濁度是由水中的懸浮顆粒引起的，懸浮顆粒會漫反射入射光，通常采用90度那個方向的散射光做為測試信號，這樣測試出來的單位稱為4:;。散射光與濁度符合多段線性關系，因此傳感器需要多點標定。而且光源強度和溫度變化均會影響測量結果的準確性。經(jīng)多次實驗研究和理論推算，發(fā)現(xiàn)散射光與透射光的比值與濁度符合線性關系。本傳感器采用散射光與透射光比值代替單純的散射光測量濁度，傳感器的準確度、可靠性提高，維護更加簡單，抗污性增強。

如今,全自動洗衣機與已走進千家萬戶，其功能也越來越多，花樣不斷翻新。判斷洗衣機性能的參數(shù)已經(jīng)不再是最基本的洗凈比、能耗以及耗水量等指標。通常是用戶根據(jù)經(jīng)驗設置洗衣機的洗滌時間和漂洗次數(shù)，要讓洗衣機自動處理，通常會優(yōu)先滿足洗凈比的要求，而對能耗和耗水量的考慮則較少,造成水電的浪費。

采用濁度傳感器測量衣物的污濁程度，是一個比較可行的方法，通過判斷污濁程度，確定的洗滌時間和漂洗次數(shù)，可以用較少的能耗和耗水量獲得滿足要求的洗凈比。

濁度傳感器是一種專門用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于洗衣機、洗碗機等產(chǎn)品的水污濁程度的測量。通過測量水的污濁程度來判斷所洗物品潔凈程度，從而確定的冼滌時間。

該傳感器的工作原理是:傳感器內(nèi)部是一個IR958與PT958封裝的紅外線對管(如下圖所示)，當光線穿過一定量的水時，光線的透過量取決于該水的污濁程度，水越污濁，透過的光就越少。光接收端把透過的光強度轉(zhuǎn)換為對應的電流大小，透過的光多，電流大，反之透過的光少，電流小。通過測量接收端電流的大小，就可以計算出水的污濁程度。濁度傳感器內(nèi)部原理如圖1所示(虛線框內(nèi)為濁度傳感器內(nèi)部)。

濁度電流信號經(jīng)過電阻R1轉(zhuǎn)換為0 V~5 V電壓信號，利用A/D轉(zhuǎn)換器進行采樣處理，單片機就可以獲知當前水的污濁度。濁度傳感器有3個引腳，按照圖1電路連接就可以實現(xiàn)水濁度的測量。實際使用時需要通過實驗獲得衣物污濁程度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。洗衣機硬件框圖如圖2所示。

按鍵、顯示、負載驅(qū)動、輸人水位門開關信號等均為常規(guī)電路，與單片機的相應端口連接即可。負載通常用可控硅驅(qū)動。通訊接口采用單片機具有的UART接口，可以連接其他外部設備，是備用接口。這里介紹帶有濁度傳感器的洗衣機，通過濁度傳感器檢測當前衣物的臟污程度來確定衣物的洗滌時間和漂洗次數(shù)，以達到既洗凈衣物，又節(jié)省水電的目的。圖2中，濁度傳感器連接單片機的A/D輸入接口，信號直接連接即可，也可在中間串聯(lián)一只1 kΩ的電阻，并聯(lián)一只0.1μF的電容進行濾波。

4 軟件設計

為了檢測衣物的污濁程度，采用如下特殊處理過程:首先讓洗衣機洗滌60s，然后停止洗滌，等待15s,讓水平靜，水中氣泡揮發(fā)以減少氣泡的影響，然后進行污濁度檢測。根據(jù)表1數(shù)據(jù)確定洗滌時間。表中數(shù)據(jù)實際分成了3部分，每部分采用不同的洗滌電機轉(zhuǎn)停比，以獲得更好的洗凈效果，表中1項和2項采用較低的轉(zhuǎn)停比，6~8項采用較高的轉(zhuǎn)停比，中間項則采用標準的轉(zhuǎn)停比。洗衣機完成洗滌過程，排水脫水后，再進水漂洗。漂洗結束后，等待15s，檢測漂洗水的污濁程度,并結合洗滌水的污濁程度進行判定，判定方法如下:如果洗滌水污濁程度低(符合表1中的1和2兩項)，漂洗水基本無污濁(滿足1項)，則可以認為無需繼續(xù)漂洗。洗衣機脫水后完成整個洗衣過程。否則繼續(xù)漂洗。檢測流程如圖3所示。

通常最多漂洗3次，如果3次仍然認為有污濁。也不再漂洗，直接結束，由用戶處理。對濁度傳感器輸出信號的采樣和處理，采用了下面的方法:連續(xù)采樣20 ms(采樣10個數(shù)據(jù))，累加取平均,得到數(shù)據(jù)作為一個結果，連續(xù)獲得64個這樣的數(shù)據(jù)，累加后取平均值作為最終結果。數(shù)據(jù)采樣處理過程可以在2 ms中斷中進行，這樣可以在20 ms均勻間隔采樣。實際采樣時，可以只在需要進行采樣處理時進行。

另外，上述結果是在衣物不掉色的情況下獲得的，對于掉顏色的衣物，需要分開洗滌，并且不選擇污濁度判斷功能。