专利名称：一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种洗衣机水位自动控制系统，尤其涉及一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统及其方法。
背景技术：
采用洗衣机洗衣物时，用水将衣物浸透后，水位没过衣物即可；因为，洗衣机是利用衣物与洗衣机桶、衣物间、衣物与水之间的摩擦将衣物洗干净，如果水放过多，衣物之间不紧凑而导致摩擦减小，其洗涤效果反而不好，反之，如若水位没有没过衣物，衣物没有与水充分接触，造成衣物的干摩擦等情况，洗涤效果更是不佳，还会造成衣物的损坏。目前，部分洗衣机要求控制器能对衣物的重量和材质进行模糊判别；模糊检测方法实现基本如下通过两点分别接在控制电机正、反转的两个可控硅的输出点上，也即电机正、反转绕组的各一个端点。当MCU断开正、反转可控硅后，电机因惯性还会旋转，根据桶内衣物量和材质的不同，惯性大小也不同，表现出来就是旋转的圈数不一样，这一信息被MCU 读取，进行分析判定。该方法虽然可以实现控制，但是控制的效果不佳，很多情况都会误判， 如不同材料的差异及重量判断的误差，由于判断精度及控制精度的限制，该方法不可能实现‘水位没过衣物即可，达到最优洗涤状态’的设计初衷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够在水位没过衣物即停止进水，达到最优洗涤效果的洗衣机水位自动控制系统。对此，本发明提供一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统，包括 控制模块，用于实现洗衣机水位的自动控制；
水位检测模块，采用水位传感器实时检测水位状态，得到对应的水位变化量，并将水位变化量发送至控制模块；
进水量检测模块，采用流量传感器实时检测进水管处的进水流量，通过将进水流量累加得出进水量并发送至控制模块；
其中，所述控制模块包括比较单元，所述比较单元用于比较空筒水位变化量和装载衣物后的装载水位变化量，直到装载水位变化量等于空筒水位变化量，则停止进水。本发明对于水位和进水量的检测可以预先设定一个检测的固定时间，即在固定时间内检测水位变化量和进水变化量，通过进水变化量与水位变化量的比值便能够得知该时间段内对应的洗衣筒平均横截面积，如果洗衣筒是圆柱形的，则其横截面积是一个固定的数值；如果洗衣筒不是圆柱形的，在固定时间内，空筒的平均横截面积、水位变化量和进水变化量必然也是一一对应的；因此，在某一个时间段内，可以通过流量传感器和水位传感器计算出空筒的平均横截面积，反之，通过某一个时间段内空筒的平均横截面积和进水变化量，也可以推知其对应的水位变化量。所述固定时间可以根据实际需要进行设定，用于比较相同时间段内的水位变化量和进水变化量，本发明优选为10秒，这样的时间设定对水位变化量和进水变化量的检测都
非常准确。所述水位状态对应的水位变化量即在固定时间内水位上升的高度；采用流量传感器实时检测进水管处的进水流量，所述流量传感器可以设置在洗衣机进水阀处，通过将固定时间内的进水流量累积得出该时间段内的进水变化量并发送至控制模块；所述控制模块用于实现洗衣机水位的自动控制，详细的控制过程如下面所述。所述空筒水位变化量为空筒状态下，水位的变化数据；所述装载水位变化量为洗衣筒装载了衣物的状态下，水位的变化数据；在进水量相同的条件下，如果水还没有完全覆盖掉衣物，那么，衣物在被覆盖的过程中会产生排水，势必会造成水位的上升速度比空筒时的水位上升速度快；也就是说，衣物在刚好被水完全覆盖的时候，装载水位变化量大于空筒水位变化量的关系就会转变为装载水位变化量等于空筒水位变化量，因此，只要控制模块的比较单元比较空筒水位变化量和装载衣物后的装载水位变化量，即可以知道衣物是否已经完全被水覆盖，直到装载水位变化量等于空筒水位变化量时，则说明衣物已被完全覆盖， 停止进水。当洗衣机中没有衣物时，即洗衣筒为空筒状态下，设固定时间内进水量为 『^对应的洗衣机机筒平均横截面积为Sd，水位变化量为AA)，进水量同时也是进水的体
积，则空筒的进水变化量与洗衣机液面变化的关系为=AZ13=^。也就是说，空筒状态下，不管洗衣筒为圆柱体还是其他形状，某一个水位高度下， 该4的数据均为固定不变项，则进水变化量与水位变化量成正比，且为固定值。当洗衣机中有衣物时，假设固定时间内，进水量仍为^衣物体积为巧；在衣物还没有被水完全覆盖的情况下，已被水覆盖的衣物体积力·未被水覆盖的衣物体积为，即巧= + ,其中，厂2也为衣物的排水体积；这时，水位变化量表示为Ai1，则存在以下关系 Δ4= (UtQfS0o从上面两个不同状态下的关系公式可以看出，Aifl为固定值，不同规格的洗衣机只是与洗衣筒的大小有关，Δ4与衣物体积和进水量有关，并且在水没有完全覆盖衣物的时候，进水量一定的话，Δ4 —定大于。因为整个进水量检测和水位检测，是通过传感器由控制模块实时检测的，控制模块只需要判断，水位变化与是否一致，一致时即可判断为水位达到完全覆盖衣物， 此时洗涤效果最佳。与现有技术相比，本发明针对目前洗衣机水位模糊检测方法的不足，能够达到水位的精确判断，避免了现有技术中实际检测电路复杂的弊端，通过在洗衣机进水阀处加入流量传感器，控制模块检测洗衣机的进水变化量，通过控制模块判断出水位何时刚刚没过衣物，来实现洗衣机进水水位的自动控制，控制精准，使得洗衣机的水位与衣物状态关系达到最优，实现很好的洗涤效果。更为具体的，本发明的优点在于，能够应用控制模块精确控水位高度，控制水位高度与衣物达到很好的匹配，实现更好的洗衣效果，本方法算法简单，便于实际实现；而且，与现有技术的模糊控制洗衣机水位相比，引入流量传感器，却省掉了可控硅反馈电路，简化了程序，提高了控制精度。优选的，所述控制模块采用MCU实现对洗衣机水位的自动控制。本发明进一步采用上述技术方案，其优点在于，通过流量传感器检测洗衣机中加入水的进水量，通过水位传感器实时检测洗衣机内水位的变化，采用MCU计算出水位变化量与进水变化量的关系，判断水位何时刚刚没过衣物，以实现对水位与衣物关系的精确控制。优选的，所述进水量检测模块采用单片机累加进水流量，得到进水量并发送至控制模块。其中，所述进水流量是实时的检测到的进水数据，通过将固定时间内的实时数据累加，便可以得到该时间段内总计的进水量。本发明进一步采用上述技术方案，其优点在于，引入了流量传感器，并通过其与单片机的配合，可以检测洗衣机中实际的水量注入体积，即进水变化量，采用水位传感器检验水位的实时变化量，如果衣物被水完全覆盖后，装载水位变化量与空桶水位变化量是相同的，这样就表示水位已经完全把衣物覆盖，停止进水。上述描述了基于进水流量检验来判断洗衣机进水过程中，进水水位应该的高低状态，以实现水位刚刚覆盖衣物的目的，本发明还提供一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法，包括如下步骤
空筒水位变化检测步骤，空筒状态下，采用流量传感器实时检测进水变化量，采用水位传感器实时检测水位状态，得到固定时间内的空筒水位变化量，以其空筒水位变化量作为不同水位高度下的水位变化标准量；
装载水位变化检测步骤，采用流量传感器实时检测装载衣物后的装载水位量，并采用水位传感器实时检测装载衣物后的装载水位状态，得到固定时间内的装载水位变化量； 判断步骤，比较装载水位变化量是否大于水位变化标准值，直到否，则停止进水。本方法通过进水变化量量、装载水位变化量及空筒水位变化量来判断洗衣机中水位与衣物的关系，进而达到水位没过衣物即可，达到最优洗涤状态的效果，该方法简单可行。本发明的优点在于，引入了流量传感器，可以检测洗衣机中实际的水量注入体积，即检测实际的进水变化量，并采用水位传感器检验水位变化量，如果衣物被水完全覆盖后，装载水位变化量与空筒水位变化量是相同的，这是就可以判定水位已经把衣物完全覆盖，停止进水。即使，洗衣筒不是规整圆柱体，通过水位传感器和流量传感器的检测，也能够得出不同水位高度时，水位上升固定值所需要的进水变化量A^)，实际应用中，采用水位传感器
检验水位高度，此Aifl则表示空桶水位变化量；另一方面，当衣物排水体积较小时，即衣物
的数量较少，此时很小，那么，要求的精度也会较高，采用水位传感器可以实现水位变
化量的精确检测，其误差在20mm内，甚至能够更为精确，该误差只是某一时刻水位高度的误差，而由于水位变化量是在某一个时间段内，其终止时间的水位减去起始时间的水位，也就是说，终止时间和起始时间的误差是一样的，可以抵消掉，因此，对于水位变化量的判断是非常精确的，本发明对于衣物体积过小的情况也能够精确实现对水位的自动控制。优选地，所述固定时间为10秒。也就是说，每隔10秒的固定时间，便比较一下装载水位变化量是否大于空筒水位变化量，直到否，则说明水位已经完全覆盖衣物，停止进水，能够实现水位恰好没过衣服即停止进水的目的。优选地，所述进水管的进水方式采用喷淋进水、旋转进水或者间断性进水方式。现有技术中，还存在一个问题，即当衣物整体密度过轻时，衣物可能会漂浮在水面上，经过充分的洗涤，衣物才与水充分接触，这种情况会对模糊判断的洗衣方法造成很大的影响，衣物与水充分接触的时候，已经浪费了较多的能源和水。针对该问题，本发明所述进水管的进水方式采用喷淋进水、旋转进水或者间断性进水方式，通过改变洗衣机的进水方式，保证了进水过程中，水与衣物是完全接触的，因此即使衣物整体密度较轻也不会影响其对水位的自动控制。优选地，所述流量传感器输出数字脉冲信号输出至控制模块，通过控制模块检测脉冲个数，进而判断进水流量的大小。本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够通过流量传感器实现进水变化量的检测，本发明选用一种输出数字脉冲信号的流量传感器，控制模块检测脉冲个数，判断进水流量的大小，再采用单片机进行累加计算；通过水位传感器检测洗衣机内部水位变化量，水位传感器可以根据不同水位高度，输出不同的模拟或者数字信号，由控制模块进行检测，计算出此时的真实水位高度；控制模块通过对水位高度与进水量的关系，判断出此时水位与衣物的关系，达到对水位高度的自动精确控制，实现更好的洗涤效果。
图1是本发明一种实施例的结构示意图2是本发明一种实施例的空筒和装载衣物的进水变化量关系示意图； 图3是本发明一种实施例的控制模块工作流程图； 图4是本发明另一种实施例的控制模块工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明 实施例1
如图1所示，本例提供一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统，包括 控制模块，用于实现洗衣机水位的自动控制；
水位检测模块，采用水位传感器实时检测水位状态，得到对应的水位变化量，并将水位变化量发送至控制模块；
进水量检测模块，采用流量传感器实时检测进水管处的进水流量，通过将进水流量累加得出进水量并发送至控制模块；
其中，所述控制模块包括比较单元，所述比较单元用于比较空筒水位变化量和装载衣物后的装载水位变化量，直到装载水位变化量等于空筒水位变化量，则停止进水。
本例对于水位和进水量的检测可以预先设定一个检测的固定时间，即在固定时间内检测水位变化量和进水变化量，通过进水变化量与水位变化量的比值便能够得知该时间段内对应的洗衣筒平均横截面积，如果洗衣筒是圆柱形的，则其横截面积是一个固定的数值；如果洗衣筒不是圆柱形的，在固定时间内，空筒的平均横截面积、水位变化量和进水变化量必然也是一一对应的；因此，在某一个时间段内，可以通过流量传感器和水位传感器计算出空筒的平均横截面积，反之，通过某一个时间段内空筒的平均横截面积和进水变化量， 也可以推知其对应的水位变化量。所述固定时间可以根据实际需要进行设定，用于判断相同时间段内的水位变化量和进水变化量的关系，同时可以得知，该时间段内洗衣筒的平均横截面积，本例优选为10 秒，这样的时间设定对水位变化量和进水变化量的检测都非常准确。所述水位状态对应有水位变化量，所述水位变化量即在固定时间内水位上升的高度；采用流量传感器实时检测进水管处的进水流量，所述流量传感器可以设置在洗衣机进水阀处，通过将固定时间内的进水流量累加得出该时间段内的进水变化量并发送至控制模块；所述控制模块用于实现洗衣机水位的自动控制，详细的控制过程如下面所述。所述空筒水位变化量为空筒状态下，水位的变化数据；所述装载水位变化量为洗衣筒装载了衣物的状态下，水位的变化数据；在进水量相同的条件下，如果水还没有完全覆盖掉衣物，那么，衣物在被覆盖的过程中会产生排水，产生排水体积，势必会造成水位的上升速度比空筒时的水位上升速度快；也就是说，衣物在刚好被水完全覆盖的时候，装载水位变化量大于空筒水位变化量的关系就会转变为装载水位变化量等于空筒水位变化量，因此，只要控制模块的比较单元比较空筒水位变化量和装载衣物后的装载水位变化量，即可以知道衣物是否已经完全被水覆盖，直到装载水位变化量等于空筒水位变化量时，则说明衣物已被完全覆盖，停止进水。当洗衣机中没有衣物时，即洗衣筒为空筒状态下，设固定时间内进水量为G，对应的洗衣机机筒平均横截面积为各，水位变化量为Δ4 ,进水量同时也是进水的体积，则空筒的进水变化量与洗衣机液面变化的关系为^4=%/ 。也就是说，空筒状态下，不管洗衣筒为圆柱体还是其他形状，某一个水位高度下， 该孓的数据均为固定不变项，则进水变化量与水位变化量成正比，且为固定值。当洗衣机中有衣物时，假设固定时间内，进水量仍为％，衣物体积为巧；在衣物还没有被水完全覆盖的情况下，已被水覆盖的衣物体积为G，未被水覆盖的衣物体积为g， 即巧= + ,其中， 也为衣物的排水体积；这时，水位变化量表示为，则存在以下关系AZ1=从上面两个不同状态下的关系公式可以看出，Δ;*固定值，不同规格的洗衣机只是与洗衣筒的大小有关，Ai1与衣物体积和进水量有关，并且在水没有完全覆盖衣物的时候，—定大于，具体的示意图如图2所示。因为整个进水量检测和水位检测，是通过传感器由控制模块实时检测的，控制模块只需要判断，水位变化Ai1与Δ4是否一致，一致时即可判断为水位达到完全覆盖衣物， 此时洗涤效果最佳。与现有技术相比，本例针对目前洗衣机水位模糊检测方法的不足，能够达到水位的精确判断，避免了现有技术中实际检测电路复杂的弊端，通过在洗衣机进水阀处加入流量传感器，控制模块检测洗衣机的进水变化量，通过控制模块判断出水位何时刚刚没过衣物，来实现洗衣机进水水位的自动控制，控制精准，使得洗衣机的水位与衣物状态关系达到最优，实现很好的洗涤效果。更为具体的，本例的优点在于，能够应用控制模块精确控水位高度，控制水位高度与衣物达到很好的匹配，实现更好的洗衣效果，本方法算法简单，便于实现；而且，与现有技术的模糊控制洗衣机水位相比，本发明引入流量传感器，省掉了可控硅反馈电路，简化了程序，提高了控制精度。实施例2
与实施例1不同的是，本例所述控制模块采用MCU实现对洗衣机水位的自动控制。本例进一步采用上述技术方案，其优点在于，通过流量传感器检测洗衣机中加入水的进水量，通过水位传感器实时检测洗衣机内水位的变化，采用MCU计算出水位变化量与进水变化量的关系，判断水位何时刚刚没过衣物，以实现对水位与衣物关系的精确控制。实施例3
与实施例2不同的是，本例所述进水量检测模块采用单片机累加进水流量，得到进水量并发送至控制模块。其中，所述进水流量是实时的检测到的进水数据，通过将固定时间内的实时数据累加，便可以得到该时间段内总计的进水量。本例进一步采用上述技术方案，其优点在于，引入了流量传感器，并通过其与单片机的配合，可以检测洗衣机中实际的水量注入体积，即进水变化量，采用水位传感器检验水位的实时变化量，如果衣物被水完全覆盖后，装载水位变化量与空桶水位变化量是相同的， 这样就表示水位已经完全把衣物覆盖，停止进水。实施例4:
上述实施例描述了基于进水流量检验来判断洗衣机进水过程中，进水水位应该的高低状态，以实现水位刚刚覆盖衣物的目的，本例还提供一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法，包括如下步骤
空筒水位变化检测步骤，空筒状态下，采用流量传感器实时检测进水变化量，采用水位传感器实时检测水位状态，得到固定时间内的空筒水位变化量，以其空筒水位变化量作为不同水位高度下的水位变化标准量；
装载水位变化检测步骤，采用流量传感器实时检测装载衣物后的装载水位量，并采用水位传感器实时检测装载衣物后的装载水位状态，得到固定时间内的装载水位变化量； 判断步骤，比较装载水位变化量是否大于水位变化标准值，直到否，则停止进水。本方法通过进水变化量量、装载水位变化量及空筒水位变化量来判断洗衣机中水位与衣物的关系，进而达到水位没过衣物即可，达到最优洗涤状态的效果，该方法简单可行。本例的优点在于，引入了流量传感器，可以检测洗衣机中实际的水量注入体积，即检测实际的进水变化量，并采用水位传感器检验水位变化量，如果衣物被水完全覆盖后， 装载水位变化量与空筒水位变化量是相同的，这是就可以判定水位已经把衣物完全覆盖， 停止进水，其中，控制模块的工作流程图如图3所示。即使，洗衣筒不是规整圆柱体，通过水位传感器和流量传感器的检测，也能够得出不同水位高度时，水位上升固定值所需要的进水变化量，实际应用中，采用水位传感器
检验水位高度，此则表示空桶水位变化量；另一方面，当衣物排水体积较小时，即衣物
的数量较少，此时ΔΑ)很小，那么，要求的精度也会较高，采用水位传感器可以实现水位变
化量的精确检测，其误差在20mm内，甚至能够更为精确，该误差只是某一时刻水位高度的误差，而由于水位变化量是在某一个时间段内，其终止时间的水位减去起始时间的水位，也就是说，终止时间和起始时间的误差是一样的，可以抵消掉，因此，对于水位变化量的判断是非常精确的，本例对于衣物体积过小的情况也能够精确实现对水位的自动控制。实施例5
与实施例4不同的是，本例所述固定时间为10秒。也就是说，每隔10秒的固定时间，便比较一下装载水位变化量是否大于空筒水位变化量，直到否，则说明水位已经完全覆盖衣物，停止进水，能够实现水位恰好没过衣服即停止进水的目的。实施例6
与实施例4不同的是，本例所述进水管的进水方式采用喷淋进水、旋转进水或者间断性进水方式。现有技术中，还存在一个问题，即当衣物整体密度过轻时，衣物可能会漂浮在水面上，经过充分的洗涤，衣物才与水充分接触，这种情况会对模糊判断的洗衣方法造成很大的影响，衣物与水充分接触的时候，已经浪费了较多的能源和水。针对该问题，本例所述进水管的进水方式采用喷淋进水、旋转进水或者间断性进水方式，通过改变洗衣机的进水方式，保证了进水过程中，水与衣物是完全接触的，因此即使衣物整体密度较轻也不会影响其对水位的自动控制。本例也适用于实施例5所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法。实施例7:
与实施例4不同的是，本例所述流量传感器输出数字脉冲信号输出至控制模块，通过控制模块检测脉冲个数，进而判断进水流量的大小。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够通过流量传感器实现进水变化量的检测，本例选用一种输出数字脉冲信号的流量传感器，控制模块检测脉冲个数，判断进水流量的大小，再采用单片机进行累加计算；通过水位传感器检测洗衣机内部水位变化量， 水位传感器可以根据不同水位高度，输出不同的模拟或者数字信号，由控制模块进行检测， 计算出此时的真实水位高度；控制模块通过对水位高度与进水量的关系，判断出此时水位与衣物的关系，达到对水位高度的自动精确控制，实现更好的洗涤效果。本例也适用于实施例5所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统，其特征在于，包括控制模块，用于实现洗衣机水位的自动控制；水位检测模块，采用水位传感器实时检测水位状态，得到对应的水位变化量，并将水位变化量发送至控制模块；进水量检测模块，采用流量传感器实时检测进水管处的进水流量，通过将进水流量累加得出进水量并发送至控制模块；其中，所述控制模块包括比较单元，所述比较单元用于比较空筒水位变化量和装载衣物后的装载水位变化量，直到装载水位变化量等于空筒水位变化量，则停止进水。
2.根据权利要求1所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统，其特征在于， 所述控制模块采用MCU实现对洗衣机水位的自动控制。
3.根据权利要求1或2所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统，其特征在于，所述进水量检测模块采用单片机累加进水流量，得到进水量并发送至控制模块。
4.一种采用权利要求1所述基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法，其特征在于，包括如下步骤空筒水位变化检测步骤，空筒状态下，采用流量传感器实时检测进水变化量，采用水位传感器实时检测水位状态，得到固定时间内的空筒水位变化量，以其空筒水位变化量作为不同水位高度下的水位变化标准量；装载水位变化检测步骤，采用流量传感器实时检测装载衣物后的装载水位量，并采用水位传感器实时检测装载衣物后的装载水位状态，得到固定时间内的装载水位变化量；判断步骤，比较装载水位变化量是否大于水位变化标准值，直到否，则停止进水。
5.根据权利要求4所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法，其特征在于，所述固定时间为10秒。
6.根据权利要求4或5所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法，其特征在于，所述进水管的进水方式采用喷淋进水、旋转进水或者间断性进水方式。
7.根据权利要求4或5所述的基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统的方法，其特征在于，所述流量传感器输出数字脉冲信号输出至控制模块，通过控制模块检测脉冲个数，进而判断进水流量的大小。
全文摘要
本发明提供一种基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统及其方法，所述基于进水量检测的洗衣机水位自动控制系统包括控制模块，用于实现洗衣机水位的自动控制；水位检测模块，采用水位传感器实时检测水位状态，得到对应的水位变化量，并将水位变化量发送至控制模块；进水量检测模块，采用流量传感器实时检测进水管处的进水流量，通过将进水流量累加得出进水量并发送至控制模块；其中，所述控制模块包括比较单元，所述比较单元用于比较空筒水位变化量和装载衣物后的装载水位变化量，直到装载水位变化量等于空筒水位变化量，则停止进水，本发明能够采用控制模块精确控水位高度，使水位覆盖衣物后自行停止进水，洗涤效果好，控制精度高。
文档编号D06F39/08GK102560978SQ20121003802
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者吴志明 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司