CN109709165A - 一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，其包括以下步骤：洗碗机的出水端有水流经过时，电容检测电路读取安装在出水端的第一检测装置的检测信号；电容检测电路将读取到的检测信号发送给运算放大器；运算放大器将检测信号放大以后，发送给单片机；单片机依据检测信号计算第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r；如果相对介电常数ε_r在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为洁净水体；如果相对介电常数ε_r不在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为非洁净水体。本方案成本低、不易受污染而影响检测精度，适用于所有洗碗机。

Description

一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法

技术领域

本发明涉及洗碗机领域，尤其是涉及一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法。

背景技术

洗碗机是自动清洗碗、筷、盘、碟、刀、叉等餐具的设备。清洗过程中，准确判断餐具是否冲洗干净能够节省水电，节省时间。现有的方案一般是通过液体浊度检测器检测冲洗水的浊度，浊度检测器采用接收反射到检测器的散射光来检测液体中的颗粒物，但是这种方法光源和检测器很难做到一致性，需要标定，且镜头受污染后，检测结果也会受到影响，同时环境温度不同会影响光源的发射和接收，从而影响测量精度，存在生产难度大、成本高、使用受局限等缺陷。

纯净水的电导率非常低，因此现有技术中有公开通过检测水质的电导率来判断洗碗机冲洗水是否已经达到洁净标准。但是电导率低的水，并不一定是纯净水，因为很多物质的电导率非常低，例如灰岩的电导率比纯净水的电导率要小上千万倍，假设水中有电导率很低的物质，测出电导率还是很低，所以电导率小的水并不能说明就是纯净水。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的检测洗碗机洁净度的方案成本高、易受污染、精度低的技术问题，提供一种成本低、不易受污染而影响检测精度的基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，包括以下步骤：

S01、洗碗机的出水端有水流经过时，电容检测电路读取安装在出水端的第一检测装置的检测信号；

S02、电容检测电路将读取到的检测信号发送给运算放大器；

S03、运算放大器将检测信号放大以后，发送给单片机；

S04、单片机依据检测信号计算第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r；

S05、如果相对介电常数ε_r在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为洁净水体；如果相对介电常数ε_r不在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为非洁净水体。

如果洗碗机出水端的水体为非洁净水体，则洗碗机继续进行冲洗，直至第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r在标准范围内。

水中的杂质的相对介电常数比水的相对介电常数要小几倍甚至几十倍，所以水中杂质越多，水的相对介电常数越小，那么根据这一原理，只要测量出水的对介电常数，就可以判断出水的浊度。本方案通过检测出水端的水体相对介电常数来判断冲洗是否结束，结构简单且不存在受污染而影响精度的问题。

作为优选，所述步骤S05中，标准范围为大于等于78。

纯净水的相对介电常数为80，而当洗碗机工作中水中有杂质时，一般杂质为尘土或饭菜残余物，而这些物质的相对介电常数会小于10,这一微小变化经运算放大器放大后，测得C＜78S/4πkd时，即可得知洗碗机工作中的水还没有达到洁净度的要求。

作为优选，步骤S04具体为：

S041、获取电极A和电极B之间的电容值C；

S042、通过公式计算得到电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r，式中k为静电力常量(数值为8.988×10⁹N·m²/C²)，d为电极A和电极B之间的距离，S为电极A和电极B的正对面积。

悬浮物的介电常数比水的介电常数要小几倍甚至几十倍，所以悬浮物越多，介电常数越小，其电容C也会发生改变，由此可以得知两极板之间的电容C，跟水的浊度成反比，也就是两极板之间的水的浊度越大，两极板之间的电容C越小。

作为优选，步骤S04还包括以下步骤：

S043、通过设置在洗碗机进水端的第二检测装置检测进水端水体的相对介电常数ε_r0；

步骤S05中，标准范围为大于等于78且ε_r与ε_r0的差值小于等于1％。

通过进水的相对介电常数检测可以进一步提高判断结果的准确性。

第一检测装置和第二检测装置都包括一个塑料外壳，电极A和电极B嵌装在塑料外壳上，电极A和电极B都为平板电极且相对平行设置，电极A和电极B通过导线连接到电容检测电路。电容检测电路通过运算放大器连接到单片机。为提高准确性，检测装置上还设置有温度传感器，温度传感器将温度信号发送到单片机，用于对检测结果进行修正。

本发明带来的实质性效果是，可以准确检测洗碗机出水端水流的洁净度，在确保冲洗干净的情况下节省水源和电能，节约工作时间，不易受污染，成本低。

附图说明

图1是本发明的一种检测装置结构示意图；

图2是本发明的一种部分电路框图；

图中：1、电极A；2、电极B；3、温度传感器；4、塑料外壳；5、螺纹；6、安装螺母；7、导线；8、第一检测装置；9、电容检测电路；10、温度检测电路；11、运算放大器；12、单片机。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，包括以下步骤：

S01、洗碗机的出水端有水流经过时，电容检测电路9读取安装在出水端的第一检测装置8的检测信号；

S02、电容检测电路将读取到的检测信号发送给运算放大器11；

S03、运算放大器将检测信号放大以后，发送给单片机12；

S04、单片机依据检测信号计算第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r；

S05、如果相对介电常数ε_r在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为洁净水体；如果相对介电常数ε_r不在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为非洁净水体。

如果洗碗机出水端的水体为非洁净水体，则洗碗机继续进行冲洗，直至第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r在标准范围内。

图2所示为第一检测装置与单片机之间的电路框图。

水中的杂质的相对介电常数比水的相对介电常数要小几倍甚至几十倍，所以水中杂质越多，水的相对介电常数越小，那么根据这一原理，只要测量出水的对介电常数，就可以判断出水的浊度。本方案通过检测出水端的水体相对介电常数来判断冲洗是否结束，结构简单且不存在受污染而影响精度的问题。

所述步骤S05中，标准范围为大于等于78。

纯净水的相对介电常数为80，而当洗碗机工作中水中有杂质时，一般杂质为尘土或饭菜残余物，而这些物质的相对介电常数会小于10,这一微小变化经运算放大器放大后，测得C＜78S/4πkd时，即可得知洗碗机工作中的水还没有达到洁净度的要求。

步骤S04具体为：

S041、获取电极A和电极B之间的电容值C；

S042、通过公式计算得到电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r，式中k为静电力常量(数值为8.988×10⁹N·m²/C²)，d为电极A和电极B之间的距离，S为电极A和电极B的正对面积。

悬浮物的介电常数比水的介电常数要小几倍甚至几十倍，所以悬浮物越多，介电常数越小，其电容C也会发生改变，由此可以得知两极板之间的电容C，跟水的浊度成反比，也就是两极板之间的水的浊度越大，两极板之间的电容C越小。

如图1所示，第一检测装置包括一个塑料外壳4，电极A1和电极B2嵌装在塑料外壳上，电极A和电极B都为平板电极且相对平行设置，电极A和电极B通过导线7连接到电容检测电路。电容检测电路通过运算放大器连接到单片机。第一检测装置通过螺纹5安装在出水端和的安装螺母6上。为提高准确性，第一检测装置上还设置有温度传感器3，温度传感器通过温度检测电路10将温度信号发送到单片机，用于对检测结果进行修正。第二检测装置结构与第一检测装置相同。电容检测电路可以采用LC震荡回路频率法或RC电路时间常数法检测电容值。

实施例2：本实施例的一种洗碗机洁净度检测方法，包括以下步骤：

S01、洗碗机的出水端有水流经过时，电容检测电路读取安装在出水端的第一检测装置的检测信号；

S02、电容检测电路将读取到的检测信号发送给运算放大器；

S03、运算放大器将检测信号放大以后，发送给单片机；

S04、单片机依据检测信号计算第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r；

S05、如果相对介电常数ε_r在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为洁净水体；如果相对介电常数ε_r不在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为非洁净水体；

S06、如果洗碗机出水端的水体为非洁净水体，则洗碗机继续进行冲洗，直至第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r在标准范围内。

步骤S04具体为：

S041、获取电极A和电极B之间的电容值C；

S042、通过公式计算得到电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r，式中k为静电力常量(数值为8.988×10⁹N·m²/C²)，d为电极A和电极B之间的距离，S为电极A和电极B的正对面积；

S043、通过设置在洗碗机进水端的第二检测装置检测进水端水体的相对介电常数ε_r0；

步骤S05中，标准范围为大于等于78且ε_r与ε_r0的差值小于等于1％。

通过进水的相对介电常数检测可以进一步提高判断结果的准确性。

其余特征与实施例1相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了洁净度、相对介电常数、检测装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、洗碗机的出水端有水流经过时，电容检测电路读取安装在出水端的第一检测装置的检测信号；

S02、电容检测电路将读取到的检测信号发送给运算放大器；

S03、运算放大器将检测信号放大以后，发送给单片机；

S04、单片机依据检测信号计算第一检测装置的电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r；

S05、如果相对介电常数ε_r在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为洁净水体；如果相对介电常数ε_r不在标准范围内，则判定洗碗机出水端的水体为非洁净水体。

2.根据权利要求1所述的一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，其特征在于，所述步骤S05中，标准范围为大于等于78。

3.根据权利要求1所述的一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，其特征在于，步骤S04具体为：

S041、获取电极A和电极B之间的电容值C；

S042、通过公式计算得到电极A和电极B之间的介质的相对介电常数ε_r，式中k为静电力常量，d为电极A和电极B之间的距离，S为电极A和电极B的正对面积。

4.根据权利要求3所述的一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法，其特征在于，步骤S04还包括以下步骤：

S043、通过设置在洗碗机进水端的第二检测装置检测进水端水体的相对介电常数ε_r0；

步骤S05中，标准范围为大于等于78且ε_r与ε_r0的差值小于等于1％。