CN104452227A - 一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个技术方案是提供了一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台，包括干衣机，其特征在于，在干衣机的烘道内设有温度传感器一，在干衣机的滚筒出口处设有温度传感器二，还包括：电子台秤及控制单元。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述测控平台的干衣机内织物烘干程度双重自动测控方法。本发明能够实现干衣机烘干过程，织物含水率的自动采集记录，可用于干衣机织物烘干全过程烘干速率、失水速率的计算；能够用于织物烘干过程四阶段及烘干程序的准确反馈控制；能够实现干衣机内织物烘干过程的织物烘干程度双重自动反馈测控。

Description

一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台及其方法

技术领域

本发明涉及一种对干衣机内织物的烘干程度进行测控的平台及采用该平台的测控方法。

背景技术

自1956年，埃米尔公司研发的世界上第一台干衣机诞生至今，干衣机领域已经历了将近60年的发展历程。在此期间，干衣机大致可分为三个阶段：第一阶段——实验探索阶段，这一时代的干衣机，没有任何温湿度采集和自动控制系统，仅仅依靠经验，并结合衣物重量来人为设定烘干时间，利用定时器结束烘干程序；第二阶段——温控阶段，这一时代的干衣机主要依靠排气管出口空气的温度或滚筒出口空气的温度来判断衣物的烘干程度，因其并不是织物本身的温度，因而这种测控方式很难真实反映织物的温湿度状况；第三阶段——湿控阶段，这类干衣机通过桶内安装温湿度传感器测试被烘干织物附近环境的温湿度或者利用成对电极的电阻抗值的变化来间接判断衣物的烘干状况。

综上所述，上述三种测控方式都是间接判断衣物烘干状况，而非直接测控烘干过程衣物本身的温湿度来决定烘干程序的结束与否。因而，上述三种方式难免都会遇到织物过烘或者烘不干状况，导致烘干品质较差、烘干能耗较大、损伤衣物、不能实现根据烘干实况及烘干目的自由设定烘干阶段或者烘干程序结束。然而，织物烘干的本质就是将织物内多余的水分(超过目标含水率)去除，其过程织物含水率是不断变化，因而，对织物烘干程度的实时测控就是对织物含水率的实时动态测控。同时，对烘干过程织物含水率的实时测控也可有如下用途：1)用于织物烘干品质预测及控制；2)用于各阶段烘干速率或失水速率的计算；3)用于烘干各阶段烘干能效利用率的计算；4)用于烘干过程控制及结束程序优化；5)用于烘干机理等方面的研究。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够直接测控烘干过程衣物本身的温湿度的平台。本发明的另外一个目的是提供一种利用上述平台的对烘干过程衣物本身的温湿度进行测控的方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台，包括干衣机，其特征在于，在干衣机的烘道内设有用于检测干衣机内加热装置附件空气温度T₁的温度传感器一，在干衣机的滚筒出口处设有用于检测干衣机内滚筒出口空气温度T₂的温度传感器二，还包括：

电子台秤，由电子台秤实时检测干衣机及其内织物重量的变化，从而实现对织物含水率的实时检测；

控制单元，由控制单元根据温度传感器一、温度传感器二及电子台秤的检测结果对干衣机的烘干过程进行控制。

优选地，所述电子台秤包括用于放置干衣机的测量平台，在测量平台的下方设有N支串联的高精度传感器，由N进一出接线盒将N支高精度传感器的输出信号整合为一个输出信号输出，该输出信号连接至所述控制单元，N≥2。

优选地，所述电子台秤还包括显示单元，所述N进一出接线盒的输出信号还输出至该显示单元。

本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述测控平台的干衣机内织物烘干程度双重自动测控方法，其特征在于，步骤为：

第一步、将待烘干织物放入干衣机内，获得待烘干织物的初始含水率b；

第二步、设定各烘干阶段的分界点系数Xa或直接设定烘干终点系数Xb，Xa＝(1+a₁)/(1+b)，Xb＝(1+a₂)/(1+b)，则a₁为各烘干阶段的分界点的目标含水率，则a₂为烘干完成的目标含水率；

设定辅助温差阈值△T，辅助温差阈值△T表示织物温度与干衣机滚筒内温度的差值，根据经验设定；

第三步、开启干衣机对织物进行烘干，在烘干过程中，通过电子台秤获得干衣机内织物的重量变化，从而得到织物的实时含水率a_s，控制单元根据实时含水率a_s通过公式X₁＝(1+a_s)/(1+b)计算得到实时系数X_s，若在第二步中设定了各烘干阶段的分界点系数Xa，则将实时系数X_s与分界点系数Xa进行对比，若实时系数X_s降低至分界点系数Xa，则由控制单元控制干衣机进入下一个烘干阶段，直至完成各个各烘干阶段，若在第二步中设定了烘干终点系数Xb，则将实时系数X_s与烘干终点系数Xb进行对比，若实时系数X_s降低至烘干终点系数Xb，则由控制单元控制干衣机；

第四步、与第三步同步进行，由温度传感器一及温度传感器二实时检测干衣机内加热装置附件空气温度T₁及干衣机内滚筒出口空气温度T₂，由控制单元技术实时温差△T_s，△T_s＝T₁-T₂，将△T_s与△T相比较，仅在△T_s＞△T的情况下，由控制单元停止干衣机工作。

本发明为了解决干衣机烘干过程织物烘干阶段精准划分和烘干程序准确结束的难题，提出了一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台及其测控方法，可实现根据烘干实况(负载、初始含水率、成分等)及顾客目的(穿着、熨烫、储存等)，自动精准划分烘干阶段及烘干结束时织物含水率。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优势：第一，能够实现干衣机烘干过程，织物含水率的自动采集记录，可用于干衣机织物烘干全过程烘干速率、失水速率的计算；第二，能够用于织物烘干过程四阶段及烘干程序的准确反馈控制，可用于织物整个烘干四个阶段的准确界定，可用于织物烘干各阶段烘干速率、失水速率、烘干所需能耗、失水速率与烘干品质关系等方面的研究；第三，能够实现干衣机内织物烘干过程的织物烘干程度双重自动反馈测控，实现根据实际烘干情况及烘干要求，自动设定烘干各阶段和烘干结束指令，可用于干衣机烘干程序优化、干衣机内织物烘干机理、干衣机内织物烘干过程传质等方面的研究及产品研发。

附图说明

图1为本发明提供的一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台外观图；

图2为本发明提供的一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台高精度台秤结构框图；

图3为本发明提供的一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台测控结构框图；

图4为本发明干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台测控算法流程图；

图5为本发明干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台及其方法应用实例结构框图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

结合图1，本发明提供的一种干衣机1内织物烘干程度双重自动测控平台，包括干衣机1，在干衣机1加热丝中心圆孔上安装温度传感器一4，由温度传感器一4检测干衣机1内加热丝附件空气温度T₁。在干衣机1的滚筒出口纤维槽附近安装温传感器二5，由温传感器二5检测干衣机1内滚筒出口空气温度T₂。温度传感器一4位于干衣机1烘道内，数值相对稳定，受外界电压、电流的波动较小，能准确反映烘干设定程序(加热丝功率)，同时，也间接反映了烘干参数的设定值(加热丝实际功率)。温传感器二5位于滚筒出口，因此处温度是织物与热空气充分接触后的而达到的最终温度，可较准确的反应织物自身的温度，且水的比热容远大于空气的比热容，大部分热量都是被水分吸收了，因而导致滚筒出口的空气温度相对比较稳定，受外界影响也较小，同时，滚筒出口的空气温度也是与织物温度最接近的地方，因而利用这两个地方的温度差作为控制方式准确度较高，同时也兼顾到环境(加热丝)和负载(滚筒出口)对烘干品质的影响，也间接反应了织物负载的情况。

电子台秤2，由电子台秤2实时检测干衣机1及其内织物重量的变化，从而实现对织物含水率的实时检测。结合图2，电子台秤2包括用于放置干衣机1的测量平台，在测量平台的下方设有4支串联的高精度传感器(量程30Kg，精度为3g)，由N进一出接线盒将4支高精度传感器的输出信号整合为一个输出信号输出，该输出信号连接至控制单元3的PC机及显示单元。电子台秤2有两大应用：一方面可以依据织物含水率的变化准确界定织物所处的烘干阶段，另一方面，可以根据不同的烘干目的，自由选择结束时织物的终点含水率(熨烫烘干6％-12％，穿着烘干3％左右)。

结合图3及图4，本发明提供了一种基于上述测控平台的干衣机1内织物烘干程度双重自动测控方法，其步骤为：

第一步、将待烘干织物放入干衣机1内，获得待烘干织物的初始含水率b；

第二步、设定各烘干阶段的分界点系数Xa或直接设定烘干终点系数Xb，Xa＝(1+a₁)/(1+b)，Xb＝(1+a₂)/(1+b)，则a₁为各烘干阶段的分界点的目标含水率，则a₂为烘干完成的目标含水率；

设定辅助温差阈值△T，辅助温差阈值△T表示织物温度与干衣机1滚筒内温度的差值，根据经验设定；

第三步、开启干衣机1对织物进行烘干，在烘干过程中，通过电子台秤2获得干衣机1内织物的重量变化，从而得到织物的实时含水率a_s，控制单元3根据实时含水率a_s通过公式X₁＝(1+a_s)/(1+b)计算得到实时系数X_s，若在第二步中设定了各烘干阶段的分界点系数Xa，则将实时系数X_s与分界点系数Xa进行对比，若实时系数X_s降低至分界点系数Xa，则由控制单元3控制干衣机1进入下一个烘干阶段，直至完成各个各烘干阶段，若在第二步中设定了烘干终点系数Xb，则将实时系数X_s与烘干终点系数Xb进行对比，若实时系数X_s降低至烘干终点系数Xb，则由控制单元3控制干衣机1；

本发明通过称量整体重量，来间接推算出织物内部含水率的变化，再根据织物含水率来判定织物所处的烘干阶段或者是否结束烘干，这种方法克服了目前湿度传感器易受温度漂移、纤维碎屑的影响，或者成对电极会受织物接触偶然性的影响，以及外界环境和人为的影响(在烘干过程中定时取出衣物测其重量的方式，织物会与外界环境、人手交互的影响)。同时，本发明也可达到整个烘干过程织物含水率实时监控，用户可以根据自己需要随时停止烘干程序，也可根据自己的烘干要求，设定烘干结束的织物最终含水率。

第四步、与第三步同步进行，由温度传感器一4及温度传感器二5实时检测干衣机1内加热装置附件空气温度T₁及干衣机1内滚筒出口空气温度T₂，由控制单元3技术实时温差△T_s，△T_s＝T₁-T₂，将△T_s与△T相比较，仅在△T_s＞△T的情况下，由控制单元3停止干衣机1工作。

当烘干过程滚筒进出口测量温差低于设定值△T，将强行终止烘干程序。因为如果温差过小，预示着织物温度和桶内空气过高，严重损伤衣物甚至发生火灾，尤其是残留有挥发性化学物质的织物(理发店的毛巾)。同时，利用织物自身含水率物变化情况作为烘干阶段划分或烘干结束，是目前大部分学者都认同的最准确的织物烘干程度测控方式，因而本发明仍沿用这一经典方法。但是采用烘干过程，织物放在箱体内直接称重，而放弃目前常用的将织物取出箱体的重量测试方法。同时，这种测控方式综合考虑了织物方面(纤维成分、含水率)、外界环境(加热丝附近环境温度)、用户要求(烘干程度)等方面因素的测控方式，因而此平台是产品升级、理论研究不可或缺的研发平台。

参照图5，本发明干衣机1内织物烘干程度双重自动测控平台及其方法应用实例结构框图：

本优选实例选择了烘干负载为60％初始含水率、干重3Kg的纯棉衬衫；烘干程序为加热丝附近125℃，滚筒出口85℃，转速为55RPM，风量10m/s的烘干程序；温差为20℃，自动终止程序；烘干各阶段分界点依次为：Xa₁＝55％，Xa₂＝20％，Xa₃＝10％，Xa₄＝5％；所有参数在上位机PC机上设定好后，下位机将按此设定运作。此过程未出现滚筒进出口温差低于设定值的现象，因而整个烘干过程织物始终严格按照设定含水自动调整烘干阶段，烘干结束时，织物含水率4.98％，与设定值误差很小。

Claims (4)

1.一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台，包括干衣机，其特征在于，在干衣机的烘道内设有用于检测干衣机内加热装置附件空气温度T₁的温度传感器一，在干衣机的滚筒出口处设有用于检测干衣机内滚筒出口空气温度T₂的温度传感器二，还包括：

电子台秤，由电子台秤实时检测干衣机及其内织物重量的变化，从而实现对织物含水率的实时检测；

控制单元，由控制单元根据温度传感器一、温度传感器二及电子台秤的检测结果对干衣机的烘干过程进行控制。

2.如权利要求1所述的一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台，其特征在于，所述电子台秤包括用于放置干衣机的测量平台，在测量平台的下方设有N支串联的高精度传感器，由N进一出接线盒将N支高精度传感器的输出信号整合为一个输出信号输出，该输出信号连接至所述控制单元，N≥2。

3.如权利要求2所述的一种干衣机内织物烘干程度双重自动测控平台，其特征在于，所述电子台秤还包括显示单元，所述N进一出接线盒的输出信号还输出至该显示单元。

4.一种基于如权利要求1所述测控平台的干衣机内织物烘干程度双重自动测控方法，其特征在于，步骤为：

第一步、将待烘干织物放入干衣机内，获得待烘干织物的初始含水率b；

第二步、设定各烘干阶段的分界点系数Xa或直接设定烘干终点系数Xb，Xa＝(1+a₁)/(1+b)，Xb＝(1+a₂)/(1+b)，则a₁为各烘干阶段的分界点的目标含水率，则a₂为烘干完成的目标含水率；

设定辅助温差阈值ΔT，辅助温差阈值ΔT表示织物温度与干衣机滚筒内温度的差值，根据经验设定；

第三步、开启干衣机对织物进行烘干，在烘干过程中，通过电子台秤获得干衣机内织物的重量变化，从而得到织物的实时含水率a_s，控制单元根据实时含水率a_s通过公式X₁＝(1+a_s)/(1+b)计算得到实时系数X_s，若在第二步中设定了各烘干阶段的分界点系数Xa，则将实时系数X_s与分界点系数Xa进行对比，若实时系数X_s降低至分界点系数Xa，则由控制单元控制干衣机进入下一个烘干阶段，直至完成各个各烘干阶段，若在第二步中设定了烘干终点系数Xb，则将实时系数X_s与烘干终点系数Xb进行对比，若实时系数X_s降低至烘干终点系数Xb，则由控制单元控制干衣机；

第四步、与第三步同步进行，由温度传感器一及温度传感器二实时检测干衣机内加热装置附件空气温度T₁及干衣机内滚筒出口空气温度T₂，由控制单元技术实时温差ΔT_s，ΔT_s＝T₁-T₂，将ΔT_s与ΔT相比较，仅在ΔT_s＞ΔT的情况下，由控制单元停止干衣机工作。