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1 引言 如今,全自動洗衣機已走進千家萬戶，其功能也越來越多，花樣不斷翻新。判斷洗衣機性能的參數已經不再是最基本的洗凈比、能耗以及耗水量等指標。通常是用戶根據經驗設置洗衣機的洗滌時間和漂洗次數，要讓洗衣機自動處理，通常會優先滿足洗凈比的要求，而對能耗和耗水量的考慮則較少,造成水電的浪費。 采用濁度傳感器測量衣物的污濁程度，是一個比較可行的方法，通過判斷污濁程度，確定最佳的洗滌時間和漂洗次數，可以用較少的能耗和耗水量獲得滿足要求的洗凈比。 2 TS濁度傳感器 TS濁度傳感器是GE公司開發的一種專門用于家電產品的低成本傳感器，主要用于洗衣機、洗碗機等產品的水污濁程度的測量。通過測量水的污濁程度來判斷所洗物品潔凈程度，從而確定最佳的冼滌時間。 該傳感器的工作原理是：當光線穿過一定量的水時，光線的透過量取決于該水的污濁程度，水越污濁，透過的光就越少。光接收端把透過的光強度轉換為對應的電流大小，透過的光多，電流大，反之透過的光少，電流小。通過測量接收端電流的大小，就可以計算出水的污濁程度。 濁度電流信號經過電阻R1轉換為0 V～5 V電壓信號，利用A/D轉換器進行采樣處理，單片機就可以獲知當前水的污濁度。 實際使用時需要通過實驗獲得衣物污濁程度的經驗數據。 3 系統硬件 按鍵、顯示、負載驅動、輸人水位門開關信號等均為常規電路，與單片機的相應端口連接即可。負載通常用可控硅驅動。通訊接口采用單片機具有的UART接口，可以連接其他外部設備，是備用接口。 洗衣機的基本功能大體相同，洗滌衣物是否干凈完全靠用戶的經驗和感覺，用戶可以通過設定洗滌時間和漂洗的次數來滿足洗滌要求，本文不做詳細介紹。 這里介紹帶有濁度傳感器的洗衣機，通過濁度傳感器檢測當前衣物的臟污程度來確定衣物的洗滌時間和漂洗次數，以達到既洗凈衣物，又節省水電的目的。 濁度傳感器連接單片機的A/D輸入接口，信號直接連接即可，也可在中間串聯一只1 kΩ的電阻，并聯一只0.1μF的電容進行濾波。 4 軟件設計 為了檢測衣物的污濁程度，采用如下特殊處理過程： 首先讓洗衣機洗滌60 s，然后停止洗滌，等待15 s,讓水平靜，水中氣泡揮發以減少氣泡的影響，然后進行污濁度檢測。根據表1數據確定洗滌時間。表中數據實際分成了3部分，每部分采用不同的洗滌電機轉停比，以獲得更好的洗凈效果，表中1項和2項采用較低的轉停比，6～8項采用較高的轉停比，中間項則采用標準的轉停比。 洗衣機完成洗滌過程，排水脫水后，再進水漂洗。 漂洗結束后，等待15 s，檢測漂洗水的污濁程度,并結合洗滌水的污濁程度進行判定，判定方法如下： 如果洗滌水污濁程度低，漂洗水基本無污濁(滿足1項)，則可以認為無需繼續漂洗。洗衣機脫水后完成整個洗衣過程。否則繼續漂洗。 通常最多漂洗3次，如果3次仍然認為有污濁。也不再漂洗，直接結束，由用戶處理。 對濁度傳感器輸出信號的采樣和處理，采用了下面的方法： 連續采樣20 ms(采樣10個數據)，累加取平均,得到數據作為一個結果，連續獲得64個這樣的數據，累加后取平均值作為最終結果。 數據采樣處理過程可以在2 ms中斷中進行，這樣可以在20 ms均勻間隔采樣。實際采樣時，可以只在需要進行采樣處理時進行。 另外，上述結果是在衣物不掉色的情況下獲得的，對于掉顏色的衣物，需要分開洗滌，并且不選擇污濁度判斷功能。 5 結束語 GE公司的TS濁度傳感器具有良好的一致性，本文介紹的衣物污濁程度判斷方法已經很好地應用在洗衣機上，實驗證明該方法可行性較高，用較少的時間就能達到滿足要求的洗凈比。TS濁度傳感器成本低、性能可靠，在洗衣機上的應用具有良好的前景。 |
