王曉楠 施清清 周伯儒 賴宏偉

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

目前，全自動洗衣機逐漸的成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚募矣秒娖?，而在使用洗衣機的過程中可能會出現(xiàn)的各種故障影響客戶使用及體驗效果，其中溢水故障為一種常見的故障模式。溢水故障主要是為了防止用戶在使用洗衣機過程中，出現(xiàn)因進(jìn)水不止導(dǎo)致水流出洗衣機筒體，造成水泡到其它家用物品影響用戶體驗及造成財產(chǎn)損失。全自動洗衣機一般采用液位傳感器對進(jìn)水量進(jìn)行檢測，液位傳感器又叫做液位開關(guān)，起到檢測洗衣機進(jìn)水量及排水量作用，進(jìn)而控制洗衣機的進(jìn)水與排水動作，屬于洗衣機的關(guān)鍵零部件。一旦液位傳感器檢測不準(zhǔn)確或失效將導(dǎo)致進(jìn)水量錯誤，造成洗衣不凈、浪費水資源，嚴(yán)重時將導(dǎo)致水溢流出洗衣機筒體，造成較為嚴(yán)重后果。

1 故障案例及分析

某款試制全自動波輪洗衣機在測試性能的過程中，偶發(fā)性出現(xiàn)溢水故障報警，但查看報警時實際水位未達(dá)到溢水水位。溢水故障原因為控制系統(tǒng)接收到液位傳感器的水位達(dá)到設(shè)定的報警水位，現(xiàn)場核實報故障時整機實際水位距離設(shè)定的溢水水位有約5 cm距離，核實實驗設(shè)置最大進(jìn)水量60 L，實際流量計檢測到的進(jìn)水量59.6～60 L，未達(dá)到溢水條件。為明確造成故障原因，分別對控制系統(tǒng)的軟、硬件以及液位傳感器進(jìn)行排查。

1.1 主控板硬件排查

為排查是否為主控板異常原因?qū)е抡`報警，首先更換正常使用的監(jiān)控主控板進(jìn)行復(fù)核，仍會出現(xiàn)溢水故障。主控板上影響到液位傳感器輸入電壓的只有穩(wěn)壓塊，穩(wěn)壓塊的輸出電壓范圍在5.1 V到5.5 V，實測出現(xiàn)故障時輸出電壓為5.35 V，穩(wěn)壓塊無異常。模擬穩(wěn)壓塊輸出值上下限時，液位傳感器對采樣的頻率偏差只有20 Hz，而液位傳感器的波動允差帶為0.4 kHz，故不會因電壓波動導(dǎo)致故障，排除主板本身元器件差異問題。

1.2 主控板軟件程序排查

對整機運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)故障時主控板收到的水位頻率已超出溢水設(shè)定頻率值，程序判定無異常。整機在運行到t1時檢測到水位偏高，執(zhí)行打開排水閥后檢測到水位正常，關(guān)閉排水閥繼續(xù)運行；運行到t2時再次檢測到水位偏高，觸發(fā)溢水故障報警，符合邏輯設(shè)定。以上監(jiān)控數(shù)據(jù)表明，液位傳感器反饋的頻率值確實輸出了超出溢水保護(hù)設(shè)定頻率值的信號，達(dá)到了控制器報溢水保護(hù)故障的條件。

1.3 液位傳感器排查

1.3.1 液位傳感器工作原理

全自動波輪洗衣機將液位傳感器安裝在洗衣機產(chǎn)品的箱體頂部，液位傳感器是通過氣管與洗衣機外筒通氣室連接，能夠?qū)崟r監(jiān)測氣管內(nèi)空氣壓力，并把壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，實時反饋給控制系統(tǒng)，對照轉(zhuǎn)換成水位信息的檢測器件。洗衣機用液位傳感器普遍使用機械式，主要由殼體、彈簧座、磁芯、調(diào)壓簧、膜片、壓力彈簧等器件組成。

全自動波輪洗衣機的外筒通氣室與液位傳感器的氣管連接，當(dāng)筒內(nèi)注水時，通氣室內(nèi)水位逐漸上升，氣管內(nèi)壓力隨之逐步上升，液位傳感器內(nèi)的膜片隨壓力升高產(chǎn)生形變，進(jìn)而壓縮壓力彈簧產(chǎn)生壓力信號，示意圖1。壓力信號與水位信號存在對應(yīng)性，當(dāng)壓力達(dá)到一定值表示水位達(dá)到設(shè)定位置，信號傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)后停止進(jìn)水。當(dāng)水位下降后，液位傳感器氣管內(nèi)壓力減小，彈簧逐漸復(fù)位，當(dāng)下降到設(shè)定水位時，控制系統(tǒng)接收到信號后可控制洗衣機進(jìn)行下一步動作。當(dāng)液位傳感器感應(yīng)水位出現(xiàn)偏差時，如控制系統(tǒng)接收到液位達(dá)到溢水水位時，洗衣機會出現(xiàn)溢水故障。

圖1 液位傳感器控制示意圖

1.3.2 液位傳感器故障件復(fù)核

出現(xiàn)溢水故障的整機使用的液位傳感器，對故障單體復(fù)核發(fā)現(xiàn)各檔位的頻率值均符合技術(shù)要求，可排除液位傳感器本身故障。

1.4 實驗環(huán)境排查

鑒于故障機液位傳感器各項參數(shù)均符合圖紙要求，為了查明液位傳感器輸出異常信號的原因，我們對實驗環(huán)境進(jìn)行了排查。發(fā)現(xiàn)性能測試臺其他臺位上（洗衣機性能臺可同時測試多臺洗衣機）正在測試性能的滾筒洗衣機在脫水狀態(tài)時，會出現(xiàn)由低至高、再由高到底的轉(zhuǎn)速變化，從而產(chǎn)生頻率不斷變化的振動激勵，帶動地面進(jìn)行振動（實驗室地面進(jìn)行保溫處理，非實心地面）。由于波輪洗衣機自身質(zhì)量較輕，受振動激勵后機身亦同步產(chǎn)生振動，液位傳感器感受壓力變化的關(guān)鍵部件壓力彈簧與振動激勵產(chǎn)生共振，從而輸出異常液位信號。通過查看實驗室監(jiān)控錄像，發(fā)現(xiàn)每次出現(xiàn)異常液位數(shù)據(jù)時，故障機旁邊的滾筒洗衣機則處于脫水模式。

為了進(jìn)一步監(jiān)控振動干擾對液位傳感器影響，將出現(xiàn)過故障的整機分別在性能試驗臺、可靠性試驗臺（模擬客戶安裝的實心地面）進(jìn)行測試，并監(jiān)控水位頻率。通過對比測試，整機在性能臺位測試時，在旁邊滾筒洗衣機未脫水情況下液位傳感器頻率值相對穩(wěn)定且不會出現(xiàn)溢水故障，但滾筒洗衣機脫水時頻率會出現(xiàn)急劇跳動，測試20次出現(xiàn)1次溢水故障，截取部分典型數(shù)據(jù)曲線如圖2。整機在可靠性試驗臺測試時，無論周邊洗衣機是否進(jìn)行脫水，液位傳感器頻率均穩(wěn)定，測試20次不會出現(xiàn)溢水故障，截取部分典型數(shù)據(jù)曲線如圖3。

圖2 性能試驗臺測試水位頻率曲線

圖3 可靠性試驗臺測試頻率曲線

2 分析小結(jié)

綜上，本次全自動波輪洗衣機在實驗室測試性能時出現(xiàn)的偶發(fā)性溢水故障，經(jīng)分析及實驗復(fù)現(xiàn)確認(rèn)非整機實際故障，屬于測試環(huán)境有振動激勵導(dǎo)致液位傳感器感應(yīng)水位不準(zhǔn)確的誤報警，暴露出整機抗環(huán)境擾動能力差的問題，需優(yōu)化解決。同時在新品洗衣機測試過程中，除了常規(guī)條件測試外，需模擬售后各種使用條件引入不同的環(huán)境干擾，提早發(fā)現(xiàn)各種可能出現(xiàn)的故障類型，并予以整改。

3 預(yù)防改善

3.1 邏輯優(yōu)化

整機報溢水故障增加防干擾判定邏輯，原檢測方案為t時間內(nèi)第一次有1 s監(jiān)測到超出溢水頻率，執(zhí)行排水動作到正常水位，再有一次1 s檢測到超出溢水頻率即報溢水故障。優(yōu)化后在t時間內(nèi)需要連續(xù)5 s檢測達(dá)到超出溢水頻率，執(zhí)行排水操作到正常水位，再有一次5 s連續(xù)檢測到超出溢水頻率即報溢水故障，如是不連續(xù)超出溢水頻率則清零進(jìn)行下一次檢測。

3.2 液位傳感器單體檢驗方法優(yōu)化

液位傳感器原入廠檢驗方位為使用氣壓泵，將壓力控制在恒定狀態(tài)進(jìn)行檢測，而實際使用條件整機洗衣過程存在晃動導(dǎo)致液面波動，壓力存在一定的波動范圍，原入廠檢驗方式存在波動范圍大而無法檢出的漏洞，調(diào)整入廠檢驗方式為使用整機按正常進(jìn)水帶負(fù)載方式，模擬實際使用環(huán)境進(jìn)行檢驗。

4 結(jié)語

為了提高全自動洗衣機的抗干擾能力，防止出現(xiàn)因假故障導(dǎo)致的用戶使用不便，提高用戶使用滿意度及市場競爭力，可在產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取以下措施：

1）在開發(fā)階段對各種故障代碼進(jìn)行全面分析，確認(rèn)報警閥值，以及使用中的自身波動因素、環(huán)境擾動因素等，制定抗干擾措施。

2）零部件檢驗結(jié)合實際使用環(huán)境，制定可靠檢驗手段，防止因零部件波動導(dǎo)致整機故障。

3）完善測試方法，根據(jù)產(chǎn)品特點及使用條件，引入環(huán)境干擾因素對整機進(jìn)行惡劣條件工況測試，提前發(fā)現(xiàn)問題并予以優(yōu)化解決。