洗碗机的控制系统设计及系统优化

洗碗机的控制系统设计及系统优化

周英妮金炳奎

广东美的厨房电器制造有限公司528311

摘要：随着人们生活水平的提高和对高品质生活的迫切需求，洗碗机的功效已成为众多中国家庭关注的焦点。然而，洗碗机要适合中国的家庭厨房，就要完成了煎，炒，烹，的清洁工作。这对洗碗机的控制系统提高了更高的要求。基于此，本文分析了洗碗机的控制系统设计以及对控制系统的优化。

关键词：洗碗机；控制系统；设计；优化

引言

随着洗碗机的普及和发展，洗碗机的技术已经比较成熟，近些年来洗碗机的市场需求水平也在不断增长，已经发展成为集洗涤、消毒和烘干等功能于一身，清洁程度大大超过了人工洗涤。

1.家用洗碗机工作原理

家用洗碗机机构的原理如图1所示，驱动电机经过减速之后（减速器需与驱动电机配套）通过联轴器驱动波轮轴转动，波轮轴一旦转动后，就会带动波轮转动，从而完成工作。工作时，打开控制开关，电机首先开始工作。然后电机再带动波轮轴进行高速旋转，从而波轮也开始运动。其间可以通过单片机来实现多级调速。在正常使用时，将一定量的水和洗涤剂倒入其中，洗碗机依靠旋转波轮产生的洗涤液涡流，并在洗涤剂的物理和化学作用下及水流的机械作用下，使污垢不断脱离被洗物，最后达到洗净效果。

图1家用洗碗机机构的原理

2.洗碗机控制系统设计

2.1洗碗机控制系统硬件设计

自动洗碗机是通过控制器进行程序运行控制，洗碗机的控制系统需要通过单片机来控制，目前常用的单片机有AT89C51、AT89C52等。控制系统主要是以单片机为控制核心，另外还包括水温检测电路、水位检测电路、门控电路、蜂鸣器、液晶显示电路及驱动电路等部件。水温检测采集水温信息，控制电阻丝加热；水位检测电路进行水位判断，用来控制进排水；门控电路用来判断洗碗机是否关闭；蜂鸣器及液晶显示主要是方便用户在洗碗机出现故障时能够及时发现，有利于故障排查。驱动电路主要是驱动电磁阀、电阻丝、电动机及消毒器工作。水温检测电路就是利用模拟温度传感器，实现高精度测温，在短时间内将温度转换为数字。水位检测电路是为了实现洗碗机的自动进出水，洗碗机通常采用光电水位传感器进行水位检测。光电水位传感器还具有体积小、易于安装和水位控制精度高等优点。液晶显示电路，液晶显示系统能够显示洗碗机工作状态、洗涤情况等信息，以及发生的故障信息。

2.2洗碗机控制系统的软件设计

本系统功能模块按洗碗过程可分为六个阶段：进水过程、加温过程、注人清洁剂过程、控制电机旋转清洗过程、注人消毒水消毒过程和排水过程。同时为确保洗碗机正常工作，对容易出故障的过程，系统还设置了故障报警或停机功能。系统软件可按照洗碗机的工作流程进行编写。主要的软件模块有开机自检、状态初始化、显示当前默认状态，进入键盘扫描状态并等待操作键按下，以及根据操作键转入相应流程等。

用户使用前，应首先检查洗碗机状态是否正常，若状态正常，按下弱电源开关，根据洗涤要求设置洗涤模式（或使用默认方式），将碗放人清洗室，然后关上机门，按下开始键。之后，控制器检测水位高低和水温，以决定是否进水与恒温加热，至此准备工作完成，启动电机进行清洗。接下来再把清洁剂注人清洗室，同时检测水位高低，若水位较低，则立即进水，以保证清洗效果。清洗完成后，等碗上的水空一段时间后，洗碗机再注入高温消毒水进行消毒。洗涤完成后，蜂鸣器鸣叫，表明洗涤完成，同时控制器回到用户初始设置模式。洗涤中每一过程和按键均对应有一发光二极管的亮灭，用以显示过程和按键的正常与否。洗涤完成后，用户打开机门，取出碗盘，然后断电即可结束整个洗碗过程。

在该系统软件子程序中，需要对键盘/显示管理模块进行说明，包括初始化子程序、发送子程序、接收子程序、中断子程序、显示子程序等。其中用户通过键盘设置模块可以设定洗条模式、每一过程的时间长短以及洗涤剂量大小，也可随时按相应的功能键暂停或中止洗涤过程。技术维护人员可以通过键盘/显示管理模块输人正确密码来查询机器的使用状况，如机器序列号、机器的使用次数等，也可对关键参数根据实际情况进行设置。

故障报警功能模块可在工作电压故障、进水阀故障、加热器故障、电机故障、清洁剂注人故障以及高温消毒水注人故障发生时用蜂鸣器报警，同时断掉强电控制信号，以确保系统安全。

3.洗碗机控制系统优化

3.1洗碗机控制系统硬件优化

人机交互电路：采用控制面板形成界面直观的人机交互系统。用户可以根据需要选择任务按钮，设置洗碗、消毒、烘干等任务。执行任务时相应的任务指示灯会显示运行状态。

控制电路：主要包括进水排水阀、电动机的运转、烘干器等，采用双向可控硅进行控制。进出水阀在输入低电平控制信号后打开，输入高电平信号后关闭。

降噪优化：洗碗机在运行时由于振动会产生一定的噪声，因此需要对整体进行设计来降低噪声。首先在洗碗机各连接部分增加防护减振器具；使用平衡袋与驱动电机对称放置，调节平衡；机身使用全塑注模，可以一定程度减燥。

碗篮架优化：中国餐具具有碗口深等特点，为加强洗涤效果，需要对碗篮架进行优化设计。可以将盘碟架和碗架都由软弹簧固定，这样可以提高清洗效果。

3.2洗碗机控制系统软件优化

软件实现功能：洗碗机控制系统启动后，洗碗机将按照用户设置的任务时间进行工作。在执行用户设定的所有任务时相应的任务指示灯都会亮，显示器会显示当前任务剩余运行时间。当按照用户设定按照顺序完成整个洗碗过程后，系统的控制蜂鸣器发出题型，然后一定时间内自动断电。洗碗机按照设定正常工作时，若洗碗机机门被打开，系统会自动启动保护程序，启动安全开关，停止正在运行的任务。

故障显示：设定程序进行故障判断，若某一步骤检测判断故障则系统会停止运行，并在液晶显示电路上显示故障类型，这有利于用户了解洗碗机的故障情况，并根据不同情况进行处理。

结束语

综上所述，由于洗碗机在国内的发展较慢，我们需要在多方面寻找原因，并根据中国的实际及特色进行合理有效的改变，设计出符合中国家庭及用户的洗碗机，并紧跟时代新技术的脚步，及时运用新技术并融合入洗碗机的设计中，使洗碗机的使用更加便捷。

参考文献

[1]彭剑豪.洗碗机的控制系统设计及系统优化[J].科学与财富，2015.

[2]张伏.邱兆美.王俊等.基于西门子PLC的洗碗机控制系统设计[J].制造业自动化，2013.

[3]李庆梅.瞿新.基于PLC的洗碗机的自动控制系统的设计[J].科技创业家，2012.