洗涤成份分析及在洗衣机中止检测技术的应用

引 言

智能家居及物联网的出现，使得家用电器不断朝着网络、集成化方向发展，使家用电器具有更美的外观及智能化的工作性能。洗衣机作为一种代替手工洗衣的电器已经有 100 多年的历史，越来越多的技术在洗衣机中得到应用，如功率消耗检测、溢水绝缘检测技术、防水检测技术、洗涤性能检测技术等。此外，在实际应用方面，也有超声波洗衣机、全自动洗衣机等可满足人们的需求。

然而，目前的智能洗衣机多利用定时功能对衣物进行洗涤，无法准确掌握衣物的洗涤程度。本文利用相关仪器对洗衣机洗涤过程中各时间段的浊度、悬浮物进行测量分析，得到相关经验值，使得洗衣机能自动识别衣服的清洗情况，并自动中止洗衣机，达到高效洗衣的目的。同时介绍了光电检测相关技术对污浊度进行快速、准确检测的方法及工作原理，通过相应的光电传感器实时检测出被洗衣物的浊度，提出了在洗涤过程中的参数检测方法，以防止气泡对参数测定的影响。

1 中止检测技术原理

中止检测在普通洗衣机的基础上，在硬件上增加了对洗涤浊度的检测，当达到经验值认定的洗涤完成值时，自动停止洗衣机，表示衣物已经洗涤干净。其原理如图 1 所示。

经验值通过相关仪器对洗衣机洗涤过程中各个时间段的浊度进行测量分析，通过数据处理得到一个相对洗净值。

2 洗涤成份测量

本文采用XZ-0165型多参数水质分析仪对洗涤浊度进行测量，XZ-0165可以测定饮用水中的浊度、色度、悬浮物等十几种参数。本文对波轮洗衣机洗衣过程中的浊度 20、低悬浮物、高悬浮物进行测量。测量得到清水的浊度 20为 0.04NTU，低悬浮物为 0.00ppm，高悬浮物为 00.0ppm。从洗涤开始至结束，每 3 分钟测量一次，得到表 1 所列数据。

由表可知，衣物上的污渍随着第一次洗涤开始逐渐融入水中，使得浊度 20、低悬浮物、高悬浮物的值不断提高，并且逐渐趋于稳定。然后洗衣机将水放掉，重新加水，由于这时衣物较干净，因此三个指标的值都较低。

洗涤再次开始，使得三个指标再次开始浮动，但变化不大，结束后，三个指标的值基本趋于 0。

3 光电检测技术及工作原理

由于一般无法直接获取被检测水中的悬浮物，因此通过测量这些污浊物对光的吸收和散射间接得到。污浊度越高， 吸收效果越好，散射效果越差。

本文采用美国 Honeywell 公司的APMS-10G 传感器来检测液体的浑浊度。该传感器可以直接与单片机通信，通过检测红外线的散射率、透射率和导电率来综合检测液体浑浊度， 其原理如图 2 所示。

由于在洗涤过程中会产生大量气泡，直接影响传感器的检测准确度，因此可在结构上设计一个封闭回路，让被测液体静止 30 s 后再测量，并用单片机进行控制。静止检测示意图如图 3 所示。

开始时，通过单片机控制继电器使得电池阀打开，洗衣机中的洗涤液体进入到透光率很好的封闭回路中后再关闭电池阀，等待 30 s 后使得液体完全静止，再通过传感器读取被测液体。

该传感器还可通过插入液体中的不锈钢电极来测量导电率，其主要作用是检测洗涤剂在水中的浓度，本文不做考虑。

4 参数测量

利用传感器对用水质分析仪测量过的数据再一次进行测量，采用散射率 10/ 透射率的比值作为浑浊度测量的依据， 见表 2 所列。

由表 2 可知，通过传感器测得的值，散射率 10/ 透射率波动规律与浊度 20、低悬浮物、高悬浮物大致一致，可以作为经验参考值。

采用测量浑浊度的方法来确定衣物是否洗净太过单一， 无法做到精确判定，也会出现很大几率的误判，导致衣物上还有很大残留。可以增加参数的测量类别，经模糊计算与推理，采用最佳的洗涤判定方法，并引入用户评价机制，动态调整 参数值。

5 结 语

本文利用XZ-0165 型多参数水质分析仪对洗涤过程中的主要参数（浊度 20、低悬浮物、高悬浮物）进行了测量，并与传感器测得的散射率 / 透射率参数进行了对比，得到了经验值， 使得洗衣机能够自动识别衣物的清洗情况，并自动中止洗衣机， 达到高效洗衣的目的；并提出了参数检测方法，以防止气泡对参数测定的影响。同时还可以增加参数的测量类别，如电导率、悬浮物等，经模糊计算与推理获得最佳的洗涤判定方法，并且可以引入用户评价机制，动态调整参数值。