家电产品洗涤水质的感测方法与流程

本发明涉及一种家电产品洗涤水质的感测方法，该方法可预测洗涤过程，从而控制洗涤水量和时间，通过感测待清洗物体的脏污程度控制洗涤过程的时间及用水量，以达到节能、节水的目的。

背景技术：

随着电子科技时代的不断进步，许多与电子、电气相关的家电产品问世，为人们提供生活上的舒适与便捷，在日常生活中的衣、食、住、行及娱乐中，通过不同的家电产品进行快速的处理，减少人工手动的耗时、费工且不完善。在一般的家电产品中，部分需要连接水源进行作业，如洗衣机、洗碗机等，利用水流配合清洁液、洗涤剂等进行清洗作业，即可不必动手而将衣物、碗盘餐具等予以清洗干净，但在清洗过程中，洗衣机内部的水流因衣物上的灰尘、细屑或清洁液、洗涤剂等影响，造成水质的浊度提高，或者洗衣机内部的水流因待洗衣物上沾附的脏污、细屑或尘土以及加入水流中的清洁液、洗涤剂以及自来水的硬度等，亦会导致水质的浊度、颗粒浓度便会提高，从而必须通过多次清洗才能达到将衣物或碗盘餐具等清洗干净的目的，以供水质的离子浓度符合检测标准。因而，目前在洗衣机或洗碗机中均加装有水质感测设备，通过投射光源感测水质后反射接收，以感测水质颗粒浓度(水中颗粒浓度值，如：未溶解的清洁剂、杂质或灰尘或毛发或衣物毛屑、棉絮等)值，以供判断水质混浊度情况，再设定洗衣机或洗碗机等家电产品的清洗作业模式；然而现今使用的清洁剂仍持续提升与改良洗净能力，仅侦测水中的颗粒浓度并无法侦测出洗衣机或洗碗机运转过程中清洁剂的残留。

若欲侦测水中残留的清洁剂，可通过检测固体溶解于水中后产生的离子浓度变化得知；当水中溶有可解离的盐类，例如盐、汗水、糖、饮料、色素等，以及清洁剂、漂白水或柔软精时，该溶液即具有导电性，导电能力越强即代表融入水中的固体量越多，电导率(Electric Conductivity,EC)的测量值越高。

水质感测针对离子浓度与颗粒浓度等两大类进行感测，其中离子浓度以电极方式感测，可感测水中可溶解物质的浓度(TDS)，而电极感测又可分为直接信号(即电导率)与比较信号(如酸碱度)方式。颗粒浓度即表示水中不可溶解的悬浮固体总量(TSS)，通常可由浊度感测值推算得之。通常水质的浊度值介于1NTU～10000NTU之间，一般家电产品的检测浓度为浊度值介于100NTU～4000NTU之间，依据制造厂商、清洁机具的机型等不同而有数据上的差别；而水质的离子浓度值为低于1mS/cm度以下，洗涤家电因考虑清洁剂的使用状况，一般检测浓度为电导率介于0、1～10mS/cm之间；但一般家电产品都是采用单一传感器用以侦测水质，并不能同时侦测水质的颗粒浓度、离子浓度(浊度及电导率)，因浊度传感器针对水质的颗粒浓度进行侦测，对于水质的离子浓度即无法侦测；离子浓度传感器针对水质的离子浓度进行侦测，对于水质的颗粒浓度较不易测得；在实际应用实施时，存在一些不足与困扰，如：

(1)颗粒浓度传感器仅侦测水质的颗粒浓度，无法侦测水质的离子浓度，容易造成水质中残留异物或清洁用的洗涤剂影响水质，此外，可溶解的物质如糖、盐、咖啡、茶碱、色素等难以分辨，导致清洁不彻底。

(2)离子浓度传感器只侦测水质的离子浓度，无法侦测水质的颗粒浓度，如果水质中的颗粒浓度值较高，则易造成离子浓度传感器的侦测电极氧化或老化，可能导致离子浓度传感器的使用寿命缩短。

(3)目前家电产品中装设的单一传感器，并无法同时侦测水质的浊度及电导率，对于水质分析的判断不正确，无法管控洗涤过程的时间或用水量等，不能达到节能省电的目的。

所以，如何解决目前水质侦测的浊度传感器使用时受到水质感测(颗粒浓度、离子浓度)的限制、导致侦测水质的质量变差并造成水质传感器侦测效果不正确等问题，即为从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向。

技术实现要素：

本案发明人有鉴于上述问题与不足，乃搜集相关资料，经由多方评估及考虑，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种可通过浊度传感器、导电率传感器同时侦测洗涤水中的颗粒浓度及溶解物质浓度，经一段时间连续采集感测的信息，再分析感测数值的变化趋势，从而能判断水质特征，进而操控洗涤过程的家电产品洗涤水质的感测方法。

本发明的主要目的在于该洗涤水质感测步骤由控制系统操作浊度传感器、导电率传感器分别采集水槽中的清水的数值为基础数值，并由浊度传感器、导电率传感器分别连续采集预定秒数的水质浊度感测数值、导电率感测数值，由控制系统记录浊度、导电率感测数值的起始值、结束值、平均值、最大值及最小值，进行判断最大值发生秒数、最小值发生秒数及感测数值总时间的各数值为感测数值特征，再分别将洗涤水的浊度、导电率与基础数值进行比对分析，以分别取得浊度、导电率感测数值，供控制系统判断洗涤过程是否继续，达到控制洗涤过程以及节能、节水的目的。

本发明的次要目的在于该水质侦测装置包括控制系统、浊度传感器及导电率传感器，并于控制系统内建有操控洗涤过程的预设程序，且通过控制系统操控浊度传感器、导电率传感器感测洗涤水中的浊度与导电率等， 再进行各种感测数值的比对分析，以取得水质的浊度与导电率，从而予以进行综合比对分析，即能判断洗涤过程是否继续或结束，并可操控洗涤水量、过程与洗涤时间等，达到充分管控洗涤作业流程的目的。

本发明的另一目的在于该浊度传感器和导电率传感器连续预定秒数采集洗涤用水的感测数值，该预定秒数可以为5～60秒，并可记录该预定秒数(5～60秒)时间内的浊度、导电率的起始值、结束值、平均值、最大值及最小值等发生的秒数及感测的总采集时间，以供控制系统依据浊度传感器、导电率传感器等所侦测的数值分别比对分析，再进行综合的比对分析。

为了达到上述目的，本发明提供了一种家电产品洗涤水质的感测方法，该方法使用一水质侦测装置进行感测，水质侦测装置包括控制系统、浊度传感器及导电率传感器，该感测方法包括以下步骤：

(a)控制系统操作浊度传感器、导电率传感器先分别采集家电产品水槽内部清水的数值，作为比对的基础数值，并于水槽中置入待清洗物体及洗涤剂；

(b)浊度传感器、导电率传感器分别连续采集预定秒数的水质浊度感测数值和导电率感测数值；

(c)控制系统记录浊度感测数值、导电率感测数值的起始值、结束值、平均值、最大值及最小值；

(d)控制系统中的预设程序判断浊度感测数值、导电率感测数值的最大值发生秒数、最小值发生秒数及感测数值总时间的各数值，成为感测数值特征；

(e)控制系统中的预设程序分别将洗涤水的浊度、导电率与基础数值进行比对分析，分别取得浊度感测数值及导电率感测数值；

(f)控制系统中的预设程序依据分析所得的洗涤水浊度感测数值和导电率感测数值再予以比对分析；

(g)控制系统中的预设程序判断洗涤过程是否继续，若是，则分别执行步骤(h)、(i)、(j)，若否、即执行步骤(c)；

(h)控制系统中的预设程序操控洗涤过程的供水量减少或增加，再执行步骤(c)；或

(i)控制系统中的预设程序操控洗涤过程的时间缩短或延长，再执行步骤(c)；或

(j)控制系统中的预设程序操控洗涤过程结束。

在本发明的一实施例中，该步骤(b)的预定秒数为5～60秒。

在本发明的一实施例中，在该步骤(e)中，当洗涤水的浊度分析采集到“浊度最大值发生秒数＜浊度最小值发生秒数”且“浊度最大值发生秒数＜3”且“总采集时间－浊度最小值发生时间＜3”时，表示浊度递减、洗涤水正在沉淀。

在本发明的一实施例中，若“浊度侦测全距/浊度平均值”x％＞10％，即表示洗涤水含有较多的杂质；若“浊度侦测全距/浊度平均值”x％＜5％，即表示洗涤剂或待洗物体已经充分溶解。

在本发明的一实施例中，该步骤(e)洗涤水的浊度分析时，若“浊度最大值发生秒数＞浊度最小值发生秒数”，即表示洗剂逐渐溶解或待洗净物体还在释出脏污。

在本发明的一实施例中，在该步骤(e)洗涤水的导电率分析时，如果“导电率侦测全距/浊度平均值”x％＞5％，即表示导电率传感器受到气泡或杂质影响；并排除导电率最大值、最小值，改取次大值与次小值，再重新计算平均值及总采集时间，直至“总采集时间/平均值”x％≦5 ％。

在本发明的一实施例中，在该步骤(e)洗涤水的导电率分析时，若“导电率的最大值发生秒数＞导电率的最小值发生秒数”，表示洗涤剂逐渐溶解或待清洁物体还在释出脏污。

在本发明的一实施例中，该步骤(f)的控制系统分析浊度感测数值、导电率感测数值，若“(目前浊度－清水浊度)/清水浊度基础数值”x％＜5％，且“(目前导电率－清水导电率)/清水导电率基础数值”x％＜5％，即判断洗涤水接近清水，并代表洗程已经完成，则由步骤(g)控制系统操控预设程序选择执行步骤(h)、(i)或(j)。

附图说明

图1为本发明的简易方块图；

图2为本发明的流程图(一)；

图3为本发明的流程图(二)；

图4为本发明的水质浊度数值下降图；

图5为本发明的水质浊度数值上升图；

图6为本发明的水质导电率数值下降图；

图7为本发明的水质导电率数值上升图；

图8为本发明的水质浓度产生异常状态图。

附图标记说明：1-水质感测装置；11-控制系统；12-浊度传感器；13-导电率传感器。

具体实施方式

为达成上述目的与功效，本发明所采用的技术手段及其构造、实施的方法等，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其特征与功能如下。

如图1、图2、图3所示分别为本发明的简易方块图、流程图(一)、流程图(二)，由图中所示可以清楚看出，本发明提供的家电产品洗涤水质的感测方法，其水质感测装置1包括控制系统11、浊度传感器12及导电率传感器13，用于检测洗涤水质的颗粒浓度(浊度)或是溶解物质浓度(导电率)的变化趋势，以判断洗涤水的水质特征，以提供家电产品洗涤待洗物体(可为衣物或餐具等)及洗剂(可为洗衣粉、洗衣精或洗洁剂等)时，通过控制系统11以内建的洗涤程序操控洗涤过程进行的时效，水质感测装置1进行感测水质的步骤如下：

(a)控制系统11操作浊度传感器12、导电率传感器13先分别采集预设家电产品水槽内部清水的数值，作为比对的基础数值〔清水的浊度值V_water、导电率值E_water〕，并于水槽中置入待清洗物体(可为衣物或餐具等)及洗涤剂。

(b)浊度传感器12、导电率传感器13分别连续采集预定秒数(可为5～60秒之间)的水质浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)。

(c)控制系统11记录浊度传感器12、导电率传感器13连续采集的数值，包括浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)的起始值(V_s、E_s)、结束值(V_e、E_e)、平均值(V_avg、E_avg)、最大值(V_max、E_max)及最小值(V_min、E_min)等。

(d)由控制系统11的预设程序判断浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)的最大值(V_max、E_max)发生秒数、最小值(V_min、E_min)发生秒数及感测数值总时间(N)的各数值，成为感测数值特征。

(e)控制系统11中的预设程序分别将洗涤水的浊度、导电率感测数值(V、E)与基础数值(V_water、E_water)进行比对分析，分别取得浊度感测数值(V_i)及导电率感测数值(E_i)。

(f)控制系统11中的预设程序依据分析所得的洗涤水浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)再予以比对分析。

(g)控制系统11中的预设程序判断洗涤过程是否继续，若是，则分别执行步骤(h)、(i)、(j)中的任一步骤，若否，即执行步骤(c)。

(h)控制系统11中的预设程序操控洗涤过程的供水量减少或增加，再执行步骤(c)。或

(i)控制系统11中的预设程序操控洗涤过程的时间缩短或延长，再执行步骤(c)。或

(j)控制系统11中的预设程序操控洗涤过程结束。

上述该控制系统11可为预设电路布局的控制电路、中央处理器(CPU)、微处理器或芯片等，且供装设在预设家电产品(如洗衣机或洗碗机等)，并可操控预设家电产品中装设的浊度传感器12、导电率传感器13侦测预设家电产品的洗涤水的浊度数值、导电率数值，予以记录后再进行比对分析，进而可操控家电产品的洗涤过程的时间、用水量等；又，该控制系统11记录浊度传感器12、导电率传感器13分别连续预定秒数(可为5～60秒的间)采集的预设家电产品的洗涤水的水质浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)。

再由控制系统11依据浊度传感器12、导电率传感器13采集的水质浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)，予以记录包括浊度感测数值(V_i)、导电率感测数值(E_i)的起始值(V_s、E_s)、结束值(V_e、E_e)、平均值(V_avg、E_avg)、最大值(V_max、E_max)及最小值(V_min、E_min)等数值后，再分别进行浊度、导电率的判断，最后再综合浊度数值、导电率数值等，判断洗涤过程的时间及用水量，其中关于洗涤水的水值浊度、导电率的判断，如图1、图4、图5、图6、图7、图8所示，其判断的步骤如下 列各项所述，其中：

关于洗涤水的水质浊度数值V(T_i)的比对分析：

若“浊度最大值(V_max)发生秒数＜浊度最小值(V_min)发生秒数(如图4所示，水质浊度由0秒往后10秒、20秒处等逐渐下降)”且“浊度最大值(V_max)发生秒数＜3秒”及“总采集时间(N)－浊度最小值(V_min)发生秒数＜3秒”，即表示洗涤水的水质浊度正在逐步递减、洗涤水正在沉淀，此时若“浊度侦测全距/浊度平均值(V_avg)”x％＞10％，即表示洗涤水中含有较多的泥沙、颗粒或杂质等，则控制系统11中的预设洗涤程序即可发出排放洗涤水的命令，再重新引入干净洗涤水进行洗涤过程。

若“浊度最大值(V_max)发生秒数＞浊度最小值(V_min)发生秒数(如图5所示，水质浊度由0秒往后10秒、20秒处等逐渐上升)”，则表示洗涤水中的洗剂(如洗衣粉、洗衣精或洗洁剂等)逐渐溶解或是待洗物体(如衣物或餐具等)还在释出脏污(如杂质、泥沙、尘土或残渣等)，则控制系统中的洗涤程序即可发出延长洗涤时间的命令。

关于洗涤水的水质导电率数值E(T_i)的比对分析：

若“导电率侦测全距/导电率平均质(E_avg)”x％＞5％，即表示导电率传感器13受到洗涤水中的气泡或杂质等影响，应将导电率最大值(E_max)、导电率最小值(E_min)予以排除，再取导电率的次大值及次小值{如图6所示导电率最大值(E_max)约为2620(us/cm)、导电率最小值(E_min)约为1800(us/cm)；可取次大值约为2500(us/cm)、次小值约为1850(us/cm)}，并重新运算导电率的平均值及侦测全距，直到“导电率侦测全距/导电率平均质(E_avg)”x％≦5％，代表洗涤水的导电率正逐渐下降。

且当“导电率最大值(E_max)发生秒数＞导电率最小值(E_min)发生秒 数”时，则表示洗剂逐渐溶解或是待洗物体(如衣物或餐具等)还在释出脏污或杂质等(如图8所示，水质导电率由0秒往后10秒、20秒处等逐渐上升)，则控制系统11中的洗涤程序比对分析导电率的数值后，可以发出延长洗涤时间的命令。

再以浊度感测数值(V_i)、导电率数值(E_i)进行综合比对分析：

若“(目前浊度数值(V_i)－清水浊度值(V_water)/清水浊度数值(V_water))”x％＜5％，且“目前导电率数值(E_i)－清水导电率值(E_water)”x％＜5％，则控制系统11中的洗涤程序判定洗涤水接近清水，代表洗涤过程已经完成，控制系统11中的洗涤程序可以作出洗涤过程提前结束或减少供水量或缩短洗涤时间等的判断，进而可达到节能、节水等目的。

上述的“V”代表水质浊度、“T_i”代表侦测时间、“N”代表总采集秒数，且0≦T_i≦N，“i”为自然数，“浊度侦测全距”即代表浊度侦测全部时间的间距(例如20秒或30秒等)，“导电率侦测全距”代表导电率侦测全部时间的间距(例如20秒或30秒等)。

且上述关于浊度感测数值(V_i)、导电率数值(E_i)的综合比对分析可依据下列各综合公式进行比对分析：

各综合公式中的代表符号定义：

(A1)如图4、图5、图6、图7所示，各个时间对应的浊度、导电率可用函数分别表示为V(T_i)和E(T_i)，其中0≦T_i≦N；N为总侦测时间，i为自然数。

(A2)各浊度及导电率分别对应的时间，亦可利用函数T(V_i)和T(E_i)表示，其中0≦V_i、E_i≦3000；且i为自然数。

(A3)清水浊度数值为V_water、且清水导电率数值则为E_water。

依据上述的各项定义，洗涤水的浊度、导电率的综合特征比对分析的公式如下：

(B1)浊度上升且导电率上升：

T(V_max)－T(V_min)+T(E_max)－T(E_min)＞0。且T(V_min)+T(E_min)＜6。且2N－T(V_max)－T(E_max)＜6。且V_max－V_min＞0.05xV_avg。及E_max－E_min＞0.05xE_avg。

(B2)浊度上升且导电率不变：

T(V_max)－T(V_min)＞0。且T(V_min)＜3。且N－T(V_max)＜3。且V_max－V_min＞0.05xV_avg。及E_max－E_min≦0.05xE_avg。

(B3)浊度上升且导电率下降：

{〔T(V_max)－T(V_min)〕x〔T(E_max)－T(E_min)〕}＜0。且T(V_min)+T(E_max)＜6。且2N－T(V_max)－T(E_min)＜6。且V_max－V_min＞0.05xV_avg。及E_max－E_min＞0.05xE_avg。

(B4)浊度不变且导电率上升：

T(E_max)－T(E_min)＞0。且T(E_min)＜3。且N－T(E_max)＜3。且E_max－E_min＞0.05xE_avg。及V_max－V_min≦0.05xE_avg。

(B5)浊度不变且导电率不变：

E_max－E_min≦0.05xE_avg。及V_max－V_min≦0.05xE_avg。

(B6)浊度不变且导电率下降：

T(E_max)－T(E_min)＜0。且T(E_max)＜3。且N－T(E_min)＜3。且E_max－E_min＞0.05xE_avg。及V_max－V_min≦0.05xE_avg。

(B7)浊度下降且导电率上升：

{〔T(V_max)－T(V_min)〕x〔T(E_max)－T(E_min)〕}＜0。且T(V_max)+T(E_min)＜6。且2N－T(V_min)－T(E_max)＜6。且V_max－V_min＞0.05xV_avg。及E_max－E_min＞0.05xE_avg。

(B8)浊度下降且导电率不变：

T(V_max)－T(V_min)＜0。且T(V_max)＜3。且N－T(V_min)＜3。且V_max－V_min＞0.05xV_avg。及E_max－E_min≦0.05xE_avg。

(B9)浊度下降且导电率下降：

{〔T(V_max)－T(V_min)〕x〔T(E_max)－T(E_min)〕}＜0。且T(V_max)+T(E_max)＜6。且2N－T(V_min)－T(E_min)＜6。且V_max－V_min＞0.05xV_avg。及E_max－E_min＞0.05xE_avg。

上述控制系统11中的洗涤程序对于各种浊度数值与导电率数值的比对分析，可以清楚辨别预设家电产品的洗涤水的水质变化，从而供预设家电产品的控制系统11准确操控洗涤过程的进度。

当预设家电产品的浊度传感器12、导电率传感器13侦测洗涤水的水质产生异常变化时，则可通过排除异常信号的公式，进行洗涤水的比对分析，其中：

(C1)浊度：若ABS(V_i－V_avg)≧0.3xV_avg，则V_i＝V_avg。

(C2)导电率：若ABS(E_i－E_avg)≧0.3xE_avg，则E_i＝E_avg。

预设家电产品中的控制系统11关于洗涤水的清水判断公式如下：

(D1)以绝对值方式判断：V_i－V_water＜0；且E_i－E_water＜0。

(D2)以相对值方式判断：ABS〔V_i－V_water〕＜0.05xV_water；且ABS〔E_i－E_water〕＜0.05xE_water。其中的V_water及E_water为前次洗涤过程所记录的 清水数值。

则可经由上述浊度传感器12、导电率传感器13予以检测预设家电产品的清水特征，并与前述各种浊度数值、导电率数值等进行比对分析，所得的比对结果可供预设家电产品在进行洗涤作业时，通过水质感测装置1中的控制系统11操控预设家电产品，从而使预设家电产品具有多种洗涤过程的变化执行方式，并可通过提前结束洗涤过程或减少供水量等方式，使预设家电产品的洗涤模式具有多种不同型式洗涤过程供选择，进而达到节能、省电的目的，且能符合环保诉求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此局限本发明的保护范围，本发明提供的家电产品洗涤水质的感测方法使用一水质侦测装置进行感测，该水质感测装置1包括控制系统11、浊度传感器12及导电率传感器13，通过控制系统11内建的洗涤程序操控浊度传感器12、导电率传感器13等分别侦测预设家电的洗涤水质，通过浊度传感器12、导电率传感器13所感测的各种数值，以供控制系统11中的洗涤程序进行比对分析，并判断洗涤水的水质特征以决定洗涤过程提前结束或减少供水等，可操控洗涤过程的作业时间，达到节能、省电的目的，且可通过浊度传感器12、导电率传感器13分别感测洗涤水的浊度、导电率的变化分析洗涤水的各种特征，以供控制系统的洗涤程序变化更多种控制洗涤过程的模式，具有多种洗涤模式，故举凡可达成前述效果的结构、装置皆应受本发明所涵盖，此种简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的保护范围内，合予陈明。