自動(dòng)洗碗機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與研究

摘 要：結(jié)合洗碗機(jī)的功能需求需要對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行深入研究。本文先闡述了自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并從水溫檢測(cè)、水位檢測(cè)以及液晶顯示三方面分析了自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)內(nèi)容，同時(shí)分析了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法，為提高自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)洗碗機(jī)；控制系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言

隨著經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，洗碗機(jī)作為一種自動(dòng)化設(shè)備逐漸被應(yīng)用于各個(gè)家庭中，極大的減輕了人們的家務(wù)負(fù)擔(dān)。在洗碗機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中主要分為硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)，為了確保自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)能夠滿足人們不同洗滌溫度、洗滌時(shí)間及消毒等各種需求，需要提升自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

一、自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)主要包含水位、水溫檢測(cè)電路，門控、鍵盤電路、警報(bào)器及液晶顯示電路?？刂葡到y(tǒng)中水位檢測(cè)電路的主要功能是檢測(cè)水位的高度，進(jìn)而控制進(jìn)水及排水閥。水溫檢測(cè)電路能夠根據(jù)用戶的設(shè)定要求控制電阻絲，進(jìn)而使水溫達(dá)到用戶要求。門控電路主要檢測(cè)洗碗機(jī)門的關(guān)閉狀態(tài)。鍵盤電路主要供用戶設(shè)置洗滌條件。液晶顯示及報(bào)警器主要是顯示洗碗機(jī)的工作狀態(tài)并且在系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)能夠控制報(bào)警器提醒用戶排查故障。應(yīng)用強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)電路控制進(jìn)水、排水電磁閥、加熱電阻絲以及消毒器。

二、自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

（一）水溫檢測(cè)

在控制系統(tǒng)中的水文檢測(cè)電路可以應(yīng)用單總線器件，此類器件可以將地址線、控制線等合為信號(hào)線，具有成本低、操作簡(jiǎn)便、較強(qiáng)抗干擾性能的優(yōu)點(diǎn)[1]。在應(yīng)用單片水文檢測(cè)電路時(shí)需要選擇外部供電的方式，最終實(shí)現(xiàn)測(cè)量水溫的目標(biāo)，并提高水溫檢測(cè)的精準(zhǔn)度。為了使控制中心讀取到水溫測(cè)量的結(jié)果，需要首先初始化水溫檢測(cè)電路及存儲(chǔ)器操作命令，當(dāng)水溫檢測(cè)電路上電后，向中心控制系統(tǒng)發(fā)送應(yīng)答脈沖，進(jìn)而顯示工作狀態(tài)已調(diào)整完畢。此時(shí)中心控制系統(tǒng)采用拉低總線電平的方式將脈沖復(fù)位，最終將總線釋放進(jìn)入信號(hào)接收狀態(tài)。因此在應(yīng)用水溫檢測(cè)電路時(shí)，可以在系統(tǒng)中寫入固定代碼便可以向系統(tǒng)輸入操作命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)水溫的控制，如果需要改變?cè)O(shè)定的水溫，則可以向控制中心發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換的命令實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換。

（二）水位檢測(cè)

洗碗機(jī)除了需要控制水溫外，還需要對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)水及排水進(jìn)行控制。因此在控制系統(tǒng)中要應(yīng)用光電水位傳感器，此傳感器的結(jié)構(gòu)內(nèi)部有紅外發(fā)射二極管以及光敏晶體管，以實(shí)現(xiàn)對(duì)洗碗機(jī)的水位限制。并且光電水位傳感器相較于其他水位開(kāi)關(guān)控制器件相比，具有體積小、結(jié)構(gòu)密集、安裝操作便捷以及水位檢測(cè)精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn)。為了檢測(cè)洗碗機(jī)中的最高水位及最低水位需要安裝兩個(gè)光電水位傳感器。兩個(gè)光電水位傳感器均是四端口器件，四個(gè)端口分別連接電源、上拉電阻、電阻分壓以及接地。水位檢測(cè)電路的工作原理是如果進(jìn)水水位沒(méi)有達(dá)到洗碗機(jī)設(shè)定的最高水位值，則紅外發(fā)射二極管會(huì)發(fā)射光線到光敏晶體管，進(jìn)而控制進(jìn)水電磁閥以及指示燈，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)水。如果進(jìn)水水位已經(jīng)達(dá)到了最高水位，則二極管發(fā)射的光線便無(wú)法達(dá)到光敏晶體管，此時(shí)進(jìn)水電磁閥便會(huì)關(guān)閉。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水功能的工作原理與進(jìn)水原理相一致。

（三）液晶顯示

為了向使用者顯示洗碗機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)、水溫、消毒情況以及問(wèn)題故障等信息，需要安裝液晶顯示電路。應(yīng)用內(nèi)置芯片的液晶顯示電路，可以不用再提取字模。液晶顯示電路需要連接電源及接地，通過(guò)連接可變電阻接地能夠?qū)σ壕э@示的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外還要將液晶顯示電路與總線通道相連，最終形成控制信號(hào)的通道。為了避免造成過(guò)多的能耗，可以通過(guò)控制輸出電平的高低來(lái)控制液晶顯示的工作狀態(tài)，在洗碗機(jī)工作時(shí)可以拉高背光電源來(lái)點(diǎn)亮液晶。在其停止工作時(shí)可以將電平拉高而拉低背光電源來(lái)關(guān)閉液晶。

三、自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

針對(duì)自動(dòng)洗碗機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為六個(gè)步驟，首先控制進(jìn)水、加溫及注入清潔劑的過(guò)程，再進(jìn)行清洗控制，清洗完畢后進(jìn)行消毒及排水。如果在控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了任何故障可以立即觸發(fā)故障報(bào)警以及停機(jī)運(yùn)行的功能?？傊刂葡到y(tǒng)軟件必須按照洗碗機(jī)的功能要求進(jìn)行編寫，其軟件模塊主要包含自檢、初始化、顯示運(yùn)行狀態(tài)、鍵盤操作狀態(tài)等。

使用洗碗機(jī)前，需要先查看洗碗機(jī)的工作狀態(tài)，控制弱電源開(kāi)關(guān)設(shè)置洗滌條件，設(shè)置完畢后可將碗盤放入清洗室，關(guān)上機(jī)門后再根據(jù)洗滌要求設(shè)置水溫及水位，全部條件設(shè)置完畢后啟動(dòng)洗碗機(jī)。此時(shí)洗碗機(jī)便會(huì)自動(dòng)注入清潔劑，并在運(yùn)行過(guò)程中時(shí)刻檢測(cè)水位狀態(tài)。在清洗完畢后會(huì)啟動(dòng)消毒系統(tǒng)，并控制蜂鳴器提示使用者是否清洗完畢。在故障報(bào)警模塊中需要編寫進(jìn)水閥、排水閥、加熱器、電機(jī)等各部分的故障內(nèi)容，確?？刂葡到y(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)生任何故障問(wèn)題時(shí)能夠立即觸發(fā)報(bào)警器，有效確保洗碗機(jī)運(yùn)行的安全。此外，在編寫系統(tǒng)軟件的子程序時(shí)，要編寫包括發(fā)送、接收、中斷、顯示等子程序的內(nèi)容，使用者可以通過(guò)鍵盤模塊來(lái)設(shè)置洗碗機(jī)的運(yùn)行模式及洗滌條件，同時(shí)技術(shù)維修人員可以利用鍵盤模塊輸入密碼來(lái)查看系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)并設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)。

總結(jié)

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗碗機(jī)的各項(xiàng)功能，需要科學(xué)的設(shè)計(jì)電磁閥、電阻絲、清洗器等各硬件設(shè)備，并按照洗碗機(jī)的工作流程編寫控制系統(tǒng)的軟件，最終通過(guò)液晶顯示洗碗的工作狀態(tài)及清潔消毒的相關(guān)標(biāo)志。此外，還需要在系統(tǒng)中安裝報(bào)警器，及時(shí)警報(bào)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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[2]張伏，邱兆美，王俊.基于西門子PLC的洗碗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化， 2013（19）：31-33.

作者簡(jiǎn)介：

竇海偉（1978年10月）男；民族：漢族；籍貫：山東省菏澤市；職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：家用洗碗機(jī)、油煙機(jī)、集成灶。