CN111088651A

CN111088651A - 洗衣机污水实时检测装置及其检测控制方法

Info

Publication number: CN111088651A
Application number: CN201911355674.2A
Authority: CN
Inventors: 李洋; 张雅茹; 许金钢; 周瑞英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-05-01

Abstract

一种洗衣机污水实时检测装置,包括传感器、电磁阀和外壳，外壳从左向右具有从上到下形成高度差的上部平坦部分、中部平坦部分和下部平坦部分，连接在上部平坦部分和中部平坦部分之间的斜坡部分I，以及连接在中部平坦部分和下部平坦部分之间的斜坡部分II，斜坡部分I和斜坡部分II分别设置带有圆孔I的挡件I和带有圆孔II的挡件II，斜坡部分I与中部平坦部分的连接处设有障碍物I，斜坡部分II与中部平坦部分的连接处设有障碍物II，圆孔和对应的障碍物之间分别容纳一个浮球，圆孔的直径分别小于对应浮球的直径；电磁阀设置在与中部平坦部分连接的注水管腔上；传感器设置在中部平坦部分上。还提供了一种洗衣机污水实时检测装的检测控制方法。

Description

洗衣机污水实时检测装置及其检测控制方法

技术领域

本发明涉及污水检测领域，具体涉及一种洗衣机污水实时检测装置及其检测控制方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人们的生活质量逐步提高，如今几乎每家每户都有洗衣机。为了实现最佳的洗衣效果，节约水资源、减少电能消耗，市面上有许多智能化洗衣机，都加装了各种各样的水质传感器，通过传感器获取数据判断洗衣时间和次数。

但是，当水流速度很大时，由于各种传感器对水质数据不能准确检测，所以目前洗衣机的水质传感器一般都装在排水管处或者外桶底部，以注水后到排水前为一个周期，需要等待一个周期完成后,水静止时才能检测；或者在排水管处相隔一定距离安装两个电磁阀，关闭两个电磁阀使水静止后检测。以上两种检测控制方法的缺点是检测周期长，不能实时检测洗涤剂残留以及洗衣水的浑浊度，虽然较传统定时洗衣机有了改进，但还是会对水资源和电能造成一定的浪费。因此需要提供一种能够对洗衣水的水质进行实时检测的污水检测装置。

发明内容

鉴于上述内容，本发明提供了一种洗衣机污水实时检测装置及实用该装置的洗衣机控制方法，从而解决不能对污水水质进行实时检测并且浪费水能和电能的问题。

为了实现本发明的发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种洗衣机污水实时检测装置,包括传感器、电磁阀和外壳，外壳从左向右具有从上到下形成高度差的上部平坦部分、中部平坦部分和下部平坦部分，连接在上部平坦部分和中部平坦部分之间的斜坡部分I，以及连接在中部平坦部分和下部平坦部分之间的斜坡部分II，斜坡部分I设置带有圆孔I的挡件I，斜坡部分II设置带有圆孔II的挡件II，斜坡部分I与中部平坦部分的连接处设有障碍物I，斜坡部分II与中部平坦部分的连接处设有障碍物II，圆孔I和障碍物I之间容纳浮球I，圆孔II和障碍物II之间容纳浮球II，圆孔I和圆孔II的直径分别小于对应塑胶浮球的直径；电磁阀设置在与中部平坦部分连接的注水管腔上；传感器设置在中部平坦部分上。

与现有技术相比，本发明的洗衣机污水实时检测装置的优势为：将洗衣机正转一次反转一次设定为一个周期，在前半个周期，水流向下冲击浮球打开洗衣机污水实时检测装置的内腔，更新装置里面的污水，后半个周期，水流反向冲击浮球封闭内腔，获得新的污水检测样本，通过中部平坦部分上的传感器对水质进行检测，周期短，数据测量准确，在水流动过程中也可以进行实时检测。

优选地，洗衣机污水实时检测装置还包括过滤网，过滤网分别设置上部平坦部分和下部平坦部分上。

优选地，障碍物上带有孔隙，且孔隙的最大尺寸小于浮球的直径。

优选地，浮球是密度小于水的材质制成的浮球或者能够浮在水面的空心浮球。

优选地，传感器为浊度传感器和电导传感器。

优选地，注水管腔设在斜坡部分I和中部平坦部分的连接处。

本发明还提供了一种使用洗衣机污水实时检测装置的洗衣机控制方法，其包括以下步骤：

步骤1，安装洗衣机污水实时检测装置；

步骤2，打开检测装置的电磁阀，开始注水；

步骤3，当检测到水位没过洗衣机污水实时检测装置后，控制器控制传感器进行测量，获得清水水质参数，并由控制器进行记录；

步骤4，开始洗涤，通过控制器记录每个周期的水质参数，并逐个计算相邻周期的水质参数变化率，其中，电机正转一次，再反转一次设定为一个周期；

步骤5，当水质参数变化率连续趋于零的次数大于设定周期数X时，洗涤结束，打开排水电磁阀排出全部污水，并进行脱水；否则继续进行洗涤；

步骤6，脱水完成后关闭排水电磁阀，再打开检测装置的电磁阀注水，直至水位达到所需水量；

步骤7，开始漂洗，通过控制器记录的每个周期的数据求出相邻周期的水质参数变化率；

步骤8，当水质参数变化率连续趋于零的次数大于设定周期数X时，将此时的水质参数与清水水质参数的进行比较，若二者差值趋于零，则打开排水阀排净污水并脱水，漂洗结束；否则，排水脱水，返回步骤6；

步骤9，控制器检测到洗涤物品取出后，打开检测装置的电磁阀冲洗传感器时间t，结束。

与现有技术相比，本发明公开的方法具有如下有益效果：首先，通过传感器实现了对洗衣水的水质的实时检测并由控制器进行记录；其次，可以通过控制器计算出水质参数变化率来设定洗涤时间和漂洗时间，从而最大化节约水资源和电能。

优选地，步骤3中，传感器的测量时间小于5秒。

优选地，步骤5和步骤8中，周期数X≥5。

优选地，步骤9中，冲洗传感器时间t=2秒。

附图说明

图1是根据本发明的洗衣机污水实时检测装置的主视图。

图2是不使用根据本发明的洗衣机污水实时检测装置时测得的清水的电导率和浑浊率曲线图。

图3是使用根据本发明的洗衣机污水实时检测装置时测得的清水的电导率和浑浊率曲线图。

图4是安装了根据本发明的洗衣机污水实时检测装置的洗衣机的内部结构示意图。

图中，外壳1，塑胶浮球I 2，塑胶浮球II 3，浊度传感器4，电导传感器5，过滤网I6，过滤网II 7，注水电磁阀8，十字型障碍I 9，十字型障碍II 10，注水管腔 11，排水电磁阀12，脱水桶 13，外桶 14，注水口 15，排水口 16，洗衣水17。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明，目的在于更好地理解本发明的内容。

图1是根据本发明的洗衣机污水实时检测装置的主视图。如图所示，一种洗衣机污水实时检测装置由外壳1、塑胶浮球I 2、塑胶浮球II 3、浊度传感器4、电导传感器5、过滤网I 6、过滤网II 7、注水电磁阀8、十字型障碍I 9、十字型障碍II 10和注水管腔 11组成。

外壳1从左向右具有从上到下形成高度差的上部平坦部分，中部平坦部分，下部平坦部分，连接在上部平坦部分和中部平坦部分之间的斜坡部分I，以及连接在中部平坦部分和下部平坦部分之间的斜坡部分II，斜坡部分I上设有挡件I，斜坡部分II上设有挡件II，挡件I是具有圆孔I的锥形台体，挡件II是具有圆孔II的锥形台体，挡件I上的圆孔I的直径小于塑胶浮球I 2的直径，挡件II上的圆孔II的直径小于塑胶浮球II 3的直径。注水电磁阀8设置在注水管腔11上，注水管腔11位于斜坡部分I和中部平坦部分的连接处，可通过控制注水电磁阀8的通断对注水进行控制。传感器设置在中部平坦部分上，包括浊度传感器4和电导传感器5，分别用于测量水的浑浊度和电导率。

本实施例中，在斜坡部分I和中部平坦部分的连接处设有十字型障碍I 9；在斜坡部分II和下部平坦部分的连接处设有十字型障碍II 10，挡件I和十字型障碍I 9共同限定塑胶浮球I 2的活动空间，挡件II和十字型障碍II 10共同限定塑胶浮球II 3的活动空间。

此外，在洗衣的过程中，洗衣水17中会出现污物，为了防止洗涤过程期间洗衣水17中产生的大块异物阻塞内腔，在洗衣机污水实时检测装置的内腔的上部平坦部分中设有过滤网I 6，而在下部平坦部分中设有过滤网II 7。

在使用本发明的洗衣机污水实时检测装置时，将其安装在洗衣机的脱水桶13和外桶14之间，并靠近洗衣机的底部，装有注水电磁阀8的注水管腔11与洗衣机进水管末端连接。打开注水电磁阀8注水，冲洗传感器，保证传感器表面清洁，避免影响传感器的灵敏度，而且注入的清水也会冲洗斜坡部分I和中部平坦部分之间的连接处，防止污物沉积；同时传感器与洗衣水同温，消除温度变化对传感器测量数据的影响，避免数据测量不准确。当水位达到所需水量后，关闭注水电磁阀8，启动洗衣机，电机开始工作。电机正转时，水流从上向下流动，先通过过滤网I 6进行较大杂质过滤，再冲击塑胶浮球I 2离开圆孔I，水从圆孔I流入并继续冲击塑胶浮球I 2，但是在十字型障碍I 9的阻挡下，塑胶浮球I 2不离开斜坡部分I下滑，水在向下流动过程中继续冲击塑胶浮球II 3，但在十字型障碍II 10的阻挡下，塑胶浮球II 3不会下滑离开洗衣机污水实时检测装置。反之，当电机反转时，水流方向则变成从下向上，先通过过滤网7进行污物过滤，在水流的冲击下，塑胶浮球II 3上升并封堵圆孔II，塑胶浮球II 2在水的浮力作用下上升，封堵圆孔I，此时，塑胶浮球2和塑胶浮球3将检测装置的内腔封闭，形成一个密闭的空间，即可完成一次水质取样。控制器控制浊度传感器4，电导传感器5开始工作，测量100次数据，测量时间T<5秒。通过一定的算法获得相对准确的水质数据：浑浊度TFS和电导率TDS，即实现了水质的实时检测。

图2示出了不使用根据本发明的洗衣机污水实时检测装置时测得的清水的电导率和浑浊度的曲线图,其中实线TDS表示水的电导率，虚线TFS表示水的浑浊度。根据曲线图可以看出，在没有使用本发明的洗衣机污水实时检测装置的情况下测得的浑浊度和电导率曲线波动非常大，无法获得准确的数据，也就不能准确地反映水质的状况。

图3示出了使用根据本发明的洗衣机污水实时检测装置时测得的清水的电导率和浑浊度的曲线图,实线和虚线表示的含义与图2相同。根据曲线图可以看出，使用本发明的检测装置后，测得的浑浊度和电导率几乎都是没有波动的直线，这样得到的水质数据比较准确。

本发明还提供了一种根据本发明的洗衣机污水实时检测装置的检测控制方法。图4是安装了根据本发明的洗衣机污水实时检测装置的洗衣机的内部结构示意图。根据本发明的检测控制方法通过执行以下步骤来实现：

步骤1，将洗衣机污水实时检测装置安装在洗衣机的脱水桶13与外桶14之间，并靠近洗衣机底部，安装有注水电磁阀8的注水管腔11连接至洗衣机进水管的末端。

步骤2，打开检测装置的注水电磁阀8，开始注水。在洗衣机注水时，清水流入洗衣机污水实时检测装置内部对浊度传感器4和电导传感器5进行冲洗，保证传感器的表面清洁，测量数据准确，而且注入的清水也会冲洗斜坡部分I和中部平坦部分之间的连接处，防止污物的沉积。经过水的冲洗，浊度传感器4和电导传感器5与洗衣水同温，消除了温度变化对传感器测量数据的影响，减小测量误差。

步骤3，当设置在洗衣机内的水位传感器检测到水位没过洗衣机污水实时检测装置后，控制器启动电导传感器4和浊度传感器5，控制二者对注入清水的水质进行测量，总共测量次数为100次，通过一定的算法获得清水的电导率TDS₀和浑浊度TFS₀，控制器记录这两个数据，并将其设定为清水的标定值。可以通过去掉测量曲线上首尾端点和波动较大的点，对剩余的点求平均值获得清水的电导率TDS₀和浑浊度TFS₀。

步骤4，开始洗涤后，通过控制器记录每个周期的电导率TDS和浑浊度TFS，并逐个计算相邻周期间的TDS和TFS的变化率△TDS_I/△t和△TFS_I/△t，其中，电机正转一次，再反转一次设定为一个周期，I表示第I个周期，第I个周期测得的水的电导率和浑浊度分别为TDS_I和TFS_I,△t为每个周期的时长，第I个周期的电导率变化率和浑浊度变化率分别为△TDS_I=TDS_I-TDS_I-1，△TDS_I=TDS_I-TDS_I-1，其中I≥1。

步骤5，当检测到第I个周期后△TDS_I/△t和△TFS_I/△t分别趋于零，并且在第I个周期至第I+X个周期内始终趋于零（即，△TDS_I+X/△t和△TFS_I+X/△t分别趋于0，其中，X为设定周期数，可以根据用户的洗衣强度设定，优选X≥5）时，洗涤结束，打开设在洗衣机排水管上的排水电磁阀12，控制污水从排水管的排水口16排出，紧接着进行脱水。当不满足上述条件时，继续进行洗涤过程。

步骤6，脱水完成后关闭排水电磁阀12，随后打开洗衣机污水实时检测装置的注水电磁阀8，通过清水清洗传感器，直至水位达到所需水量。

步骤7，洗衣机开始漂洗过程，通过控制器记录的每个周期的数据求出相应周期的电导变化率△TDS_I/△t和浑浊度变化率△TFS_I/△t。

步骤8，当检测到第I个周期后△TDS_I/△t和△TFS_I/△t分别趋于零，并且在第I个周期至第I+X个周期内始终趋于零（即，△TDS_I+X/△t和△TFS_I+X/△t分别趋于0）时，将此时的TDS和TFS与TDS₀和TFS₀进行比较，如果TDS_I+X-TDS₀以及TFS_I+X-TFS₀分别趋于零，打开排水阀排净污水并脱水，漂洗结束；否则排水脱水，返回步骤6，继续按顺序执行。

步骤9，当控制器检测到被洗物品取出后，打开电磁阀注水，冲洗传感器2秒，洗涤过程结束。

通过采用本发明公开的方法，首先，可以通过传感器实时检测洗衣水17的水质并由控制器进行记录；其次，通过控制器计算出浊度和电导率的变化率，反映出洗涤水溶解脏污的饱和度、衣物洁净度以及污水中洗涤剂的残留度，并依此设定洗涤时间和漂洗时间，最大化节约水资源和电能。

本发明不仅可以用于洗衣机，还可以用于洗碗机和洗鞋机等和洗衣机原理相似的机器上。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明并不与局限于此。凡运用本发明说明书以及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种洗衣机污水实时检测装置,包括传感器和电磁阀，其特征在于：还包括外壳，外壳从左向右具有从上到下形成高度差的上部平坦部分、中部平坦部分和下部平坦部分，连接在上部平坦部分和中部平坦部分之间的斜坡部分I，以及连接在中部平坦部分和下部平坦部分之间的斜坡部分II，斜坡部分I设置带有圆孔I的挡件I，斜坡部分II设置带有圆孔II的挡件II，斜坡部分I与中部平坦部分的连接处设有障碍物I，斜坡部分II与中部平坦部分的连接处设有障碍物II，圆孔I和障碍物I之间容纳浮球I，圆孔II和障碍物II之间容纳浮球II，圆孔I和圆孔II的直径分别小于对应塑胶浮球的直径；

电磁阀设置在与中部平坦部分连接的注水管腔上；

传感器设置在中部平坦部分上。

2.根据权利要求1所述的洗衣机污水实时检测装置,其特征在于：还包括过滤网，过滤网分别设置在上部平坦部分和下部平坦部分上。

3.根据权利要求1所述的洗衣机污水实时检测装置,其特征在于：障碍物上带有孔隙，且孔隙的最大尺寸小于浮球的直径。

4.根据权利要求1所述的洗衣机污水实时检测装置,其特征在于：浮球是密度小于水的材质制成的浮球或者能够浮在水面的空心浮球。

5.根据权利要求1所述的洗衣机污水实时检测装置,其特征在于：传感器为浊度传感器和电导传感器。

6.根据权利要求1所述的洗衣机污水实时检测装置,其特征在于：注水管腔设在斜坡部分I和中部平坦部分的连接处。

7.一种如权利要求1-5中任意一项所述的洗衣机污水实时检测装置的检测控制方法，按如下步骤进行：

步骤1，安装洗衣机污水实时检测装置；

步骤2，打开检测装置的电磁阀，开始注水；

步骤6，脱水完成后，关闭排水电磁阀，再打开检测装置的电磁阀注水，直至水位达到所需水量；

8.根据权利要求6所述的检测控制方法，其特征在于：步骤3中，传感器的测量时间小于5秒。

9.根据权利要求6所述的检测控制方法，其特征在于：步骤5和步骤8中，周期数X≥5。

10.根据权利要求6所述的检测控制方法，其特征在于：步骤9中，冲洗传感器时间t=2秒。