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家用電器中的液位與位置感測需求

家用電器感測應用會依設備結構產生不同的液位、位置與機構狀態偵測需求。例如咖啡機需要判斷抽離式水箱低水位,除濕機需要偵測集水箱高水位,智慧馬桶與製冰機可能需要高低水位控制,加濕器則著重低水位或缺水偵測;洗衣機與烘乾機還可能需要確認門蓋、門體或水箱位置。不同設備無法使用單一感測方式概括,需要依水箱結構、液位點、浮球移動方式、磁鐵位置及電氣條件分別評估。

咖啡機:抽離式水箱低水位偵測

■ 家用咖啡機與部分全自動咖啡機採用可抽離式水箱。設備使用過程中需要掌握水箱內是否仍有足夠水量,當水位下降至設定位置時,可提供低水位訊號,讓控制系統進行缺水提示或執行相關控制。

■ 針對這類抽離式水箱,可依設備結構採用側裝浮球搭配機身側磁感應接近開關。側裝浮球安裝於水箱側邊,隨液位下降改變位置;當浮球內的磁鐵移動至設定位置時,由安裝於咖啡機機身內側的磁感應接近開關進行感應,判斷水箱是否已到達低水位。

■ 這類結構可讓浮球隨水箱一起抽出,而感測元件保留於設備機身內。實際設計需確認水箱壁厚、浮球活動範圍、磁鐵方向、感應距離、安裝公差,以及水箱裝回機身後的相對位置。

除濕機:抽離式集水箱高水位偵測

■ 除濕機運轉時產生的冷凝水會持續流入集水箱,因此需要在液位上升至設定位置時進行高水位偵測,提供滿水提示或停止相關運轉程序所需的控制訊號。

■ 常見的抽離式集水箱可採用側裝浮球搭配機身側磁感應接近開關。側裝浮球隨集水箱內的液位上升而移動,當浮球內的磁鐵到達設定高水位位置時,由安裝在除濕機機身內側的磁感應接近開關感應磁場變化,輸出高水位狀態。

■ 由於集水箱需要反覆抽出及裝回,這類結構可將浮球機構配置於水箱,而感測元件固定於機身內。實際應用需要確認浮球活動空間、水箱位置、磁鐵方向、感應距離與裝配公差,避免水箱位置偏差影響偵測結果。

洗衣機:門蓋位置與儲液槽狀態偵測

■ 洗衣機的主要洗衣桶水位控制不一定使用浮球結構,因此不應直接將浮球開關視為所有洗衣機的主水位感測方案。對磁感應元件而言,較明確的應用之一是利用磁感應接近開關偵測上蓋或門體的開啟與關閉狀態,讓控制系統確認門蓋位置。

■ 部分具有洗劑或柔軟精自動投放功能的洗衣機,內部另設有小型儲液槽。若設備需要判斷洗劑或其他液體是否接近低液位,可再依儲液槽尺寸、液體特性、安裝空間與實際結構評估適合的液位偵測方式,不在未確認設備結構前指定固定感測方案。

烘乾機:門體位置與冷凝水箱液位

■ 烘乾機可利用磁感應接近開關進行門體開啟與關閉位置偵測,提供控制系統確認門體目前的狀態。

■ 對具有冷凝水收集系統的冷凝式或熱泵式烘乾機,設備內部可能設有冷凝水箱,因此可依實際水箱結構評估高水位或滿水偵測需求。

■ 若設備還需要確認可抽離式冷凝水箱是否已正確裝入指定位置,也可依水箱與機身的磁鐵配置、安裝距離及機構結構評估磁感應位置偵測方式。

製冰機:儲水槽高低液位偵測

■ 製冰機需要穩定的供水條件,部分機型設有內部儲水槽,因此設備可能需要判斷水量是否充足,或確認水位是否已到達設定位置。

■ 依設備控制方式不同,可評估單點低水位、高水位或不同液位點的偵測方式。例如低水位訊號可作為補水判斷依據,高水位訊號則可提供停止進水或確認儲水槽已達設定水位所需的訊號。

■ 實際液位方案需要確認儲水槽尺寸、預定液位點、安裝方向、水質條件、工作溫度及內部可使用空間,再評估適合的浮球開關或其他磁感應液位結構。

智慧馬桶:水箱高低水位偵測

■ 部分智慧馬桶內部設有儲水箱,用於沖洗、清潔或其他供水功能,因此設備需要掌握水箱內的液位狀態。依控制需求,可利用浮球開關進行高水位與低水位偵測,提供補水、停止進水或缺水判斷所需的控制訊號。

■ 低水位偵測可用於判斷水箱內水量是否不足,提供開始補水或缺水提示的依據;高水位偵測則可用來判斷水箱是否已到達設定水位,提供停止補水或其他相關控制訊號。

■ 若設備需要同時判斷高、低兩個液位點,可依水箱高度、安裝空間及控制方式評估不同的浮球開關配置,或依實際結構設計適合的多液位點方案。

■ 智慧馬桶內部空間通常較為集中,因此實際選型需確認水箱尺寸、高低液位位置、安裝方向、浮球活動空間、水質、工作溫度及電氣條件,再確認適合的浮球開關結構與安裝方式。

加濕器:低水位與缺水偵測

■ 加濕器的液位控制通常以低水位或缺水偵測為主要需求。隨著設備持續運轉,水箱內的液位逐漸下降,當水量接近設定下限時,需要將低水位狀態提供給控制系統,以進行缺水提示或執行相關控制。

■ 常見的磁感應液位結構,是在水箱內設置一支導柱,依設備設計將圓柱形接近開關,或以干簧管塑封干簧管作為內部感測元件配置於導柱內,並在導柱外側安裝可隨液位上下移動的環形浮球

■ 環形浮球內配置磁鐵,浮球會隨液位下降沿導柱向下移動。當浮球內磁鐵到達設定位置時,使導柱內的磁感應元件切換狀態,讓設備判斷目前已進入低水位或缺水狀態。

■ 為了讓低水位偵測點盡量接近水箱底部,部分加濕器會將感測區域的底部設計成向下凹低的結構,使導柱與環形浮球能下降至更低位置。透過降低實際偵測點,可減少設備進入缺水狀態時水箱內的剩餘水量,提高儲水空間的實際利用率。

■ 這類結構需要確認導柱尺寸、環形浮球尺寸、浮球活動行程、磁鐵位置、低水位設定點及內部感測元件的電氣條件。實際採用圓柱形接近開關、干簧管或塑封干簧管,仍需依設備結構與控制方式確認。

家用電器感測應用-咖啡機、除濕機、製冰機與加濕器液位偵測,以及洗碗機水流、洗衣機與烘乾機門蓋位置偵測

家用電器常見的志鼎感測產品

磁感應接近開關可搭配磁鐵進行非接觸式位置偵測。在家用電器中,可應用於咖啡機與除濕機抽離式水箱的液位結構,也可用於洗衣機、烘乾機的門蓋或門體位置偵測。實際感應結果會受到磁鐵尺寸、充磁方向、感應距離、移動軌跡、安裝公差及周邊磁性材料影響。

浮球開關利用浮球隨液位升降產生的位置變化,配合內部磁鐵與干簧管進行狀態切換,可依設備需求應用於單點高水位低水位滿水缺水偵測。製冰機、智慧馬桶及其他固定式水箱,可依液位點與安裝空間評估適合的浮球開關。

側裝浮球與磁感應結構適合部分需要抽離水箱的設備。對咖啡機與除濕機而言,可將帶有磁鐵的側裝浮球設置於水箱側邊,再由設備機身內的磁感應接近開關進行非接觸式感應。

干簧管是一種利用磁場控制接點導通或斷開的磁控元件,可作為浮球開關、接近開關及其他液位或位置感測結構中的核心元件。若客戶自行設計感測機構,可依工作電壓、工作電流、負載形式、靈敏度及安裝空間評估適合的干簧管。

塑封干簧管是在干簧管外部進一步進行封裝成型,可提升安裝及機構整合便利性。在加濕器或其他空間受限的磁感應液位結構中,可依導柱尺寸、安裝方式與電氣條件評估使用。

家用電器液位與磁感應元件選型注意事項

■ 家用電器的液位偵測不能只依「咖啡機」、「除濕機」、「智慧馬桶」或「加濕器」等設備名稱直接選型。首先需要確認設備真正需要偵測的是高水位、低水位、滿水、缺水,還是水箱是否正確裝入,不同目的對應的液位點與感測結構並不相同。

■ 液位應用需要進一步確認液體種類工作溫度比重、水箱尺寸、安裝方向、預定液位點、浮球活動空間,以及長期使用時是否可能產生水垢、沉積物或其他影響浮球活動的因素。

■ 採用磁感應接近開關、干簧管或塑封干簧管時,需要確認磁鐵尺寸磁鐵材質充磁方向移動軌跡感應距離與機構公差。感應距離並不是只由接近開關本身決定,因此磁鐵與設備機構條件需要一起評估。

■ 電氣條件也需事前確認,包括工作電壓、工作電流、負載形式、常開/常閉需求,以及控制板的實際輸入方式。產品材質、工作溫度及其他性能應以實際選用型號為準,不因屬於家用電器用途而直接推定。

客製化應用

■ 咖啡機、除濕機、洗衣機、烘乾機、製冰機、智慧馬桶與加濕器的水箱尺寸、液位點與內部空間差異很大,因此感測元件需要配合設備機構進行評估。志鼎可依實際專案需求評估浮球尺寸、導柱長度、安裝方式、線材長度、端子配置、磁鐵位置、接近開關外型及其他結構條件。

■ 若為抽離式水箱、特殊高低水位位置、雙液位點或空間受限的設計,建議提供設備圖面、水箱結構、預定液位位置、磁鐵配置、工作電氣條件及相關尺寸,再依實際條件評估可行的感測方式。

結語

■ 從咖啡機抽離式水箱的低水位偵測、除濕機集水箱的高水位偵測,到製冰機與智慧馬桶水箱的高低液位控制、加濕器導柱與環形浮球的低水位結構,以及洗衣機、烘乾機的門體位置,家用電器感測應用會因終端設備的機構與控制目的而有不同設計。

■ 選型時應先確認設備真正需要取得的訊號,再從液位點、水箱結構、浮球移動方式、磁鐵位置、感應距離與電氣條件進行評估,選擇適合的磁感應接近開關、浮球開關、干簧管、塑封干簧管或其他磁感應液位結構。