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洗衣机里的隐藏计量学

信息来源:逸夫计量博物馆 发布日期:2025-10-02


洗衣机是现代家庭不可或缺的电器

能极大简化洗衣流程、提升生活便捷度

其关键在于水位传感器

今天

就让我们一起揭开它的神秘面纱

探寻背后的工作原理和技术奥秘

01

水位传感器:洗衣机的“智慧大脑”

水位传感器是洗衣机实现精准水位控制的关键部件,核心功能是实时检测洗衣机内部的水位高度,并将物理信息转化为电信号传递给控制系统,从而实现对水位的精准控制。

目前水位传感器可分为两类:

压力式水位传感器:通常带有一根细细的软管(气管),用于感知水压变化;

电子式水位传感器:可能没有明显的气管,通过感应水压变化来检测水位,且通常集成在主控制电路板上

02

工作原理:气压感应与电感谐振的巧妙结合

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洗衣机水位传感器的工作原理,核心在于气压感应和电感与LC并联谐振技术的结合。洗衣机外桶通常设有一个气室,该气室通过一根塑料管子与水位传感器连接。当桶内水位发生变化时,气室内部的压力大小随之变化。

水位传感器内部包含磁环、线圈(与电容组成组成LC电路)和膜片。当气压上升时,膜片会被吹起来,带动线圈在磁环中向上移动,从而改变电感的数值。根据并联谐振频率公式f = 1/2π√LC,电感量(L)的变化会导致谐振频率(f)的变化。具体表现为:水位越高,压力越大,电感量随之增加,谐振频率降低。

洗衣机电脑板负责检测这一谐振频率信号,并根据频率大小来判断水位高低。当检测到水位达到预设值时,电脑板会发出指令关闭进水阀,停止注水。

举例而言,假设我们设定洗衣机的水位为“中水位”。当洗衣机开始进水时,随着水位逐渐上升,气室内压力也随之增大,并通过塑料软管将压力传递到水位传感器,使传感器内部的膜片被吹起,带动线圈移动,改变电感数值与谐振频率。电脑板实时监控该频率,一旦确认达到目标,便立即切断进水,整个过程精准而高效。

03

技术演进:从传统到智能的跨越

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早期洗衣机主要采用浮球式水位传感器,通过带有浮球的容器来测量液体的体积。当容器内部液面升高时,浮球也随之上升,从而触发开关动作,以此来检测水位。这种传感器虽然结构简单、成本低廉,但存在诸多弊端:浮球易受污染或损坏,影响测量准确性;长期使用后,其表面与连接机构易积聚水垢与污垢,进一步导致传感器性能下降、寿命缩短。

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随着科技的不断进步,“电子式水位传感器”已成为现代洗衣机的主流。它们采用微电子技术和集成电路技术,内部集成了许多精密的元件和复杂的电路系统,不仅能够自动检测并调整水位,更具备高灵敏度、强抗干扰能力、高精度、稳定性好以及使用寿命等优势。部分高端洗衣机配备的智能感应技术,可实现对水位变化的精确感知与控制,为用户带来更加智能、便捷、高效的洗衣体验。

例如,基于MEMS(微机电系统)技术的压力传感器,集成压敏电阻惠斯通电桥,输出比例放大的电压信号,满量程精度达±0.25%以内。通过这种传感器检测得到的输出值与水位高度呈线性关系,信号可以直接被MCU采集并计算出精确的水位,大大提高了洗衣机水位控制的精准度与稳定性。

04

日常维护与故障排查

洗衣机水位传感器虽然是一个相对耐用的部件,但在长期使用过程中仍可能会因为老化、损坏、堵塞等原因,导致检测失准,出现洗衣机不进水、进水不止、水位异常等故障。 

为确保其正常工作,延长洗衣机的使用寿命,我们在日常生活中需要对洗衣机进行定期维护和保养:

●每次洗衣后,要及时清理洗衣机内筒和外桶,避免污垢堆积。

●定期检查水位传感器的连接软管是否有扭曲、堵塞或破损情况,如果发现问题,要及时进行修复或更换。

●避免洗衣机长期处于潮湿环境中,以防水位传感器因受潮而损坏。

若洗衣机出现水位控制故障,我们可依以下步骤进行排查:

●检查连接:首先是确认水位传感器的连接线路是否松动或断开。如果有问题,重新插拔连接线路。

●检查气路:检查连接水位传感器的气管是否堵塞或漏气,(可通过吹气判断)。如果发现气管有问题,及时更换。

●检查传感器:使用万用表等工具检测水位传感器的电阻值或电容值是否正常,与标准参数进行对比。若数值异常,说明水位传感器可能损坏,需予更换。

●检查控制板:若以上步骤均未解决问题,可能是洗衣机的控制板出现故障,建议联系专业维修人员进行检修。

洗衣机水位传感器这一小小的部件

蕴含着大大的智慧

它通过巧妙的设计和先进的技术

实现了对洗衣机水位的精准控制

为我们带来了高效、便捷、节水的洗衣体验

当你使用洗衣机时

不妨多留意一下这个隐藏在洗衣机内部的“计量专家”

感受科技为生活带来的美好改变