洗滌成份分析及在洗衣機(jī)中止檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

引 言

智能家居及物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得家用電器不斷朝著網(wǎng)絡(luò)、集成化方向發(fā)展，使家用電器具有更美的外觀及智能化的工作性能。洗衣機(jī)作為一種代替手工洗衣的電器已經(jīng)有 100 多年的歷史，越來(lái)越多的技術(shù)在洗衣機(jī)中得到應(yīng)用，如功率消耗檢測(cè)、溢水絕緣檢測(cè)技術(shù)、防水檢測(cè)技術(shù)、洗滌性能檢測(cè)技術(shù)等。此外，在實(shí)際應(yīng)用方面，也有超聲波洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)等可滿(mǎn)足人們的需求。

然而，目前的智能洗衣機(jī)多利用定時(shí)功能對(duì)衣物進(jìn)行洗滌，無(wú)法準(zhǔn)確掌握衣物的洗滌程度。本文利用相關(guān)儀器對(duì)洗衣機(jī)洗滌過(guò)程中各時(shí)間段的濁度、懸浮物進(jìn)行測(cè)量分析，得到相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值，使得洗衣機(jī)能自動(dòng)識(shí)別衣服的清洗情況，并自動(dòng)中止洗衣機(jī)，達(dá)到高效洗衣的目的。同時(shí)介紹了光電檢測(cè)相關(guān)技術(shù)對(duì)污濁度進(jìn)行快速、準(zhǔn)確檢測(cè)的方法及工作原理，通過(guò)相應(yīng)的光電傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)出被洗衣物的濁度，提出了在洗滌過(guò)程中的參數(shù)檢測(cè)方法，以防止氣泡對(duì)參數(shù)測(cè)定的影響。

1 中止檢測(cè)技術(shù)原理

中止檢測(cè)在普通洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，在硬件上增加了對(duì)洗滌濁度的檢測(cè)，當(dāng)達(dá)到經(jīng)驗(yàn)值認(rèn)定的洗滌完成值時(shí)，自動(dòng)停止洗衣機(jī)，表示衣物已經(jīng)洗滌干凈。其原理如圖 1 所示。

經(jīng)驗(yàn)值通過(guò)相關(guān)儀器對(duì)洗衣機(jī)洗滌過(guò)程中各個(gè)時(shí)間段的濁度進(jìn)行測(cè)量分析，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到一個(gè)相對(duì)洗凈值。

2 洗滌成份測(cè)量

本文采用XZ-0165型多參數(shù)水質(zhì)分析儀對(duì)洗滌濁度進(jìn)行測(cè)量，XZ-0165可以測(cè)定飲用水中的濁度、色度、懸浮物等十幾種參數(shù)。本文對(duì)波輪洗衣機(jī)洗衣過(guò)程中的濁度 20、低懸浮物、高懸浮物進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量得到清水的濁度 20為 0.04NTU，低懸浮物為 0.00ppm，高懸浮物為 00.0ppm。從洗滌開(kāi)始至結(jié)束，每 3 分鐘測(cè)量一次，得到表 1 所列數(shù)據(jù)。

由表可知，衣物上的污漬隨著第一次洗滌開(kāi)始逐漸融入水中，使得濁度 20、低懸浮物、高懸浮物的值不斷提高，并且逐漸趨于穩(wěn)定。然后洗衣機(jī)將水放掉，重新加水，由于這時(shí)衣物較干凈，因此三個(gè)指標(biāo)的值都較低。

洗滌再次開(kāi)始，使得三個(gè)指標(biāo)再次開(kāi)始浮動(dòng)，但變化不大，結(jié)束后，三個(gè)指標(biāo)的值基本趨于 0。

3 光電檢測(cè)技術(shù)及工作原理

由于一般無(wú)法直接獲取被檢測(cè)水中的懸浮物，因此通過(guò)測(cè)量這些污濁物對(duì)光的吸收和散射間接得到。污濁度越高， 吸收效果越好，散射效果越差。

本文采用美國(guó) Honeywell 公司的APMS-10G 傳感器來(lái)檢測(cè)液體的渾濁度。該傳感器可以直接與單片機(jī)通信，通過(guò)檢測(cè)紅外線(xiàn)的散射率、透射率和導(dǎo)電率來(lái)綜合檢測(cè)液體渾濁度， 其原理如圖 2 所示。

由于在洗滌過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，直接影響傳感器的檢測(cè)準(zhǔn)確度，因此可在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)一個(gè)封閉回路，讓被測(cè)液體靜止 30 s 后再測(cè)量，并用單片機(jī)進(jìn)行控制。靜止檢測(cè)示意圖如圖 3 所示。

開(kāi)始時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制繼電器使得電池閥打開(kāi)，洗衣機(jī)中的洗滌液體進(jìn)入到透光率很好的封閉回路中后再關(guān)閉電池閥，等待 30 s 后使得液體完全靜止，再通過(guò)傳感器讀取被測(cè)液體。

該傳感器還可通過(guò)插入液體中的不銹鋼電極來(lái)測(cè)量導(dǎo)電率，其主要作用是檢測(cè)洗滌劑在水中的濃度，本文不做考慮。

4 參數(shù)測(cè)量

利用傳感器對(duì)用水質(zhì)分析儀測(cè)量過(guò)的數(shù)據(jù)再一次進(jìn)行測(cè)量，采用散射率 10/ 透射率的比值作為渾濁度測(cè)量的依據(jù)， 見(jiàn)表 2 所列。

由表 2 可知，通過(guò)傳感器測(cè)得的值，散射率 10/ 透射率波動(dòng)規(guī)律與濁度 20、低懸浮物、高懸浮物大致一致，可以作為經(jīng)驗(yàn)參考值。

采用測(cè)量渾濁度的方法來(lái)確定衣物是否洗凈太過(guò)單一， 無(wú)法做到精確判定，也會(huì)出現(xiàn)很大幾率的誤判，導(dǎo)致衣物上還有很大殘留?？梢栽黾訁?shù)的測(cè)量類(lèi)別，經(jīng)模糊計(jì)算與推理，采用最佳的洗滌判定方法，并引入用戶(hù)評(píng)價(jià)機(jī)制，動(dòng)態(tài)調(diào)整 參數(shù)值。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文利用XZ-0165 型多參數(shù)水質(zhì)分析儀對(duì)洗滌過(guò)程中的主要參數(shù)（濁度 20、低懸浮物、高懸浮物）進(jìn)行了測(cè)量，并與傳感器測(cè)得的散射率 / 透射率參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，得到了經(jīng)驗(yàn)值， 使得洗衣機(jī)能夠自動(dòng)識(shí)別衣物的清洗情況，并自動(dòng)中止洗衣機(jī)， 達(dá)到高效洗衣的目的；并提出了參數(shù)檢測(cè)方法，以防止氣泡對(duì)參數(shù)測(cè)定的影響。同時(shí)還可以增加參數(shù)的測(cè)量類(lèi)別，如電導(dǎo)率、懸浮物等，經(jīng)模糊計(jì)算與推理獲得最佳的洗滌判定方法，并且可以引入用戶(hù)評(píng)價(jià)機(jī)制，動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)值。