專利名稱：在設備中用于檢測電源損耗和存儲操作設定的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一用來檢測設備的電源損耗、并在電源損耗發(fā)生時存儲設備當前操作設定的裝置和方法。
諸如洗衣機和烘干機的設備包括一特征使設備在供電中斷的情況下保持當前操作的設置。這通過下列方式完成監(jiān)測輸入設備的交流電源、當檢測到交流電損耗時將當前操作設定存儲到諸如EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)的記憶裝置，以致當電源恢復時，洗衣機或烘干機的周期將恢復到電壓損耗時的那一位置。由于在那段時間里設備中的微處理器和控制器由充電后的電容供電，交流電源損耗與操作設定的存儲之間的那段時間是關鍵性的。因此，當前操作設定的存儲越快，越可能將設置確實地存于EEPROM中。
為保證在停電期間電容器上有足夠多的電荷以存儲當前操作設定，一種方法是增加電容器的尺寸以存儲更多的電荷。然而，大電容的成本更高。
另外，諸如洗衣機或烘干機的裝置一般具有一使洗滌滾筒或烘干腔旋轉的電機。諸如洗碗機的其它設備包括用來驅動泵的電機。微波爐一般包括用來驅動轉盤的電機。大部分其它家用設備包括電機和/或加熱元件。在停電期間，特別具有很大的洗滌負載與烘干負載時，這增加了質量并由此使洗滌滾筒與烘干腔的動量增加，設備將繼續(xù)旋轉一很短的時間。停電后電機的這種繼續(xù)轉動使電機上的產(chǎn)生瞬時電壓出現(xiàn)在引入線上，由此在對控制微處理器供電時會產(chǎn)生干擾，該微處理器通過一供電電路由一引入線供電。這種干擾產(chǎn)生一問題，即微處理器檢測到這種干擾，但并未迅速覺察到交流導線的輸入電源已經(jīng)損耗。另外，在微處理器覺察到電壓損耗時，由于諸如一繼電器線圈(該繼電器線圈驅動對電機或加熱元件的觸點)的其它負載的持續(xù)作用，用來存儲設備的當前操作設定的電容器中的電荷被部分地釋放。在微處理器尚未辨識電源損耗的期間，由于電容器上的足夠電荷無法保持在有效存儲的狀態(tài)下，該電容器電荷的部分釋放導致微處理器無法存儲當前操作設定。
由于需要一更快地對諸如一設備的裝置的輸入電源的損耗進行識別的裝置和方法，由此即使發(fā)生裝置中的機電裝置產(chǎn)生瞬時干擾的情況下，操作設定也不會失去。另外，為減少電容器的放電時間并由此使電容器具有較小參數(shù)，存在快速識別交流電源損耗的需要。
滿足了這些和那些需要的本發(fā)明包括一監(jiān)測將電壓輸入裝置的方法，其中裝置的引入線上的至少一電壓信號被監(jiān)測。監(jiān)測到的電壓信號的相對于規(guī)定頻率的頻率變化被檢測，并在頻率的變化相對規(guī)定頻率超出一預定數(shù)量時，發(fā)出電源損耗信號。電源損耗信號表示測得的在輸入導線上輸入電源的損耗。通過監(jiān)測電壓信號的頻率變化的檢測，本方法相對于已有技術能更快地對在電源損耗后由電機產(chǎn)生的瞬時干擾做出反應。
按照本發(fā)明的另一方面，至設備的電壓輸入的監(jiān)測以及在輸入電源損耗的情況下存儲設備的當前操作設定的方法包括監(jiān)測裝置的引入線上的至少一電壓信號，檢測至少被監(jiān)測到的電壓信號相對于規(guī)定頻率的頻率變化。在頻率的變化相對規(guī)定頻率超出一預定數(shù)量時，發(fā)出電源損耗信號。電源損耗信號表示已檢測到引入線上電源輸入的損耗?？刂埔粰C電裝置和設備中的供熱裝置中的至少一個的輸入電源的繼電器線圈響應電源損耗信號以一預定工作周期被施以脈沖，以增加連接于輸入線和繼電器線圈的一電容上的電荷的釋放時間。最后，裝置的當前操作設定被同時存入利用電容器電荷的存儲器中。繼電器線圈的脈沖發(fā)生使各繼電器線圈保持觸點閉合，以避免在諸如電壓降低(brown out)的情況下觸點的不必要斷開，由此減輕在這些情況下繼電器線圈的不利影響。另外，由于繼電線圈由電容器充電驅動，一定工作周期的脈沖將電荷存儲于電容器上，并稍后或同時用來存儲當前操作設定。因此會出現(xiàn)足夠的電容電荷以確保當前操作設定的正確存儲。另一優(yōu)點是由于繼電器線圈的脈沖能夠保存電容器的電荷，由此可使用一較小的電容器并使電容器成本變得最小。
按照本發(fā)明的另一方面，這里提供一用來監(jiān)測將電源輸入至設備并在輸入電源損耗的情況下存儲設備當前操作設定的裝置。該裝置包括一將輸入電源提供給設備的輸入電源線。另外還包括用來將一輸入電壓轉化為多個供電電壓的供電電路。供電電路中的電容器連接于第一供電電壓和接地之間。一電壓檢測電路連接于第二供電電壓并輸出具有與電源引入線的輸入電源頻率相對應頻率的檢測信號。還包括控制一機電裝置和設備中的供熱裝置的至少其中一個的電源引入線的輸入電壓的一個或多個繼電器線圈。設備的當前操作設定由一提供的存儲裝置存儲。另外包括一被構造成可探測所檢測的信號頻率的控制器，用來控制繼電器線圈并將設備的當前操作設定存入存儲裝置。該控制器發(fā)脈沖給在規(guī)定的工作周期中利用電容器中電荷的繼電器線圈并當檢測信號的一預定數(shù)量的周期后控制器探測到檢測信號的頻率改變時，將設備的當前操作設定存入利用同樣由電容器中的相同電荷的存儲裝置中。
部分地通過下面的描述，部分地通過熟悉本領域的人員進行審查獲得或通過本發(fā)明的實踐獲得，本發(fā)明的其它優(yōu)點和新穎特征將得以闡述。本發(fā)明的優(yōu)點將通過由所附權利要求所指出的手段和組合實現(xiàn)或者獲得。
下面參閱附圖，其中

圖1是采用本發(fā)明的功率輸入監(jiān)測和當前操作設定記憶存儲的烘干機的部分剖視圖；圖2是按照本發(fā)明實施例的監(jiān)測器和控制電路的電路圖；本發(fā)明可適用于輸入在電源損耗的情況下具有存儲當前操作或周期設置的多種設備或裝置，更具體的是具有諸如直接在輸入電源損耗發(fā)生后那一時期可以存在瞬時電壓的電機的機電裝置的設備與裝置。為便于解釋，將結合一自動烘干機而描述本發(fā)明。然而如上所述，本發(fā)明適用于各種設備與裝置。
如附圖1所示，自動烘干機10部分由圖2中的控制裝置200控制。特別在圖1中，烘干機的機械構件在業(yè)內是公知的，所以未被詳細地示出。烘干機10具有一含有控制臺14的機柜12。在機柜12內可回轉地安裝有一滾筒16，該滾筒16由電機18通過驅動系統(tǒng)20繞水平軸回轉地驅動，驅動系統(tǒng)20一般包括皮帶21。形成于機柜12前方的前門22提供一到達由滾筒16內部界定的衣物處理腔24的可選路徑。
滾筒16上設有入口孔26和一具有可拆卸絨布網(wǎng)篩的出口排氣孔28。供氣的循環(huán)通過由電機18驅動的風扇32完成。一加熱元件34可選擇地由繼電器線圈220供電，如圖2所示，該線圈220由位于控制臺14內的控制器216控制。如業(yè)內公知的，所提供的溫度控制空氣由風扇32循環(huán)流過加熱元件34，通過入口孔26進入到滾筒16內的衣物處理腔24，隨后通過包含絨布網(wǎng)篩30的出口排氣孔28輸出。
控制面板14包括一用戶界面37，該界面37包括一啟動鍵38、一干燥度選擇鍵40和一溫度選擇鍵42以允許使用者開始一烘干循環(huán)，以及選擇其它操作設定和烘干周期參數(shù)。另外，使用者界面37還包括允許使用者設定時間(未示出)，比如設定使烘干機工作的一段時間。
應注意到圖2中的控制電路可位于控制臺14內。然而，控制電路也可位于設備10中的其它位置。
一般，烘干機10的輸入電源由208V.A.C或240V.A.C電源通過諸如三線插頭的一輸入電源36供電。在圖2所示實施例中，一單相線L1被導入電源和控制電路200中。該電壓一般是1.20V.A.C。
如圖2所示，控制電路200的輸入電壓得自如圖所示傳送到各終端202、204的線路L1和一中線。輸入電源傳送到控制電路200中的供電電路203、變壓器205的主線圈206。線路電壓L1在較佳實施例中經(jīng)過第二線圈208被降壓至大約5伏，盡管也可采用其它電壓。該電壓通過二級管D1、D2提供由交流電壓V.A.C整流而成的全波。另外，電容C1從全波整流器(即二級管D1和D2)的輸出端起連接至接地電勢VSS。在節(jié)點209處的電壓VUNR還被傳至用來輸出一穩(wěn)定狀態(tài)的5伏信號的穩(wěn)壓器210。這樣的5伏電壓被分成一+5伏電壓源以及一VDD源。
控制電路200還包括一由晶體管T1、二級管D5以及濾波電容C4、C5組成的電壓檢測電路212。從節(jié)點207出來的電壓VAC通過二級管D5被輸入至晶體管T1的基極。這樣，由于二級管D5作為一半波整流器，一般為60赫茲的該交流信號在間隔的半個周期中使晶體管T1“接通”。當晶體管T1處于“接通”狀態(tài)時，這使5V電源傳導經(jīng)過電阻R1傳導至接地電壓VSS，電壓檢測電路212的輸出端214處于低壓狀態(tài)。在交流信號VAC的下一半周期內，晶體管T1處于“斷開”狀態(tài)以阻止晶體管的導通。這里電阻R1阻止線路214上的電壓升至5V直至交流信號VAC下一半周期。這時，T1再次變得導通，線路214上的電壓再次連至接地電勢或零電勢。由此，電壓檢測電路212的輸出電壓是傳輸至控制器216的VAC檢測輸入端的方波信號。由此在普通操作時，引入線工作在60赫茲的頻率下，由電壓檢測電路212輸出的方波信號也具有60赫茲的頻率，其周期為16.66毫秒。這樣，該方波的半周期一般為8.33毫秒。
通過電壓檢測電路212，周期長度相對于8.33毫秒的時間間隔、更具體的是從電壓檢測電路212輸出的方波信號降為零的時間間隔的任何改變可被測知，且這樣的變化可用來表示引入線電壓或損耗或已降低。由于電容C1即使在線路電壓L1損耗后仍保持充電，5伏信號在短時間內被提供給電壓檢測電路212。規(guī)定，電機18在線路電壓L1損耗后的短時間內會繼續(xù)轉動，并由此作為在線路L1上提供瞬時電壓的發(fā)生器。這些瞬時干擾信號被依次轉化至供電電路203，并表現(xiàn)在電壓VAC的節(jié)點207上。察覺到這種情況的發(fā)生，在線路L1上的電源損耗的同時，電機18立即開始失去其動量并使電壓VAC的頻率從普通的60赫茲的頻率發(fā)生變化，換句話說，從普通半波周期為8.33毫秒發(fā)生變化。察覺到這種情況的發(fā)生，從電壓檢測電路212輸出的方波信號零電壓間隔時間的變化的檢測可用來快速地識別線路L1上電壓的損耗或降低。
控制器216包括可編程的內部軟件，該軟件可檢測線路214上所引入的方波信號的時期并當半波周期從8.33毫秒變動時，起動內電源損耗信號。正常工作時該控制器由電源VDD供電。在電源損耗或降低的情況下，電容C1短時間地為控制器供能?？刂破?16還控制各自驅動繼電器線圈220、222的晶體管T2、T3。一般，輸出端OUT1和OUT2處于穩(wěn)定電壓狀態(tài)以使晶體管T2、T3處于“接通”狀態(tài)。將電壓VUNR提供給繼電器線圈220并斷開以使加熱元件提供能量。同樣，繼電器線圈222被用來控制電機18的工作，該電機18通過由繼電器線圈222驅動的開關226直接切換到線路L1。
控制器216還具有一用來將設備當前操作設定存儲至同樣由電源VDD供電的EEPROM218的輸出端OUT3。如果在線路L1上存在電源斷電，該EEPROM用來存儲當前的操作設定。
如果在線路L1上存在電源損耗或降低，電壓檢測電路212開始輸出具有零電壓間隔時間大于8.33毫秒的方波信號。另外，如果電機18工作在電源損耗或降低的時間段內，在線路L1上將產(chǎn)生短暫的干擾電壓。當電機轉動變慢后，電壓檢測電路212的輸出端電壓的零電壓間隔時間增加至9毫秒、10毫秒等。在本發(fā)明中，可對控制器編程以檢測相對于8.33毫秒的零電壓間隔時間的任何變化。相對于這時間變化的第一半周期中，控制器以一規(guī)定的、小于100％或換句話說即小于穩(wěn)定狀態(tài)電壓的工作周期開始輸出信號OUT1、OUT2的脈沖。該脈沖用來保護繼電器線圈220、222，僅使其斷開便不會造成過度的磨損和損壞。如果發(fā)生電源損耗和降低使線路電壓降低到120伏以下的情況，電容C1上的電荷將電壓VDD供給控制器并同時提供電壓VUNR以驅動繼電器線圈C1、C2。另外，控制器僅需在要求使加熱元件34或電機18運作于烘干周期的具體某一點上時，將脈沖發(fā)送至晶體管T2或T3。繼電器線圈的脈沖最好由50％的工作周期完成，該工作周期仍使線圈工作，并消耗較少的電容C1的電容能量。另外，如果在降壓情況下，對繼電器線圈提供脈沖可通過開關224和226各自與熱源34或電機18保持連接，這發(fā)生在降壓時發(fā)生電壓降低的情況，以致電壓再次回升至普通工作電壓時，沒有中斷發(fā)生在這些開關的設置中。
在完全電源損耗的情況下，晶體管T2、T3的脈沖在較長一段時間內將電荷能量存儲到電容C1中。在較佳實施例中，控制器216等待直至檢測到電壓檢測電路212輸出四個檢測周期后，將當前操作設定存儲到EEPROM中，存儲操作同樣使用電容器C1中的電荷能量執(zhí)行其操作。最好對控制器編程以在將當前設置存儲到EEPROM218之前等待從電壓檢測電路212輸出的方波的四個周期(即64毫秒)。這樣的時延使控制器216精確地判斷出線路L1上是否存在電源損耗或者僅僅是在存儲當前操作設定前的電壓下降。由此可避免當前操作設定的無用存儲。根據(jù)設備(一般是電機負載和其它功率需要)可使用更多的或更少的檢測的較長周期。然而，檢測周期的數(shù)量最好不要太少以至于無用的存儲操作經(jīng)常發(fā)生，同時檢測周期的數(shù)量也不能太多以至于電容中的電荷在存儲操作設定前頻繁放電。
繼電器線圈的脈沖有利于存儲來自電容器C1的能量，電容C1被用來對繼電器線圈220和221、控制器216、電壓檢測電路212和EEPROM218供電。最好，電容C1具有足夠尺寸以提供足夠的電荷以對繼電器線圈施加脈沖并將當前操作設定存入EEPROM218。為提供足夠的電荷，電容C1被設置成大約2200微法以提供大約300毫秒的充電時間，這足以使上面提到的裝置有效地工作。然而應注意到，電容C1的數(shù)值被設置成與電路的有效電阻相關，該電路中含有電容C1以獲得一RC時間常數(shù)以留出足夠時間將操作設定存入EEPROM218。然而盡管如此，電容C1的數(shù)值仍遠小于缺少線圈的脈沖工作和不存在由電壓傳感電路212所提供的快速電壓檢測所需要的數(shù)值。這樣，電容C1的電容量比所需的電容量要小，這也會減少控制電路200的成本。
在由發(fā)明人提交本申請時，提供了如上所述的實施本發(fā)明的一較佳實施例的詳細描述。然而熟悉本領域的人員在不脫離本發(fā)明精神的條件下，可對其做許多包括于權利要求書的限定范圍內的修改和變化。
權利要求
1.用來監(jiān)測一裝置的電源輸入的一方法，包括監(jiān)測裝置的引入線上的信號頻率；檢測所監(jiān)測的信號的頻率相對于一規(guī)定頻率的變化；以及在相對于所述規(guī)定頻率的變化超過一預定數(shù)量時，將電源損耗信號輸出。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述電源損耗信號表示在所述引入線上所檢測到的輸入電源的損耗。
3.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述監(jiān)測裝置的引入線上的信號頻率的步驟還包括監(jiān)測在所述裝置中的電壓傳感電路的一輸出信號，所述電壓輸出電路從引入線上接受一輸入，所述輸出信號具有與規(guī)定周期相對應的一信號特性。檢測頻率變化的步驟還包括檢測在輸出信號的一周期相對于規(guī)定周期變化達到規(guī)定的時間；以及發(fā)出電源損耗信號的步驟還包括在輸出信號周期相對于規(guī)定周期的變化達到另一規(guī)定量時發(fā)出電源損耗信號。
4.如權利要求3所述方法，其特征在于，所述的規(guī)定頻率為60赫茲，且所述的規(guī)定周期為16.66微秒。
5.如權利要求3所述方法，其特征在于，所述信號特征是一方波信號。
6.用來一監(jiān)測設備的電源輸入并在輸入電源損耗時存儲當前操作設定的一方法，所述方法包括如下步驟監(jiān)測所述裝置的一根引入線上的至少一電壓信號；檢測至少所監(jiān)測的電壓信號的頻率相對于一前述頻率的變化；在相對于所述規(guī)定頻率的頻率變化超過一預定數(shù)量時，輸出電源損耗信號；以及控制一機電裝置和設備中的供熱裝置中至少一個的輸入電源的繼電器線圈響應所述電源損耗信號以一預定工作周期被施以脈沖，以增加連接于所述輸入線和所述繼電器線圈的一電容上的電荷的釋放時間；以及在所監(jiān)測的電壓信號經(jīng)過一定數(shù)量周期后，將設備的當前操作設定存入利用電容器中的電荷的存儲裝置中。
7.如權利要求6所述方法，其特征在于，所述電壓信號是一交流電壓信號。
8.如權利要求6所述方法，其特征在于，還包括如下步驟監(jiān)測在所述裝置中的電壓傳感電路的一輸出信號，所述電壓傳感電路從引入線上接受一輸入，所述輸出信號具有與規(guī)定周期相對應的一信號特性。當所述輸出信號的周期相對于所述的規(guī)定周期的變動超過一第二預定數(shù)量時開始檢測，所述第二預定數(shù)量與超過第一預定數(shù)量的所述規(guī)定頻率相關；以及當輸出信號的周期相對于所述規(guī)定周期的變動超過第二預定數(shù)量時，將電源損耗信號輸出。
9.如權利要求8所述方法，其特征在于，所述的規(guī)定頻率為60赫茲，且所述周期為16.66毫秒。
10.如權利要求8所述方法，其特征在于，所述信號特性是一方波信號。
11.如權利要求6所述方法，其特征在于，所述設備是烘干機、洗衣機或洗碗機中的一種。
12.如權利要求6所述方法，其特征在于，所述機電裝置是一電機。
13.一用來監(jiān)測將電壓輸入至一設備并在電源輸入損耗的情況下存儲所述設備當前操作設定的裝置，包括一將電源輸入提供給設備的電源輸入線；用來將一電源輸入電壓轉化為至少第一和第二供電電壓的供電電路；連接于所述第一供電電壓和接地間的所述供電電路中的一電容器；連接于所述第二供電電壓并輸出具有與所述電源引入線的電源輸入頻率相對應的一頻率的檢測信號的一電壓檢測電路；控制一機電裝置和所述設備中的供熱裝置中至少一個的電源引入線的電源輸入的一個或多個繼電器線圈；用來存儲所述設備的當前操作設定的一存儲裝置；探測所述檢測信號頻率的一控制器，用來控制所述繼電器線圈并將所述設備的當前操作設定存入所述存儲裝置。所述控制器在規(guī)定的工作周期中利用所述電容器中的電荷發(fā)脈沖給繼電器線圈，并在檢測信號的一預定數(shù)量的周期后且控制器檢測到檢測信號的頻率改變時，利用電容器中的電荷將所述設備的當前操作設定存入存儲裝置中。
14.如權利要求13所述裝置，其特征在于，所述的規(guī)定工作周期小于100％。
15.如權利要求14所述裝置，其特征在于，所述規(guī)定工作周期為50％。
16.如權利要求13所述裝置，其特征在于，所述存儲裝置是一EEPROM。
17.如權利要求13所述裝置，其特征在于，所述機電裝置是一電機。
18.如權利要求13所述裝置，其特征在于，所述檢測信號是標準周期為16.66毫秒的方波信號。
19.如權利要求13所述裝置，其特征在于，所述控制器被構造成可在正常操作期間用一穩(wěn)定狀態(tài)的電壓驅動繼電器線圈；以及所述檢測信號的頻率變化表示在電源輸入線上的電源損耗，且所述控制器被設計成通過從穩(wěn)定狀態(tài)電壓切換成在規(guī)定工作周期對繼電器線圈提供脈沖而響應頻率變化。
20.如權利要求13所述裝置，其特征在于，所述電容器的電容接近2200微法。
21.如權利要求13所述裝置，其特征在于，由控制器探測到的所述頻率變化是檢測信號的一周期的增大。
全文摘要
一用來監(jiān)測諸如烘干機的設備的電壓輸入的方法和裝置,在設備電源輸入損耗時檢測。另外,設備中的控制器發(fā)脈沖給繼電器線圈以控制電機和/或設備中的供熱裝置,以將能量存入備用電容器,在電源損耗的情況下,電容器為設備的控制電路供電。另外,電壓檢測電路通過輸出方波信號檢測設備的輸入電壓,監(jiān)測方波信號的周期以確定是否停電。停電時控制器將當前操作設定存入存儲裝置,并由繼電器線圈的脈沖儲于電容器內的能量確保正確存儲。
文檔編號D06F33/02GK1336551SQ01121969
公開日2002年2月20日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權日2000年6月21日
發(fā)明者史蒂文·L·皮爾遜, 馬克·L·赫爾曼, 斯科特·L·漢森, 馬文·L·?？怂?申請人:惠爾普爾公司