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洗衣機是全球范圍內廣泛使用的白色家電產品。近些年來,隨著水資源的緊缺以及市場對家電產品節能、環保性能要求的提高,特別是歐洲、北美地區對于家電產品節水指標已經進入立法程序,良好的節水性能已經成為了新一代智能、綠色洗衣機的重要技術發展趨勢。

節水的技術核心是要精確控制洗衣機筒中的水量,也意味著首先需要精確地測量液位高度。根據對全球若干主要制造商的客戶需求調查,對于液位測量的要求如下表:

在大多數的洗衣機設計中,液位測量是通過機械觸電開關或是壓控的LC振蕩器(依靠控制器檢測振蕩頻率的變化以感知液位高度)。根據敏芯微電子設計人員反復試驗與長期測量,大量數據表明上述兩種方法是無法適合于精確液位控制的應用。技術發展的趨勢亟需更高精度、更小分辨率、性能更加穩定的壓力傳感器的出現。

基于微機電技術(MEMS)的微型壓力傳感器,由于其具有良好的可靠性、精密的分辨率以及高精度的特點,在工業、汽車以及白色家電中獲得了廣泛的應用。將其應用于洗衣機的液位檢測,不僅相對于傳統的方法省去了若干外圍電路,降低了成本;同時它可以更加精確地測量液位;更進一步地,此方案可以同時提供靜態液位與動態液位信息,籍此可以實現更加智能化的水量控制,例如流量監測、注水放水速度監測、泄漏探測等多種功能。因此,MEMS微型壓力傳感器將成為未來新一代智能、節水、環保洗衣機中不可獲取的核心芯片。

壓力傳感器MSP10簡介MSP10系列微型硅壓力傳感器,是中國蘇州敏芯微電子技術有限公司(MEMSensing Microsystems Co., Ltd.)研發生產、具有自主知識產權、基于MEMS技術的新一代智能壓力傳感產品。它可以提供精確的、與外界感測壓力線性相關的電壓輸出。

MSP10系列微型硅壓力傳感器已經在內部完成了非線性及溫度補償,同時根據客戶需求,可提供數字或是模擬兩種輸出方式為用戶提供了靈活的使用方式,使用戶可以方便地設計與添加后續的A/D采樣電路或是更為復雜的算法程序

電容式

電容式液位開關是采用偵測液位變化時所引起的微小電容量(通常為PF)差值變化,并由專用的ADA電容檢測芯片進行信號處理(可以輸出多種信號通訊協議,如:IO,BCD, PWM,UART,IIC…),從而檢測出水位,并輸出信號到輸出端。

電容式液位檢測的最大優勢在于可以隔著任何介質檢測到容器內的水位或液體的變化,大大擴展了實際應用,同時有效避免了傳統液位檢測方式的穩定性、可靠性差的弊端。

在某些特殊領域不能檢測的問題,使用內置MCU雙核處理的ADA電容檢測芯片的電容式液位開關,就可以實現很多特殊控制功能,甚至實現更多的集成化、智能化水位檢測功能,諸如太陽能熱水器、咖啡壺等應用中掉電后的水位變化也能可靠檢測當前水位,電容式液位檢測是目前液位開關中最有優勢的檢測方法。

浮球開關

浮球液位開關是利用微動開關做接點輸出。當水平面以上揚線角度超過28°時,浮球液位開關內部的鋼珠會滾動壓到微動開關或脫離微動開關,使液位開關ON或OFF的接點信號輸出。

也有另一類浮球液位開關,利用水銀開關做接點輸出,當液位上升接觸浮球時,浮球以重錘為中心隨水位上升角度變化。當水面以上揚線角度超過10°時,液位開關便會有ON或OFF的接點信號輸出。

其主要特點:

1、使用微動開關做接點輸出,接點容量10A/250VAC可直接起動電機設備。

2、歐規(HAR)橡膠電纜,耐候性佳、價格低、使用壽命長。

3、構造簡單、不需保養、污水凈水皆可使用。

4、電纜線≦20米的長度皆可訂制。

電子式

電子式液位開關通過內置電子探頭對水位進行檢測,再由芯片對檢測到的信號進行處理,當判斷到有水時,芯片輸出高電平24V或5V等(PNP型或NPN型均可),當判斷到無水時,芯片輸出0V。高低電平的信號通過PLC或其它控制電路來讀取,并驅動水泵等用電器工作。

電子式液位開關可以橫向或豎向安裝。

當橫向安裝時,水位到達藍線就動作,且精度較高。產品豎向安裝時,水位到達紅線就動作,有一定的防波浪功能。電子式液位開關一般采用環氧樹脂封灌,密封防水,可長期浸在液體中,外部無機械活動部件,壽命長。右圖的BZ2401為普通型電子式液位開關,適用常溫水體環境。

壓力式

全自動洗衣機中一般采用的液位開關就是壓力式水位開關,它裝在

洗滌缸的上部,它有一根下端開口的氣管通到缸底,進水時管里的空氣被封閉在里面出不來,就形成比外界稍高的壓力。水位越高壓力越高,這樣根據壓力就可間接測知水位。而壓力的測量仍然用彈性元件,靠元件的變形帶動觸點完成通斷動作。這種測液位的方法叫做"靜壓法",在工業中用的不少。

浮球式

浮球式液位開關最大的特點是有一個帶桿的浮球,隨著液位的變化,浮球聯動的桿隨著變化,從而控制開關的閉合。工業上很早就利用浮子測量水塔中的水位了。

目前使用最廣泛的是發泡浮子式液位開關、因其安裝簡便、價格低廉、使用壽命長而受到歡迎。

水處理控制

在水處理中,液位控制往往關系到整個工藝的安全性、經濟性和可行性。

在一個水處理的工藝流程中,一般都有原水,中間水箱,產水箱,反洗水箱,甚至廢液箱等。體積有大有小,一般地,產水箱、原水箱等都會比較大,尤其在大型的生產線,這時在水箱中往往需要使用多個液位開關控制多個液位。每個液位對應不同的動作,常見的有泵的啟停,產水的啟停等。而有些水箱雖然很大,但是并不一定需要多個液位開關。

例如,在一個RO純水生產線上,使用RO濃水作為反洗水儲存在反洗水箱內。在反洗水箱中,液位開關只有一個,既低液位控制開關,用于檢測反洗時水箱中的水量,而不用檢測水箱是否滿溢。因為RO生產純水不停,濃水就不可以停止排放。而對于產品水箱,則需要設置低液位和高液位控制開關。高液位開關用于檢測水箱是否裝滿,是則停止產水;低液位開關用于監測在用水時,產品水箱內產水是否足夠,不足則需停止產水外送。

對于一些需要更精確控制液位的場合,還可以設置多個中液位控制開關,一般是在高低液位控制開關之間等距離分布設置。

超聲波開關

外貼式超聲波液位開關采用超聲波檢測技術,解決了傳統的液位開關的不足,不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側貼式超聲波液位開關利用超聲波在管壁介質中的余震信號,大幅度提高了穩定性和穿透性,可適用于多種材料的容器,包括:合金鋼、不銹鋼、塑料、玻璃及各種合成材料。目前國內技術較成熟的有:科林聲(北京)科技有限責任公司,對超聲方面比較專業。

外貼非接觸式超聲波液位開關提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容器物位測量的解決方案,將探頭緊貼于容器外側壁,不需要打孔,即可完成單點物位測量,這種技術不受介質壓力、溫度、泡沫、氣體、反射系數等因素的影響,所以適用于醫藥,石油,化工,電力,食品等行業的各類液體液位工程控制,對于有毒的、強腐蝕危險品液體的檢測,該產品更是理想的選擇,可滿足多種應用需求和適應各種惡劣環境。同時,具有極高可靠性,高穩定性。

主要技術參數

4..1量程規格:3m、5m、10m、20m、30m

顯示分辨率:0.2mm

短時間重復性:0.2mm

測量誤差:1‰

遷移量:±10 m

液晶屏顯示:6 位 LCD

4.2 供電 24V DC, ±15%,10W

4.3 接線形式 ● 四線制(兩根電源線、兩根信號線)

4.4 接口

模擬輸出:4~20mA,最大負載750Ω 通訊接口:RS-4854.5 外殼

結構:鑄鋁防護等級:IP65防爆標志:ExdIICT6 音叉式液位開關

●工作原理:

音叉式液位開關是一種新型的液位開關。它是利用音叉振動的原理設計制作的。它是在音叉液位開關的感應棒底座,透過壓電晶片驅動音叉棒,并且由另外一壓電晶片接受振動訊號,使振動訊號得以循環,并且使感應棒產生共振。當物料與感應棒接觸時,振動訊號逐漸變小,直到停止共振時,控制電路會輸出電氣接點信號。由于感應棒感度由前端向后座依次減弱的自然原理,所以當桶槽內物料與桶周圍向上堆積,觸及感應棒底座〈后部〉或排料時,均不會產生錯誤訊號。

簡單的說,音叉在壓電晶體激勵下產生機械振動,這種振動具有一定的頻率和振幅。當音叉被液體或固體浸沒時,音叉的振動頻率和振幅將發生變化。這個頻率變化由電子線路檢測出來并輸出一個開關量。

●適用范圍及特點

音叉液位開關是一種新型的液位開關。幾乎適用于所有液體介質,同時也適用于測量能自由流動的中等密度的固體粉末或顆粒。由于音叉液位開關基本沒有活動部件,機械磨損比較小,因此無需維護和調整,使用簡單方便。

另外,該液位開關采用國外的新技術和原裝進口芯片,具有使用壽命長、性能穩定、安全可靠等優點,以及適應性強(被測介質不同的電參數、密度對測量均不產生影響)、不需調校(無論測量何種介質都不需要現場調校)和免于維護等特點,廣泛應用于冶金、建材、化工、輕工、糧食等行業中物位的過程控制。

●主要技術參數:

叉體長度:128mm~200mm(必要時可做延長);

供電電壓:DC24V 或 AC220V50/60Hz;

工作溫度:-40~80℃(標準型)、-40~130℃(中溫型);

環境溫度:-20~70℃;

工作壓力:≤2.5MPa;

介質密度:≥ 0.7g/cm3(液體)、>0.1g/ cm3(固體);

輸出方式:AC220V/20mA,DC24V/0.5A;

功率消耗:1.5W(AC220V供電)、0.25W(DC24V供電);

過程連接:螺紋連接、法蘭連接(可以根據客戶要求選擇過程連接方式);

電氣接口:M20×1.5;

外殼防護:IP65;

防爆標志:Ex dⅡCT4

該液位開關的顯著特點是性能穩定可靠(不因液面的波動而引起誤動作),同時,它還具有無毒、耐腐蝕、安裝方便、使用壽命長等特點。

事實上,要生產出優的液位開關并不是一件很簡單的事。首先是選材,其次是是生產過程的工藝控制;差的液位開關普遍表現為位精度低,發泡浮球吸水率高,環氧樹脂絕緣耐壓性能差。

如果希望液位開關安裝后能可靠的工作,一定要挑選正規的廠家購買。