CN113638191B - 一种基于脉冲电磁感应的洗衣机金属异物检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统及检测方法，该系统包括安置在洗衣机脱水桶外侧的检测线圈，脉冲发射电路与检测线圈电连接并向检测线圈发送脉冲信号，信号处理电路与检测线圈电连接并接收检测线圈发出的感应信号，接收控制电路与信号处理电路电连接并控制其是否接收检测线圈发出的感应信号，主控处理电路与上述脉冲发射电路电连接并向其发送脉冲发射时序。本发明所公开的检测系统，基于时间域脉冲式电磁感应原理，检测线圈在周期性脉冲电流的驱动下，向洗衣机滚桶内发射交变电磁波，称为一次场，如果投入到滚桶内的衣物口袋里有金属异物，会产生涡流，激发二次场，二次场被检测线圈接收，进而被检测系统处理后报警，达到检测金属异物的目的。

Description

一种基于脉冲电磁感应的洗衣机金属异物检测系统及方法

技术领域

本发明属于洗衣机金属异物检测领域，特别涉及该领域中的一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，洗衣机已经逐渐成为家中必备的家电之一，用户在享受洗衣机带来的便捷洗衣体验的同时，常常会忘记将衣物口袋中的钥匙、硬币、电子产品等金属异物取出。在洗衣的过程中，贵重的电子产品容易浸水损坏，如果带有烘干功能，会加剧电子产品的损坏程度，如果一些金属异物在洗涤过程中从口袋中掉出，也会对洗衣机的滚筒造成磨损。

申请号为201710763462.2，申请日为2017年8月30日的发明公开了一种异物检测方法及智能洗衣机，所述方法应用于异物检测系统，所述异物检测系统包括置于智能洗衣机中以及智能终端，所述方法包括在所述智能洗衣机洗衣服放水之前，使用预设速度转动衣服并利用预设异物检测方法检测所述智能洗衣机中是否包括除衣服材质与衣服搭配物材质之外的材质，所述预设异物检测方法包括但不限于以下至少一种红外线异物检测方法以及射线异物检测方法，若检测到所述智能洗衣机中包括除衣服材质与衣服搭配物材质之外的材质，则向所述智能终端发送异物报警消息，所述异物报警消息用于提醒用户所述智能洗衣机中衣服存在异物。

申请号为201911307359.2，申请日为2019年12月18日的发明公开了一种基于毫米波传感器的异物检测方法及洗衣机。在洗衣机内设置多个毫米波传感器，在用户将衣物放入洗衣机后，使用毫米波传感器检测衣物中的异物，辨别正常异物和异常异物，当未辨别到异常异物时，则洗衣机正常运行。

以上发明都需要把衣物放入洗衣机内，然后洗衣机滚筒进行转动，检测异物的实时性有待提高，并且所使用的红外、射线、毫米波传感器等需要放置在洗衣机滚筒内，增加了对传感器的防水，耐高温等要求，而且转动滚筒时金属异物会磨损衣物和滚筒内壁，缩短他们的使用寿命。

申请号为201721626521.3，申请日为2017年11月29日的实用新型公开了一种具有金属探测功能的洗衣机。其特征在于所述探测线圈固定安装在机体入口处的内侧。其特征在于所述探测线圈由多圈漆包线绕成的一组线圈，其特征在于所述金属探测器线路板由三极管、电容和电阻构成的三点式振荡器。该实用新型基于频域电磁感应原理，利用三点式振荡器中探测线圈的等效感抗变化探测金属目标。虽然检测异物的实时性好，但是检测精度较差，检测效果不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，其改进之处在于：包括安置在洗衣机脱水桶外侧的检测线圈，脉冲发射电路与检测线圈电连接并向检测线圈发送脉冲信号，信号处理电路与检测线圈电连接并接收检测线圈发出的感应信号，接收控制电路与信号处理电路电连接并控制其是否接收检测线圈发出的感应信号，主控处理电路与上述脉冲发射电路电连接并向其发送脉冲发射时序，以便控制脉冲发射电路发射脉冲信号，主控处理电路与上述接收控制电路电连接并向其发送接收时序，以便通过接收控制电路控制信号处理电路接收感应信号，主控处理电路还与报警电路电连接并控制其发送报警信号，电源转换电路为检测系统内的各电路供电。

进一步的，检测线圈由数圈漆包线组成。

进一步的，脉冲发射电路发射频率为1kHz-8kHz的脉冲信号。

进一步的，信号处理电路包括依次电连接在一起的一级接收放大电路、二阶低通滤波电路、二级接收积分差动放大电路和三级接收放大电路，其中一级接收放大电路与检测线圈及接收控制电路电连接，三级接收放大电路与主控处理电路的AD采集器电连接。

进一步的，脉冲发射电路、接收控制电路、三级接收放大电路和报警电路分别通过I/O针脚接入主控处理电路。

进一步的，电源转换电路通过DC/DC及LDO变换器将输入电源转为检测系统内各电路所需要的适配电压。

一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测方法，使用上述的检测系统，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，脉冲发射电路在主控处理电路的时序控制下，发射脉冲信号至检测线圈；

步骤2，接收控制电路在主控处理电路的时序控制下，分时控制检测线圈的感应信号流入到信号处理电路的一级接收放大电路；

步骤3，在信号处理电路内，感应信号首先经过一级接收放大电路放大n1倍，然后经过二阶低通滤波电路滤除包括工频干扰在内的杂波，继续经过二级接收积分差动放大电路进行积分放大n2倍，最后经过三级接收放大电路放大n3倍后输入至主控处理电路的AD采集器；

步骤4，主控处理电路对感应信号进行数据处理，如果检测发现有金属异物，则通过报警电路报警，提示用户检查投入洗衣机内的衣物。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的检测系统，基于时间域脉冲式电磁感应原理，检测线圈在周期性脉冲电流的驱动下，向洗衣机滚桶内发射交变电磁波，称为一次场，如果投入到滚桶内的衣物口袋里有金属异物，会产生涡流，激发二次场，二次场被检测线圈接收，进而被检测系统处理后报警，达到检测金属异物的目的，为洗衣机金属异物检测提供了新的技术手段。检测线圈安置在洗衣机滚筒外侧，安装方便，不用考虑检测线圈的防水和耐高温问题，实施方案更简单。检测实时性高，衣物放入洗衣机时，就会在穿过检测线圈产生的一次场区域时被检测，达到实时检测的效果，不需要等投放完衣物后再打开滚筒内的传感器进行检测。

本发明所公开的检测方法，衣物在投入洗衣机时就会穿过检测线圈产生的一次场区域，具有实时准确检测衣物口袋内金属异物的优点；可以有效检测金属异物，避免金属异物损伤衣物和滚筒内壁，提高了洗衣的安全性，延长洗衣机的使用寿命，有效避免财产损失等问题。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开检测系统的电路组成框图；

图2是本发明实施例1所公开检测系统中信号处理电路的组成框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，包括安置在洗衣机脱水桶外侧的检测线圈1，脉冲发射电路2与检测线圈电连接并向检测线圈发送脉冲信号，信号处理电路3与检测线圈电连接并接收检测线圈发出的感应信号，接收控制电路4与信号处理电路电连接并控制其是否接收检测线圈发出的感应信号，主控处理电路5与上述脉冲发射电路电连接并向其发送脉冲发射时序，以便控制脉冲发射电路发射脉冲信号，主控处理电路与上述接收控制电路电连接并向其发送接收时序，以便通过接收控制电路控制信号处理电路接收感应信号，主控处理电路还与报警电路6电连接并控制其发送报警信号，电源转换电路7为检测系统内的各电路供电。

在本实施例中，检测线圈（传感器）由数圈漆包线组成，在脉冲发射电路的控制下向空间发射电磁波，同时接收由于金属异物涡流效应而产生的电磁波。

脉冲发射电路发射频率为1kHz-8kHz的脉冲信号至检测线圈，是检测系统的信号发射源。

如图2所示，信号处理电路3主要实现信号的放大，积分和滤波等功能，包括依次电连接在一起的一级接收放大电路31、二阶低通滤波电路32、二级接收积分差动放大电路33和三级接收放大电路34，其中一级接收放大电路与检测线圈及接收控制电路电连接，三级接收放大电路与主控处理电路的AD采集器电连接。

脉冲发射电路、接收控制电路、三级接收放大电路和报警电路分别通过I/O针脚接入主控处理电路，由主控处理电路实现数据的采集处理和报警的输出。

电源转换电路通过DC/DC及LDO变换器将输入电源转为检测系统内各电路所需要的适配电压，各适配电压分别接入脉冲发射电路，接收控制电路，信号处理电路，主控处理电路和报警电路。

本实施例还公开了一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测方法，使用上述的检测系统，包括如下步骤：

步骤1，脉冲发射电路在主控处理电路的时序控制下，发射脉冲信号至检测线圈，检测线圈向空间发射电磁波（一次场），同时接收由于金属异物涡流效应而产生的电磁波（感应信号、二次场）；

步骤2，接收控制电路在主控处理电路的时序控制下，分时控制检测线圈的感应信号流入到信号处理电路的一级接收放大电路，起到模拟开关的作用；

步骤3，如图2所示，在信号处理电路内，感应信号（输入信号）首先经过一级接收放大电路放大n1倍，然后经过二阶低通滤波电路滤除工频干扰等杂波，继续经过二级接收积分差动放大电路进行积分放大n2倍，最后经过三级接收放大电路放大n3倍（输出信号）后输入至主控处理电路的AD采集器；主控处理电路通过AD采集三级接收放大电路的输出信号实现模拟信号的数字化采集。

步骤4，主控处理电路对感应信号进行数据处理，如果检测发现有金属异物，则通过报警电路显示报警结果，提示用户检查投入洗衣机内的衣物。

Claims (6)

1.一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，其特征在于：包括安置在洗衣机脱水桶外侧的检测线圈，脉冲发射电路与检测线圈电连接并向检测线圈发送脉冲信号，信号处理电路与检测线圈电连接并接收检测线圈发出的感应信号，接收控制电路与信号处理电路电连接并控制其是否接收检测线圈发出的感应信号，主控处理电路与上述脉冲发射电路电连接并向其发送脉冲发射时序，以便控制脉冲发射电路发射脉冲信号，主控处理电路与上述接收控制电路电连接并向其发送接收时序，以便通过接收控制电路控制信号处理电路接收感应信号，主控处理电路还与报警电路电连接并控制其发送报警信号，电源转换电路为检测系统内的各电路供电；信号处理电路包括依次电连接在一起的一级接收放大电路、二阶低通滤波电路、二级接收积分差动放大电路和三级接收放大电路，其中一级接收放大电路与检测线圈及接收控制电路电连接，三级接收放大电路与主控处理电路的AD采集器电连接。

2.根据权利要求1所述基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，其特征在于：检测线圈由数圈漆包线组成。

3.根据权利要求1所述基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，其特征在于：脉冲发射电路发射频率为1kHz-8kHz的脉冲信号。

4.根据权利要求1所述基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，其特征在于：脉冲发射电路、接收控制电路、三级接收放大电路和报警电路分别通过I/O针脚接入主控处理电路。

5.根据权利要求1所述基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测系统，其特征在于：电源转换电路通过DC/DC及LDO变换器将输入电源转为检测系统内各电路所需要的适配电压。

6.一种基于脉冲式电磁感应原理的洗衣机金属异物检测方法，使用上述权利要求1所述的检测系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，脉冲发射电路在主控处理电路的时序控制下，发射脉冲信号至检测线圈；

步骤2，接收控制电路在主控处理电路的时序控制下，分时控制检测线圈的感应信号流入到信号处理电路的一级接收放大电路；

步骤3，在信号处理电路内，感应信号首先经过一级接收放大电路放大n1倍，然后经过二阶低通滤波电路滤除包括工频干扰在内的杂波，继续经过二级接收积分差动放大电路进行积分放大n2倍，最后经过三级接收放大电路放大n3倍后输入至主控处理电路的AD采集器；

步骤4，主控处理电路对感应信号进行数据处理，如果检测发现有金属异物，则通过报警电路报警，提示用户检查投入洗衣机内的衣物。