CN104122301A - 一种用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于溶液成份浓度检测领域，具体涉及一种用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置及其检测方法。检测装置充分利用洗衣机本身的资源，以洗衣机微控制器为核心，再配置正弦波交流激励源、电导池、信号处理电路、温度补偿电路。把由正弦波交流激励源产生的交流电压加在电导池的电极上，电导池内产生交流信号电流，此电流与被测溶液的电导率成正比，经电流-电压变换、信号处理电路进行放大和检波，变换为直流电压，通过温度补偿电路进行温度补偿，最后送到洗衣机微控制器中经处理转换为洗涤剂浓度。本发明通过测量溶液的电导率来间接获得洗涤剂浓度，不同品牌的洗涤剂浓度与电导率呈良好的线性关系，特别是在0～0.15％浓度范围内。

Description

一种用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置及其检测方法
技术领域
本发明专利涉及一种用于洗衣机的洗涤剂浓度的检测装置及其检测方法，属于溶液成份浓度检测领域。
背景技术
随着科技的进步和社会的发展，人们对智能化的洗衣机产品需求越来越旺盛，漂洗时只能识别固体颗粒的洗衣机越来越受到人们的诟病，所以尽早开发出能够实时监督、控制洗涤和漂洗过程，能够识别洗涤剂浓度的真正智能化的“洗净即停”洗衣机，对于节水节电，减少洗涤剂残留量对人体的损害，具有重要的经济和社会意义。高效准确的检测洗涤剂浓度是实现智能化控制的基础。因此，开发出具有实用性功能的洗涤剂浓度检测装置，适用于低成本的家用电器中，具有极大的现实意义。
洗涤剂的主要成份包括表面活性剂、助剂、填充剂、荧光增白剂、抗沉淀剂、酶等。目前，市场上生产洗涤剂的厂家众多，品牌繁杂，洗涤剂的主要成份差异较大。所以通过检测各种洗涤剂中所共有的某种成份，是比较困难的。
电导率是电阻率的倒数，表示物体传送电流的能力，随着溶液中无机酸、碱、盐或有机带电胶体等电解质浓度的变化而变化。电导率越大则导电性能越强，反之越小，它是衡量水质的一个重要指标，反映了溶液中电解质电离的程度。
发明内容
为了能够实时监督、控制洗衣机的洗涤和漂洗过程，实现真正智能化的“洗净即停”，本发明提供了一种用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置及其检测方法。
本发明专利所采用的技术方案是：通过测量溶液的电导率来间接获得洗涤剂浓度，不同品牌的洗涤剂浓度与电导率呈良好的线性关系，特别是在0～0.15％浓度范围内。
用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置的组成：充分利用洗衣机本身的资源，以洗衣机微控制器为核心，再配置正弦波交流激励源、电导池、信号处理电路、温度补偿电路。
(1)正弦波交流激励源：加到电导池上的信号源。
(2)电导池：洗涤液电导率范围为400μs/cm～7500μs/cm，考虑到浓度检测装置在线测量精度为±2.5％FS的需求，电导池由圆柱形对称的二电极式电导电极组成，电极常数Kcell＝10，电导电极材料为石墨。
(3)信号处理电路：对从电导池得到的微弱信号进行电流-电压变换、放大、检波，变换为直流电压。
(4)温度补偿电路：电导率的大小与电解质在水中的离解度及离子的迁移速度有密切的关系，而离解度及迁移速度又与溶液的温度有关。温度升高，溶液的电导率增加，反之，则电导率减小。为了克服温度的影响，使不同溶液在不同温度下的电导率具有可比性，进行温度补偿，补偿至25℃时的电导率。
工作过程是：把由正弦波交流激励源产生的交流电压加在电导池的电极上，电导池内产生交流信号电流，此电流与被测溶液的电导率成正比，经电流-电压变换、信号处理电路进行放大和检波，变换为直流电压，通过温度补偿电路进行温度补偿，最后送到洗衣机微控制器中经处理转换为洗涤剂浓度。
本发明的有益技术效果是：
由洗衣机中洗涤溶液的电导率间接检测出洗涤剂的浓度，从而避免了困难的直接检测，降低了检测成本。
附图说明
图1是用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置结构图。
图2是电导率测量原理图
图3是正弦波交流激励源。
图4电压跟随电路。
图5信号放大、整流电路。
图6温度补偿电路。
图7洗涤剂浓度和电导率的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的具体实施方式做进一步说明。
考虑到应用成本和洗衣机环境的特殊性，洗涤剂浓度检测装置充分利用洗衣机本身的资源，以洗衣机微控制器为核心，再配置正弦波交流激励源、电导池、信号处理电路、温度补偿电路。系统结构如图1所示。
电导率测量原理如图2所示，把交流激励源(图3)产生的交流电压源Us经信号跟随(图4)后得到的Uin送到电导池Rx与分压电阻Rm的串联回路里，电导池里的溶液电导愈大Rx愈小，Rm获得电压Um也就越大。将Um送至信号处理电路(图5)中经放大、整流，获得直流信号输出Uo。
由图2可得：Um＝UinRm/(Rm+Rx)＝UinRm/(Rm+Kcell/K)
式中，Kcell为电导池常数，当Uin、Rm和Kcell均为常数时，电导率K的变化必将引起Um作相应的变化，所以测量Um的大小，也就测得溶液电导率的数值。
图5中，电源Vcc通过R1和R2分压，使运放同相输入端电位Um＝VccR2/(R1+R2)，由于C隔直流，使Rf引入直流全负反馈。C通交流，使Rf引入交流部分负反馈，是电压串联负反馈。放大电路的电压增益为Au＝Uo/Ui≈1+Rf/R。R3、R4、IC、D1、D2等的作用是把放大器输出的交流信号转换成直流信号Uo。
电导率的大小与电解质在水中的离解度及离子的迁移速度有密切的关系，而离解度及迁移速度又与溶液的温度有关。温度升高，溶液的电导率增加，反之，则电导率减小。为了克服温度的影响，使不同溶液在不同温度下的电导率具有可比性，在测定电导率时，以25℃作为基准温度，当溶液温度不为25℃时，就进行温度补偿，补偿至25℃时的电导率。补偿电路如图6所示，最后的输出电压为U。
由于被测电导池存在2％左右的正温度系数，如果测量放大器的反馈电阻的电导率也存在2％左右的正温度系数，那末U值就不随温度而变化，从而得到良好的温度补偿。半导体热敏电阻RT的电导率具有正的温度系数，但它是一个非线性元件，增加R1、R2两个电阻进行线性化后可以取得良好的温度补偿效果。
通过实验测出了溶液的电导率和洗涤剂浓度正相关，如图7所示。不同品牌的洗涤剂浓度与电导率呈良好的线性关系，特别是在0～0.15％浓度范围内。考虑到洗衣机正常使用时洗涤溶液的浓度不会超过0.2％g/ml，该浓度范围已完全能够满足应用要求。
洗衣机微控制器读取补偿电路输出电压为U，经计算后即可得到洗涤剂的浓度。
本发明专利由洗衣机中洗涤溶液的电导率间接检测出洗涤剂的浓度，从而避免了困难的直接检测，降低了检测成本。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于洗衣机的洗涤剂浓度检测装置，以洗衣机微控制器为核心，再配置正弦波交流激励源、电导池、信号处理电路、温度补偿电路。其特征在于，把由正弦波交流激励源产生的交流电压加在电导池的电极上，电导池内产生交流信号电流，此电流与被测溶液的电导率成正比，经电流-电压变换、信号处理电路进行放大和检波，变换为直流电压，通过温度补偿电路进行温度补偿，最后送到洗衣机微控制器中经处理转换为洗涤剂浓度。
2.一种用于洗衣机的洗涤剂浓度检测检测方法，其特征在于，通过测量溶液的电导率来间接获得洗涤剂浓度。
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