au moins à la vitesse d'application, du linge s'applique contre le pourtour. Celui-ci forme d'une part une charge de base mg uniformément répartie sur le pourtour et d'autre part, par zones, une masse de balourd mu. Sur le palier 2 du tambour se produit, en raison de la masse de balourd mu, une force centrifuge Fz. La force centrifuge Fz est indépendante de la charge de base mg. Sur la masse de balourd mu agit la force de gravitation Fg. Suivant la position momentanée de la masse de balourd mu dans le tambour 1 tournant, la force de gravitation Fg conduit à une accélération positive ou négative du tambour 1. En raison de la force de gravitation Fg, l'accélération angulaire a' du tambour 1 tournant est proportionnelle à la masse de balourd mu et inversement proportionnelle à la somme de la charge de base mg et de la masse de balourd mu. On a: Fz = mu x w2 x r (équation 1) w étant la vitesse angulaire du tambour tournant 1 et r la distance entre l'axe de rotation et la masse de balourd mu. a' est proportionnel à mu/(mg + mu) (équation 2). A l'essorage la vitesse angulaire maximale (W) doit être réduite suivant un balourd mu existant, afin d'empêcher que les paliers 2 du tambour soient endommagés par une force centrifuge Fz trop importante. Dans les procédés connus de mesure de balourd, l'accélération angulaire a' du tambour 1 est exploitée sur la base de la force de gravitation Fg agissant sur la masse de balourd mu. La masse de balourd mu et donc la force centrifuge Fz ne peut dans ce cas être déterminée que pour une masse de charge de base Mg connue. Etant donné que dans les procédés connus la masse de charge de base mg et donc la charge du tambour 1 n'est pas déterminée, il faut admettre, lors de la détermination de la masse de balourd mu en fonction de la force de gravitation Fg, un tambour 1 pleinement chargé. De ce fait, en cas d'une charge partielle du tambour 1, il est déterminé un balourd trop important, ce qui a pour conséquence qu'en cas de charge partielle du tambour 1 et en cas de balourd, il n'est pas réglé la vitesse d'essorage maximale possible. De manière caractéristique, l'accélération angulaire du tambour 1 en raison de la force de gravitation Fg de la masse de balourd mu et donc la valeur mesurée du balourd, pour un tambour 1 faiblement chargé, suivant le moment d'inertie de masse du tambour 1 vide, est au moins deux fois plus importante que pour un tambour 1 pleinement chargé. Le tambour à linge 1 est entraîné par l'intermédiaire d'une transmission à courroie 3, par un moteur 4 (cf. Fig. 2). Une électronique de commande 5 règle ou commande, par un semi-conducteur de puissance 6, la tension U envoyée au moteur 4, provenant du secteur 7, lorsque le moteur 4 est un moteur universel à courant alternatif ou un moteur universel à courant continu. Si le moteur 4 est une machine à champ magnétique rotatif, par exemple un moteur à courant triphasé, il est alimenté par un convertisseur de fréquence, commandé par l'électronique de commande 5, à la fréquence F. Dans chaque cas, l'électronique de commande 5 commande la vitesse de rotation du moteur 4 ou du tambour à linge 1. Par un générateur tachymétrique, un microprocesseur 8 détecte la vitesse de rotation réelle N du moteur 4 ou du tambour à linge 1. Dans une mémoire morte (ROM) de l'électronique de commande 5, est stockée la courbe caractéristique du moteur respectif ou la courbe caractéristique de rendement de l'entraînement électrique. A partir de la tension d'alimentation U ou de la fréquence d'alimentation f et de la vitesse de rotation réelle N du moteur 4, on obtient son point de travail respectif. Par comparaison du point de travail respectif avec la courbe caractéristique mémorisée du moteur, le microprocesseur 8 détermine le couple de rotation respectif. Ou à partir de la puissance électrique momentanée, absorbée du secteur 7, par l'entraînement et à partir de la vitesse de rotation réelle N, le microprocesseur 8 détermine, par la courbe caractéristique de rendement mémorisée de l'entraînement, le couple de rotation momentané. M = pn/2 pi N = e Pel/2 pi N o: M: couple de rotation p: puissance mécanique N: vitesse de rotation Pel: puissance électrique e: rendement de l'entraînement électrique e= (N), (U...)). En dehors de la vitesse de rotation, le rendement dépend aussi, suivant le mode d'entraînement, de grandeurs d'alimentation du moteur et est stocké de préférence dans la mémoire morte, sous la forme de courbes caractéristiques dépendant de la vitesse de rotation. L'électronique de commande 5 commande le moteur 4, par exemple suivant un profil de vitesse de rotation correspondant à la Fig. 3. A l'intérieur d'un intervalle de temps I, pendant lequel le tambour 1 tourne à vitesse Dl constante au-dessus de la vitesse d'application, le couple de rotation Mr est déterminé de la manière décrite. Il s'agit là du couple de rotation que le moteur doit appliquer pour surmonter la friction de la machine, à vitesse de rotation constante. Dans un intervalle de temps II, pendant lequel le tambour est accéléré d'une vitesse de rotation D2 à une vitesse de rotation D3, le couple de rotation Mt, survenant sur le moteur 4, est déterminé de la manière décrite. Les vitesses de rotation D2, D3 se situent aussi au-dessus de la vitesse d'application, les vitesses de rotation Dl, D2, D3 étant aussi près que possible l'une de l'autre. Le microprocesseur 8 détermine les couples de rotation Mr, Mt ainsi que l'accélération angulaire a' Le couple de rotation Mt est supérieur au couple de rotation Mr, du couple de rotation d'accélération Mb, en raison du moment d'inertie de masse J du tambour 1 tournant. Le microprocesseur 8 forme la différence entre le couple de rotation Mt et le couple de rotation Mr, Mb étant égal à Mt - Mr. A partir de cette différence des deux couples de rotation déterminés ainsi que de l'accélération angulaire a' du tambour, le microprocesseur 8 calcule le moment d'inertie de masse J du tambour 1 tournant suivant: J = Mb/a' (a' = accélération angulaire) (équation 3). Le moment d'inertie de masse J du tambour augmente à peu près proportionnellement à la charge. La charge du tambour 1 est donc disponible pour l'électronique de commande 5, dans laquelle, à l'aide d'une courbe caractéristique stockée dans la mémoire morte, est formée la relation entre la valeur calculée du microprocesseur 8 pour le moment d'inertie de masse J et la charge du tambour, ou le microprocesseur calcule la charge selon l'équation suivante: JB = (MB/a') - Jleer JB= moment d'inertie de masse du linge par rapport à l'axe de rotation du tambour 1 Jleer: moment d'inertie de masse du tambour 1 vide par rapport à l'axe de rotation de celui-ci, de sorte qu'il peut commander en conséquence l'accélération de la vitesse de rotation du tambour 1 jusqu'à une vitesse de rotation d'essorage optimale, ou peut influencer aussi d'autres grandeurs dépendant de la charge de la commande de la machine. Il n'importe pas que l'intervalle II se situe après l'intervalle I. L'intervalle II peut se situer aussi avant l'intervalle de temps I. Dans un intervalle de temps III, pendant lequel la vitesse de rotation du tambour augmente, il est possible de déterminer une valeur de mesure du balourd. Cette valeur de mesure du balourd peut être déterminée d'abord indépendamment de la charge. Après détermination de la charge effective de la manière décrite, cette valeur mesurée du balourd peut être corrigée en tenant compte de la vitesse d'essorage optimale à régler dans chaque cas particulier. Dans l'équipement décrit, le courant du moteur 4 peut aussi être mesuré en supplément. On peut ainsi compenser par exemple l'influence de la température respective du moteur sur le résultat de la mesure. Les moteurs qui sont alimentés à partir d'une tension de circuit intermédiaire redressée, sont par exemple des moteurs à courant triphasé avec convertisseur de fréquence ou des moteurs universels à courant continu à vibrateur. Dans ceci un condensateur de circuit intermédiaire forme, au moins dans le domaine du passage par zéro du secteur, l'unique source d'énergie. Par mesure continue de la variation de la tension de circuit intermédiaire, à la capacité dont la valeur est connue, la puissance électrique absorbée Pel est déterminée à partir du produit de la tension et du courant. Le courant est calculé de préférence à partir du produit du gradient de tension au condensateur de circuit intermédiaire pendant le passage par zéro du secteur et de sa capacité connue. On a dans ce cas la formule suivante: Pel = UCzwischen du/dt. Ainsi en résumé: les deux couples de rotation Mr, Mt ainsi que l'accélération angulaire a' sont déterminés dans une plage de vitesses de rotation étroitement limitée, qui se situe nettement au- dessous d'une vitesse de rotation d'essorage; à partir du quotient il est déterminé une grandeur de commande pour la limitation de la vitesse de rotation maximale d'essorage; à partir du quotient il est dérivé une grandeur de commande pour le remplissage en eau du tambour à linge 1 et/ou l'alimentation en détergent; la détermination du couple de rotation respectif s'effectue par définition du point de travail U, f, N respectif du moteur 4 et le point de travail respectif est comparé à une courbe caractéristique du moteur stockée dans une mémoire morte, de laquelle résulte le couple de rotation respectif au point de travail; la puissance électrique momentanée absorbée par l'entraînement est mesurée et avec la vitesse de rotation réelle sur la courbe caractéristique de rendement, stockée dans la mémoire morte, est déterminé le couple de rotation momentané; Il pour un moteur qui est conçu en tant que machine à champ magnétique rotatif, par exemple en tant que moteur triphasé, et est alimenté par un convertisseur de fréquence, la détermination du couple de rotation s'effectue à partir de la fréquence du champ magnétique rotatif f, de la tension d'alimentation U et de la vitesse de rotation réelle N, pour détecter le point de travail respectif du moteur 4; pour un moteur universel à courant alternatif ou courant continu, la détermination du couple de rotation respectif est effectuée et l'électronique de commande 5 mesure la tension de service U respective du moteur 4 et la vitesse de rotation réelle N du moteur 4 et détecte ainsi le point de travail; dans des moteurs qui sont alimentés à partir d'une tension de circuit intermédiaire redressée et dont le condensateur de circuit intermédiaire forme, au moins dans le domaine du passage par zéro du secteur, l'unique source d'énergie de l'entraînement, on mesure en continu la variation de la tension du circuit intermédiaire à la capacité connue pour déterminer la puissance électrique absorbée, on forme le produit de la tension et du courant, le courant étant de préférence calculé par le produit du gradient de tension sur le condensateur de circuit intermédiaire pendant le passage par zéro du secteur et sa capacité connue; le courant du moteur est mesuré pour compenser par exemple des influences dues à la température sur le couple de rotation du moteur, ou le courant du moteur est mesuré à la place d'une autre grandeur physique en vue de la détermination du couple de rotation; il est procédé à une mesure du balourd et celle-ci est corrigée par la grandeur de réglage dépendant de la charge. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande et/ou de régulation d'une machine à laver ou d'un séchoir à linge, en particulier de la vitesse de rotation du moteur, par mesure de la charge respective du tambour à linge entrainé par le moteur, caractérisé en ce que, dans le cas o le tambour à linge (1), tournant au moins à la vitesse d'application, est chargé, il est déterminé premièrement le couple de rotation (Mr) à appliquer pour maintenir une vitesse de rotation constante du moteur (4) et deuxièmement le couple de rotation (Mt) du moteur (4), résultant d'une accélération du tambour à linge (1) chargé, en ce que par une électronique de commande (5) il est formé le quotient de la valeur différentielle (Mb) de ces deux couples de rotation (Mt, Mr) et de l'accélération angulaire (a') du tambour (1), ce quotient étant à peu près proportionnel au moment d'inertie de masse (J) du tambour (1) et augmentant à peu près proportionnellement avec la charge, et à partir de ce quotient il est formé une grandeur de réglage pour la commande. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux couples de rotation (Mr, Mt) ainsi que l'accélération angulaire (a') sont déterminés dans une plage de vitesses de rotation étroitement limitée, qui se situe nettement au-dessous d'une vitesse de rotation d'essorage. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir du quotient il est déterminé une grandeur de commande pour la limitation de la vitesse de rotation maximale d'essorage. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir du quotient il est dérivé une grandeur de commande pour le remplissage en eau du tambour à linge (1) et/ou l'alimentation en détergent. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination du couple de rotation respectif s'effectue par définition du point de travail (U, f, N) respectif du moteur (4) et le point de travail respectif est comparé à une courbe caractéristique du moteur stockée dans une mémoire morte, de laquelle résulte le couple de rotation respectif au point de travail. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que la puissance électrique momentanée absorbée par l'entraînement est mesurée et avec la vitesse de rotation réelle sur la courbe caractéristique de rendement, stockée dans la mémoire morte, est déterminé le couple de rotation momentané. 7. Procédé selon la revendication 5 pour un moteur qui est conçu en tant que machine à champ magnétique rotatif, par exemple en tant que moteur triphasé, et est alimenté par un convertisseur de fréquence, caractérisé en ce que la détermination du couple de rotation s'effectue en ce qu'à partir de la fréquence de champ magnétique rotatif (f), la tension d'alimentation (U) et la vitesse de rotation réelle (N), on détecte le point de travail respectif du moteur (4). 8. Procédé selon la revendication 5 dans un moteur universel à courant alternatif ou courant continu, caractérisé en ce que la détermination du couple de rotation respectif s'effectue en ce que l'électronique de commande (5) mesure la tension de service (U) respective du moteur (4) et la vitesse de rotation réelle (N) du moteur (4) et détecte ainsi le point de travail. 9. Procédé selon la revendication 6 dans des moteurs qui sont alimentés à partir d'une tension de circuit intermédiaire redressée et dont le condensateur de circuit intermédiaire forme, au moins dans le domaine du passage par zéro du secteur, l'unique source d'énergie de l'entraînement, caractérisé en ce que par mesure continue de la variation de la tension du circuit intermédiaire à la capacité connue, il est déterminé la puissance électrique absorbée, en ce qu'il est formé le produit de la tension et du courant, le courant étant de préférence calculé par le produit du gradient de tension sur le condensateur de circuit intermédiaire pendant le passage par zéro du secteur et sa capacité connue. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant du moteur est mesuré, pour compenser par exemple des influences dues à la température sur le couple de rotation du moteur, ou en ce que le courant du moteur est mesuré à la place d'une autre grandeur physique en vue de la détermination du couple de rotation. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est procédé à une mesure du balourd et celle-ci est corrigée par la grandeur de réglage dépendant de la charge.