1 引言
如今,全自動(dòng)洗衣機(jī)已走進(jìn)千家萬(wàn)戶，其功能也越來(lái)越多，花樣不斷翻新。判斷洗衣機(jī)性能的參數(shù)已經(jīng)不再是最基本的洗凈比、能耗以及耗水量等指標(biāo)。通常是用戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置洗衣機(jī)的洗滌時(shí)間和漂洗次數(shù)，要讓洗衣機(jī)自動(dòng)處理，通常會(huì)優(yōu)先滿足洗凈比的要求，而對(duì)能耗和耗水量的考慮則較少,造成水電的浪費(fèi)。
采用濁度傳感器測(cè)量衣物的污濁程度，是一個(gè)比較可行的方法，通過(guò)判斷污濁程度，確定最佳的洗滌時(shí)間和漂洗次數(shù)，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濁度傳感器是一種專(zhuān)門(mén)用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測(cè)量。通過(guò)測(cè)量水的污濁程度來(lái)判斷所洗物品潔凈程度，從而確定最佳的冼滌時(shí)間。
該傳感器的工作原理是：當(dāng)光線穿過(guò)一定量的水時(shí)，光線的透過(guò)量取決于該水的污濁程度，水越污濁，透過(guò)的光就越少。光接收端把透過(guò)的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流大小，透過(guò)的光多，電流大，反之透過(guò)的光少，電流小。通過(guò)測(cè)量接收端電流的大小，就可以計(jì)算出水的污濁程度。
濁度電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R1轉(zhuǎn)換為0 V～5 V電壓信號(hào)，利用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣處理，單片機(jī)就可以獲知當(dāng)前水的污濁度。
實(shí)際使用時(shí)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得衣物污濁程度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3 系統(tǒng)硬件
按鍵、顯示、負(fù)載驅(qū)動(dòng)、輸人水位門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)等均為常規(guī)電路，與單片機(jī)的相應(yīng)端口連接即可。負(fù)載通常用可控硅驅(qū)動(dòng)。通訊接口采用單片機(jī)具有的UART接口，可以連接其他外部設(shè)備，是備用接口。
洗衣機(jī)的基本功能大體相同，洗滌衣物是否干凈完全靠用戶的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)，用戶可以通過(guò)設(shè)定洗滌時(shí)間和漂洗的次數(shù)來(lái)滿足洗滌要求，本文不做詳細(xì)介紹。
這里介紹帶有濁度傳感器的洗衣機(jī)，通過(guò)濁度傳感器檢測(cè)當(dāng)前衣物的臟污程度來(lái)確定衣物的洗滌時(shí)間和漂洗次數(shù)，以達(dá)到既洗凈衣物，又節(jié)省水電的目的。
濁度傳感器連接單片機(jī)的A/D輸入接口，信號(hào)直接連接即可，也可在中間串聯(lián)一只1 kΩ的電阻，并聯(lián)一只0.1μF的電容進(jìn)行濾波。
4 軟件設(shè)計(jì)
為了檢測(cè)衣物的污濁程度，采用如下特殊處理過(guò)程：
首先讓洗衣機(jī)洗滌60 s，然后停止洗滌，等待15 s,讓水平靜，水中氣泡揮發(fā)以減少氣泡的影響，然后進(jìn)行污濁度檢測(cè)。根據(jù)表1數(shù)據(jù)確定洗滌時(shí)間。表中數(shù)據(jù)實(shí)際分成了3部分，每部分采用不同的洗滌電機(jī)轉(zhuǎn)停比，以獲得更好的洗凈效果，表中1項(xiàng)和2項(xiàng)采用較低的轉(zhuǎn)停比，6～8項(xiàng)采用較高的轉(zhuǎn)停比，中間項(xiàng)則采用標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)停比。
洗衣機(jī)完成洗滌過(guò)程，排水脫水后，再進(jìn)水漂洗。
漂洗結(jié)束后，等待15 s，檢測(cè)漂洗水的污濁程度,并結(jié)合洗滌水的污濁程度進(jìn)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(wú)污濁(滿足1項(xiàng))，則可以認(rèn)為無(wú)需繼續(xù)漂洗。洗衣機(jī)脫水后完成整個(gè)洗衣過(guò)程。否則繼續(xù)漂洗。
通常最多漂洗3次，如果3次仍然認(rèn)為有污濁。也不再漂洗，直接結(jié)束，由用戶處理。
對(duì)濁度傳感器輸出信號(hào)的采樣和處理，采用了下面的方法：
連續(xù)采樣20 ms(采樣10個(gè)數(shù)據(jù))，累加取平均,得到數(shù)據(jù)作為一個(gè)結(jié)果，連續(xù)獲得64個(gè)這樣的數(shù)據(jù)，累加后取平均值作為最終結(jié)果。
數(shù)據(jù)采樣處理過(guò)程可以在2 ms中斷中進(jìn)行，這樣可以在20 ms均勻間隔采樣。實(shí)際采樣時(shí)，可以只在需要進(jìn)行采樣處理時(shí)進(jìn)行。
另外，上述結(jié)果是在衣物不掉色的情況下獲得的，對(duì)于掉顏色的衣物，需要分開(kāi)洗滌，并且不選擇污濁度判斷功能。
5 結(jié)束語(yǔ)
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(jīng)很好地應(yīng)用在洗衣機(jī)上，實(shí)驗(yàn)證明該方法可行性較高，用較少的時(shí)間就能達(dá)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(jī)上的應(yīng)用具有良好的前景。
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