傳感器在模糊控制洗衣機(jī)中的應(yīng)用

毛 敏

（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安,710300）

傳感器在模糊控制洗衣機(jī)中的應(yīng)用

毛 敏

（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安,710300）

本文論述了判斷布量和布質(zhì)、水位、臟污程度、水溫等輸入量的傳感器在模糊控制洗衣機(jī)中的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的智能化。

傳感器；模糊控制；全自動(dòng)洗衣機(jī)

0 引言

模糊控制系統(tǒng)是模擬人智能的一種控制系統(tǒng)，它將人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和判斷力作為控制規(guī)則，根據(jù)復(fù)雜的因素和條件作出邏輯推理去影響控制對(duì)像。

模糊洗衣機(jī)能自動(dòng)判斷衣物的重量、布料質(zhì)地、水溫、骯臟程度來(lái)決定水位的高低、洗滌時(shí)間、攪拌與水流方式、脫水時(shí)間等，將洗滌控制在最佳狀態(tài)。不但使洗衣機(jī)省電、省水、省洗滌劑，又能減少衣物磨損。

1 檢測(cè)傳感器

要對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行控制，必須應(yīng)用各種傳感器不斷地檢測(cè)相關(guān)的狀態(tài)，作為控制的依據(jù)。

1.1 布量和布質(zhì)

1.1.1 布量檢測(cè)

一般用動(dòng)態(tài)的間接測(cè)量方法，通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載用電動(dòng)機(jī)斷電后的反電動(dòng)勢(shì)的大小以及波形來(lái)計(jì)量。

在桶內(nèi)加衣服的同時(shí)，放少量的水至負(fù)載量檢測(cè)水位，脈動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以0.3s開(kāi)，0.7s關(guān)，總共32s重復(fù)進(jìn)行工作。由于慣性的作用，當(dāng)電源切斷時(shí)，電動(dòng)機(jī)還會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一段時(shí)間，此時(shí)，在電動(dòng)機(jī)兩端就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（反電動(dòng)勢(shì)）。當(dāng)洗衣機(jī)內(nèi)布量少時(shí)，攪拌輪停止得慢，而當(dāng)布量多時(shí)，電動(dòng)機(jī)較快就停止了。

根據(jù)電動(dòng)機(jī)兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)持續(xù)時(shí)間，就可測(cè)量布量的多少。將電動(dòng)機(jī)兩端產(chǎn)生的反向電壓，經(jīng)過(guò)波形整理，作為低壓脈沖，輸入微機(jī)，微機(jī)根據(jù)脈沖個(gè)數(shù)就可判定布量。洗滌物的量多時(shí)，脈沖數(shù)??；洗滌物的量少時(shí)，脈沖數(shù)變大。

1.1.2 布質(zhì)檢測(cè)

布質(zhì)有棉制品與化纖織品及柔軟布料與粗厚布料之分。在檢測(cè)布量的基礎(chǔ)上，把水放掉一點(diǎn)，同樣用0.3s開(kāi)、0.7s關(guān)的秒沖電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32s，記下脈沖數(shù)為N，若檢測(cè)布量的脈沖數(shù)是M，那么根據(jù)N、M的值就可以判斷布質(zhì)料，棉制品越多，N、M的值越大，反之越小。

1.2 水位檢測(cè)

不同的布量需要不同的水位，一般采用差動(dòng)變壓器式壓力傳感器來(lái)測(cè)量水位，如圖1所示：

圖1 壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖

膜片兩側(cè)面存在壓差時(shí)，膜片將彎向壓力低的一側(cè)，將壓力轉(zhuǎn)換為位移。當(dāng)有水注入時(shí)，水壓從輸入口導(dǎo)入膜盒，膜盒在水壓作用下，其自由端產(chǎn)生正比于被測(cè)壓力的位移，繼而推動(dòng)銜鐵移動(dòng)，引起線圈電感量的變化而有電壓輸出，根據(jù)輸出電壓可判斷水位的高度。

1.3 水溫檢測(cè)

洗衣時(shí)，提高水溫可以提高洗滌效果，減少洗滌時(shí)間。水溫可由半導(dǎo)體集成溫度傳感器來(lái)測(cè)量，集成式溫度傳感器在一塊極小的半導(dǎo)體芯片上集成了敏感器件、信號(hào)放大電路、溫度補(bǔ)償電路、基準(zhǔn)電源電路等單元。

1.4 水渾濁度檢測(cè)

水渾濁度的檢測(cè)可由紅外光電對(duì)管來(lái)完成，把紅外光電對(duì)管安裝在排水閥的上方，紅外LED發(fā)出的紅外光經(jīng)聚焦后，透過(guò)排水管的水柱被光敏管接收，接收的強(qiáng)度就反映了水的渾濁程度。

洗滌劑加入后，洗滌開(kāi)始，污物溶解于水中，透明度下降，當(dāng)透明度恒定時(shí)，認(rèn)為衣物的污物已基本溶入水，洗滌程序可以結(jié)束，打開(kāi)排水閥，脫水剛高速旋轉(zhuǎn)，排水口在脫水時(shí)混雜著大量的紊流氣泡，使光線散射。當(dāng)光的透過(guò)率為恒值時(shí)，認(rèn)為脫水過(guò)程完畢，然后再加清水漂洗，直到水質(zhì)變清、無(wú)泡沫，透明度達(dá)到設(shè)定值，認(rèn)為衣物已漂洗干凈，經(jīng)脫水后整個(gè)洗滌過(guò)程結(jié)束。

2 模糊控制

2.1 控制結(jié)構(gòu)

利用檢測(cè)布量、布質(zhì)、水位、水溫和水渾濁度等所得到的信息，進(jìn)行分段評(píng)估計(jì)算，使其模糊化，再根據(jù)模糊規(guī)則進(jìn)行推理，最后根據(jù)規(guī)則進(jìn)行解模糊判決，以決定最適當(dāng)?shù)拿鞔_的水流、水位、洗滌時(shí)間、清洗時(shí)間以及脫水時(shí)間，模糊洗衣機(jī)的模糊推理框圖如圖2所示：

圖2 模糊洗衣機(jī)的模糊推理框圖

2.2 模糊規(guī)則

1.輸入變量（分三級(jí)）

布量（負(fù)載）：多、中、少。

布質(zhì)：棉制品多、棉和化纖制品各半、化纖制品多。

水溫：偏高、中等、偏低。

2.輸出變量（分四級(jí)）

水流強(qiáng)度：特強(qiáng)、強(qiáng)、中、弱。

洗滌時(shí)間：特長(zhǎng)、長(zhǎng)、中、短。

3.模糊規(guī)則

根據(jù)輸入變量和輸出變量，水流強(qiáng)度和洗滌時(shí)間的模糊控制規(guī)則如下表1所示：

表1 模糊控制規(guī)則

這種用傳感器檢測(cè)輸入量的模糊控制全自動(dòng)洗衣機(jī)在5℃時(shí)，比一般洗衣機(jī)可提高洗凈度20%，避免了因衣物過(guò)度洗滌而受到損傷，或未能充分洗滌而不能去污，既節(jié)約時(shí)間又節(jié)約能源。

[1] 孫圣和.現(xiàn)代傳感器發(fā)展方向[C].第一屆儀器儀表與測(cè)控技術(shù)學(xué)術(shù)大會(huì),2007,成都.

[2] 梁森，王侃夫.自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[3] 羅均，謝少榮.智能控制工程及其應(yīng)用實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[4] 王元慶.新型傳感器原理及應(yīng)用[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[5] 黃布毅，崔光照．模糊控制技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用[M].北京：北京輕工業(yè)出版社，1998.

[6] 周澤.洗衣機(jī)的模糊控制技術(shù)[J].家用電器科技1997，（4）：39-42.

Discussing of non - contact measuring motor speed sensors

Mao Min
(Shaanxi Institute of Technology,Xi’an 710300,china)

This paper discusses the judgment of the amount of cloth and cloth,water level,water temperature,dirty degree of input sensor in the application of fuzzy control in a washing machine,so as to realize the intelligent of the washing machine.

The sensor;Fuzzy control;Fully automatic washing machine

毛敏（1976—），女，陜西省西安市，陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士研究生。研究方向：電子信息