洗衣机用浑浊度检测系统及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，包括：ADC模块、MCU、数据采集模块，数据采集模块包括：光源产生模块、光源接收模块；光源接收模块与ADC模块连接，ADC模块与MCU连接，MCU与洗衣机的控制系统连接。洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，包括：多个设置在洗衣机的外桶上的浑浊度检测容器，每个浑浊度检测容器包括：蓄水区、发射区、接收区、两个隔离窗口。光源产生模块位于发射区内，光源接收模块位于接收区内。本发明的有益之处在于：洗衣机用浑浊度检测系统，采用光学原理检测洗涤水的浑浊度，能够准确检测洗涤水的浑浊度，将洗衣机用浑浊度检测系统的各个模块固定在容器两侧的密闭空间中，具有体积小、安装灵活的优点。
【专利说明】洗衣机用浑浊度检测系统及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及洗衣机的检测系统及装置，具体涉及一种洗衣机用浑浊度检测系统及 装直。
【背景技术】
[0002] 传统类型的洗衣机依靠人工设定的时间来控制洗衣服时间的长短，如果定时时间 太短，则衣物污渍无法洗干净；而定时时间太长，又会费时费电，而且脏度不同的衣物，需要 清洗的时间又不同。为了保证衣物洗干净，一般人们将时间设置成比实际需要的时间要长， 这样就造成了水电资源浪费的现象，在人口众多、资源紧缺的中国，这种浪费显得尤为严 重。目前洗衣机朝着智能化的方向发展，在洗衣机中增加浑浊度检测功能是新一代洗衣机 的发展趋势，通过检测洗衣水的浑浊度来自动判断衣物在洗衣机的某个工作阶段是否清洗 干净，以确定衣物的最佳洗涤时间。
[0003] 依据光学原理可以检测洗衣水的浑浊度。根据比尔定律，光在溶液中传播时会产 生散射和吸收，而溶液对光的吸收程度与溶液浓度、液层厚度以及入射光波长有关。当入射 光的波长确定后，光穿过溶液后所剩余的强度可由下式判断：
[0004] I = 10 · e_a ·ε，1
[0005] 其中I。是原始光强，I为透过溶液后的光强，c为溶液浓度，1为液层厚度，a为 与浓度无关的系数。
[0006] 在洗衣机工作的过程中，洗涤水的浑浊度会随着时间变化，在洗涤阶段，洗涤水的 浑浊度不断增加，当衣物洗干净后，洗涤水的浑浊度不再变化；在漂洗阶段，刚加入清水时 浑浊度最低，随着漂洗的进行，洗涤水的浑浊度增加，当衣物完全漂洗干净时，其浑浊度不 再发生改变。若用光学原理检测洗涤水的浑浊度，让一束光透过洗涤水，在另一侧检测光 强，那么在洗涤和漂洗阶段，光强会逐渐变弱，当衣物洗干净时，光强达到最弱并不再发生 变化。因此可以通过检测光强的变化来判断衣物洗涤和漂洗过程是否完成，并控制洗衣机 在衣物清洗干净后停止工作，这样一方面可以达到自动控制的效果，提高洗衣机的智能化 程度，另一方面节约了水电资源。
[0007] 目前出现的一些洗衣机浑浊度检测装置大多具有安装不灵活、精度不高的缺点。 申请号为"201010039814. 8"的名称为"一种洗衣机用浑浊度检测方法及装置"的专利申 请，公开的是一种洗衣机用浑浊度检测方法及装置，采用散射光光敏接收管和透射光光敏 接收管分别接收红外线发光二极管发出的散射光和透射光，并利用两种型号的比值来表征 浑浊度，该装置具有准确、可靠的优点，但是该检测装置安装在排水阀组件的进水管接口部 处。由于排水阀位于洗衣桶的底端，容易造成大颗粒杂质在此处堆积，且在洗涤阶段排水阀 端口处的水不流动，不能及时反映洗衣桶内洗涤水的浑浊情况，因此将浑浊度检测装置安 放在排水阀处将可能出现所检测值无法反映洗衣桶内真实水质的情况。
【发明内容】
[0008] 为解决技术中存在的浑浊度检测装置安装不灵活、检测精度不高等问题，本发明 的目的在于提供了一种直接对桶内洗衣水进行检测并将结果反馈给洗衣机控制系统的浑 浊度检测系统及装置。
[0009] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0010] 一种洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，包括:ADC模块、MCU、数据采集模块， 数据采集模块包括：光源产生模块、光源接收模块；光源接收模块与ADC模块连接，ADC模块 与MCU连接，MCU与洗衣机的控制系统连接；光源产生模块、光源接收模块用于采集光线传 播介质的数据，光源接收模块将数据采集模块采集的数据传给ADC模块，采集的数据经ADC 模块转换为数字信号，被MCU所采集，MCU将采集到的数据存储起来，并对数据进行处理，向 洗衣机控制系统发出控制信号。
[0011] 前述的洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，所述ADC模块和MCU集成在一块微 处理器芯片上；所述微处理器芯片的AD引脚的数目不少于数据采集模块的数目。
[0012] 前述的洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，所述光源产生模块采用PWM方式 供电。
[0013] 基于前述的洗衣机用浑浊度检测系统的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于， 包括：多个设置在洗衣机的外桶上的浑浊度检测容器，每个所述浑浊度检测容器包括：蓄 水区、发射区、接收区、两个隔离窗口；所述发射区、接收区分别位于所述蓄水区的两端，所 述隔离窗口分别设置在蓄水区与发射区之间、蓄水区与接收区之间；蓄水区的一个侧面设 有过滤网；所述过滤网朝向洗衣机的内桶。
[0014] 前述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述光源产生模块位于发射区内， 光源产生模块的发光管贴位于所述隔离窗口的中央位置；所述光源接收模块位于接收区 内，光源接收模块的受光面位于所述隔离窗口的中央位置。
[0015] 前述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述ADC模块和MCU放置在其中一 个浑浊度检测容器的接收区中，并且与每个浑浊度检测容器电连接。
[0016] 前述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，多个所述浑浊度检测容器均匀的 分布在洗衣机的外桶壁上，多个所述浑浊度检测容器高度相等，并且所述浑浊度检测容器 的高度小于或等于洗衣机的外桶的高度的一半。
[0017] 前述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述浑浊度检测容器为立方体容 器，所述浑浊度检测容器为塑料容器；所述隔离窗口为石英材料。
[0018] 前述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述过滤网为丝质过滤网，所述过 滤网的孔径小于1毫米。
[0019] 前述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述浑浊度检测容器的数目为3 个以上。
[0020] 本发明的有益之处在于：洗衣机用浑浊度检测系统，采用光学原理检测洗涤水的 浑浊度，能够准确检测洗涤水的浑浊度。将洗衣机用浑浊度检测系统的各个模块固定在容 器两侧的密闭空间中，具有体积小、安装灵活的优点。将洗衣机用浑浊度检测装置安放在洗 衣桶内而不是排水管口处，能够更加直接的反映洗衣桶内洗涤水的浑浊度，且避免了大颗 粒杂质堆积的缺点，使灵敏度大大提
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本发明洗衣机用浑浊度检测系统的连接示意图；
[0022] 图2是本发明洗衣机用浑浊度检测装置的安装示意图；
[0023] 图3是本发明洗衣机用浑浊度检测装置的浑浊度检测容器的结构示意图。
[0024] 图中附图标记的含义：
[0025] 1-浑浊度检测容器，10-蓄水区，11-发射区，12-接收区，13-隔离窗口，14-过滤 网，
[0026] 2_内桶，3_外桶，4_外壳。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0028] 如图1所示的洗衣机用浑浊度检测系统，包括:ADC模块、MCU、数据采集模块，数据 采集模块包括：光源产生模块、光源接收模块；光源接收模块与ADC模块连接，ADC模块与 MCU连接，MCU与洗衣机的控制系统连接；光源产生模块、光源接收模块用于采集光线传播 介质的数据，光源接收模块将数据采集模块采集的数据传给ADC模块，采集的数据经ADC模 块转换为数字信号，被MCU所采集，MCU将采集到的数据存储起来，并对数据进行处理，向洗 衣机控制系统发出控制信号，控制洗衣机。
[0029] ADC模块和MCU集成在一块引脚较少的微处理器芯片上，优选PIC12系列的微处理 器的芯片。该系列的微处理器芯片具有多通道模拟信号采集的功能，一个微处理器芯片可 以与多个数据采集模块连接，微处理器芯片的引脚数目不宜过多，其中，微处理器芯片的AD 引脚的数目不少于数据采集模块的数目，本发明优选，数据采集模块的数目为3, AD引脚的 数目为3。本发明的洗衣机用浑浊度检测系统的光源产生模块采用PWM方式供电。MCU以 固定的时间间隔采集数据，每次采集时通过驱动ADC模块对光源接收模块进行连续多次采 集（采集次数大于8次），求平均值作为本次的有效数据，并将此有效数据存储起来，与此 前采集到的有效数据进行对比，当最后几次采集到的数据稳定在一定范围内不再明显变化 时，认为洗衣机本阶段的工作已经完成，向洗衣机控制系统发出信号，由洗衣机的控制系统 控制洗衣机停止本阶段工作。
[0030] 如图2所示，洗衣机包括：内桶2、外桶3、外壳4,本发明的基于洗衣机用浑浊度检 测系统的洗衣机用浑浊度检测装置，包括多个设置在洗衣机的外桶3上的浑浊度检测容器 1。如图3所示，每个浑浊度检测容器1包括：蓄水区10、发射区11、接收区12、两个隔离窗 口 13 ;发射区11、接收区12分别位于蓄水区10的两端，两个隔离窗口 13用于将蓄水区10 与发射区11、接收区12隔离，使得蓄水区10、发射区11、接收区12之间相互不连通，以确保 蓄水区10中的洗涤水无法进入到发射区11和接收区12中。隔离窗口 13透光和防水，分 别设置在蓄水区10与发射区11之间、蓄水区10与接收区12之间；蓄水区10的一个侧面 设有过滤网14 ;过滤网14朝向洗衣机的内桶2,这样可以使洗衣机内桶2、外桶3之间的水 进入蓄水区10。
[0031] 每个浑浊度检测容器中设有一个数据采集模块，其中，光源产生模块位于发射区 11内，光源产生模块的发光管贴位于发射区11的隔离窗口 13的中央位置，发光管的发光方 向正对此隔离窗口 13,并且指向容器另一端的接收区12 ;光源接收模块位于接收区12内， 光源接收模块的受光面位于接收区12的隔离窗口 13的中央位置，受光面的接收面正对接 收区12的隔离窗口 13,这样光源接收模块的受光面与光源产生模块的发光管位置对应，使 得光源接收模块能够接收到光源产生模块发出的光线。光源产生模块的发光管优选红外发 光管，光源接收模块优选光敏三极管。
[0032] 由于洗衣机用浑浊度检测系统的ADC模块和MCU可以集成在一块引脚较少的微处 理器芯片上，一个微处理器芯片可以与多个数据采集模块连接，因此ADC模块和MCU可以放 置在其中一个浑浊度检测容器的接收区中，并且与每个浑浊度检测容器中的光源接收模块 电连接。设定一个浑浊度合格的要求，MCU采集多个浑浊度检测容器的数据，进行比较，当 所有的浑浊度检测容器的数据均达到设定要求时，向洗衣机控制系统发送脉冲信号，控制 洗衣机结束本阶段工作，若在洗涤阶段，则向洗衣机控制系统发出信号，控制洗衣机结束本 次洗涤；若在漂洗阶段，则向洗衣机控制系统发出信号，控制洗衣机结束本次漂洗。
[0033] 多个浑浊度检测容器1均匀的分布在洗衣机的外桶3壁上，多个浑浊度检测容器1 高度相等，这样多个浑浊度检测容器1的取样高度相同，采集的数据之间误差小，并且浑浊 度检测容器1的高度小于或等于洗衣机的外桶3的高度的一半，这样当清洗衣服较少时也 能保证浑浊度检测容器1能够对洗涤水进行取样。
[0034] 作为一种优选方案，浑浊度检测容器1为立方体容器，立方体容器的长度在10厘 米以内，浑浊度检测容器1为塑料容器；隔离窗口 13为石英材料，便于光线的透过。过滤网 14为丝质过滤网，过滤网的孔径小于1毫米，可以不让大颗粒杂质进入蓄水区，避免造成蓄 水区内杂志堆积。
[0035] 由于洗衣机的内桶2与外桶3是连通的，因此洗衣机工作时，洗涤水从内桶2进入 内桶2与外桶3的夹层中，其中一部分洗涤水经过过滤网14过滤后进入容器的蓄水区10 中，位于发射区11内的光源产生模块发出的光源经过发射区11的隔离窗口 13后进入蓄水 区10中的洗涤水中，光从洗涤水穿过的过程中因发生散射和吸收而产生衰减，洗涤水的浑 浊度越高，光的衰减程度越大，衰减后的光穿过于接收区12的隔离窗口 13被位于接收区 12内的光源接收模块所接收，光源接收模块产生电压变化，经ADC模块转换为数字信号，被 MCU所采集;MCU将采集到的数据存储起来，并对数据进行处理，当满足设定条件时，向洗衣 机控制系统发出信号控制洗衣机停止本阶段操作。
[0036] 浑浊度检测容器的数目为3个以上。如图2所示，本发明的洗衣机用浑浊度检测 装置，优选3个浑浊度检测容器，3个浑浊度检测容器可以提高所采集数据的代表性，减小 个别数据误差带来的影响，并且这3个浑浊度检测容器以外桶3的轴为中心对称放置。
[0037] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的 技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，包括:ADC模块、MCU、数据采集模块，数据采 集模块包括：光源产生模块、光源接收模块；光源接收模块与ADC模块连接，ADC模块与MCU 连接，MCU与洗衣机的控制系统连接；光源产生模块、光源接收模块用于采集光线传播介质 的数据，光源接收模块将数据采集模块采集的数据传给ADC模块，采集的数据经ADC模块转 换为数字信号，被MCU所采集，MCU将采集到的数据存储起来，并对数据进行处理，向洗衣机 控制系统发出控制信号。
2. 根据权利要求1所述的洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，所述ADC模块和MCU 集成在一块的微处理器芯片上；所述微处理器芯片的AD引脚的数目不少于数据采集模块 的数目。
3. 根据权利要求2所述的洗衣机用浑浊度检测系统，其特征在于，所述光源产生模块 采用PWM方式供电。
4. 基于权利要求1至3任意一项所述的洗衣机用浑浊度检测系统的洗衣机用浑浊度检 测装置，其特征在于，包括：多个设置在洗衣机的外桶上的浑浊度检测容器，每个所述浑浊 度检测容器包括：蓄水区、发射区、接收区、两个隔离窗口；所述发射区、接收区分别位于所 述蓄水区的两端，所述隔离窗口分别设置在蓄水区与发射区之间、蓄水区与接收区之间；蓄 水区的一个侧面设有过滤网；所述过滤网朝向洗衣机的内桶。
5. 根据权利要求4所述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述光源产生模块 位于发射区内，光源产生模块的发光管贴位于所述隔离窗口的中央位置；所述光源接收模 块位于接收区内，光源接收模块的受光面位于所述隔离窗口的中央位置。
6. 根据权利要求5所述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述ADC模块和MCU 放置在其中一个浑浊度检测容器的接收区中，并且与每个浑浊度检测容器电连接。
7. 根据权利要求4至6任意一项所述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，多个所 述浑浊度检测容器均匀的分布在洗衣机的外桶壁上，多个所述浑浊度检测容器高度相等， 并且所述浑浊度检测容器的高度小于或等于洗衣机的外桶的高度的一半。
8. 根据权利要求7所述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述浑浊度检测容 器为立方体容器，所述浑浊度检测容器为塑料容器；所述隔离窗口为石英材料。
9. 根据权利要求8所述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述过滤网为丝质 过滤网，所述过滤网的孔径小于1毫米。
10. 根据权利要求9所述的洗衣机用浑浊度检测装置，其特征在于，所述浑浊度检测容 器的数目为3个以上。
【文档编号】G01N21/59GK104122234SQ201410306083
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】刘威, 陈栋杰, 刘静, 陈玉萍, 李燕茹, 刘玉宏, 林善明 申请人:河海大学常州校区