模糊洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張憲棟

（山東服裝職業(yè)學(xué)院，山東 泰安271000）

0 引言

傳統(tǒng)的自動(dòng)洗衣機(jī)需要人來設(shè)定相應(yīng)的洗滌參數(shù)，如洗滌時(shí)間、水流強(qiáng)度和洗滌劑濃度等，模糊控制智能洗衣機(jī)則可以模擬人的思維完成洗滌參數(shù)的自動(dòng)設(shè)定。模糊洗衣機(jī)是利用模糊控制器代替人的大腦分析各種傳感器檢測的有關(guān)信息，如衣量、布質(zhì)、水位、水溫等，篩選出洗衣參數(shù)，達(dá)到類似人工選擇的效果，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)智能控制。

1 硬件設(shè)計(jì)

模糊洗衣機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖1。模糊洗衣機(jī)主要由微處理器(STC89C52)、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制面板和電源電路組成。檢測電路通過各傳感器檢測各有關(guān)信息送給微處理器分析，驅(qū)動(dòng)電路將微處理器信號放大控制主電機(jī)運(yùn)行和進(jìn)排水閥的通斷。

圖1 控制系統(tǒng)框圖

1.1 水位檢測電路

水位檢測采用水位傳感器，水位傳感器是一個(gè)LC振蕩電路，在洗衣機(jī)外桶上設(shè)有一氣室，水位改變時(shí)，可改變氣室內(nèi)部壓力大小，氣壓上升時(shí)，氣室內(nèi)部機(jī)構(gòu)帶動(dòng)LC振蕩電路線圈向上移動(dòng)，改變電感量，從而改變振蕩電路的頻率，微處理器通過檢測頻率的大小間接判斷水位信息。發(fā)出指令控制進(jìn)排水閥的通斷。

1.2 布質(zhì)和布量檢測電路

布質(zhì)和布量檢測是根據(jù)水位一定的情況下不同的布質(zhì)和布量的阻尼不同來得到，洗滌時(shí)，切斷電機(jī)電源，使電機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，通過測量此時(shí)定子繞組兩端的反電動(dòng)勢可推得阻尼的大小，即可通過模糊推理粗略得出相應(yīng)的布質(zhì)和布量。

1.3 渾濁度檢測電路

渾濁度傳感器安裝與洗滌筒底部，靠近排水閥進(jìn)水口的位置，渾濁度傳感器是利用紅外發(fā)光二極管和光敏三極管獲取洗滌液對光的通透程度來判定衣物臟污程度的發(fā)光二極管發(fā)出的光透過洗滌液照射到光敏三極管的基極，使光敏三極管基極電流、集電極電流發(fā)生變化，再將電流變化轉(zhuǎn)換成電壓變化。洗滌液的臟污程度不同，發(fā)光二極管通過洗滌液照射到光敏三極管上的光強(qiáng)度不同，在光敏三極管上產(chǎn)生的電流強(qiáng)度不同。微處理器依據(jù)接收到的電壓信號的強(qiáng)弱，測知液體的渾濁度，推算出衣物的臟污程度，依據(jù)此數(shù)據(jù)決定水位、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。

1.4 水溫檢測電路

水溫檢測電路采用溫度傳感器。適當(dāng)?shù)南礈鞙囟饶軌虼龠M(jìn)洗滌劑溶解，從而得到高濃度的洗滌液，提高去污效果。能夠使洗滌液的溶解能力增強(qiáng)，從而加強(qiáng)了對污垢的溶解。還可提高洗滌液的乳化作用，一般性污垢通過高濃度洗滌液的沖洗，能短時(shí)間被乳化而與衣物脫離。溫度傳感器裝在洗滌桶的下部，以熱敏電阻為檢測元件。

2 模糊推理

圖2 主程序流程

模糊推理過程實(shí)際上是模擬人的思維方式，根據(jù)洗衣過程中各種參數(shù)的變化，不斷的調(diào)整和修正洗衣參數(shù)的過程。利用各種傳感器代替人的感覺器官來檢測各種信息，微處理器代替人的大腦對各種信息參數(shù)進(jìn)行處理，利用預(yù)先設(shè)定好的模糊規(guī)則庫對各參數(shù)進(jìn)行模糊推理，確定最佳的洗滌參數(shù)。每個(gè)參數(shù)都有相應(yīng)的模糊子集，各模糊子集具有相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。模糊推理主要有洗滌劑濃度推理和洗衣參數(shù)推理。洗滌劑濃度推理是根據(jù)水的渾濁度來判斷洗滌劑的放入量。若水的渾濁度低，洗滌劑放入量少；若水的渾濁度較高，洗滌劑放入量稍多；若水的渾濁度很高，洗滌劑放入量多。洗衣參數(shù)推理則是根據(jù)布量、布質(zhì)和水溫來判斷水流強(qiáng)度和洗滌時(shí)間等信息。洗滌過程中，模糊控制系統(tǒng)根據(jù)衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)不同，適當(dāng)調(diào)整和修正洗衣時(shí)間和水流強(qiáng)度，保證洗衣干凈，洗滌時(shí)間適中，節(jié)水節(jié)電。臟污程度的模糊子集為｛輕，中，重｝；水流強(qiáng)度的模糊子集為｛弱，中，強(qiáng)｝；洗滌時(shí)間的模糊子集為｛特短，短，較短，適中，較長，長，特長｝。

3 軟件設(shè)計(jì)

模糊洗衣機(jī)控制系統(tǒng)軟件主要包括主程序和幾個(gè)子程序，首先是調(diào)用系統(tǒng)初始化程序，在程序完成初始化設(shè)置后，首先檢測是否有鍵按下，如有按鍵按下，是自動(dòng)按鍵還是手動(dòng)按鍵，如為手動(dòng)按鍵，手動(dòng)設(shè)置洗衣參數(shù)，進(jìn)入手動(dòng)洗滌程序，否則進(jìn)入自動(dòng)洗衣程序，啟動(dòng)信號檢測模塊，檢測布質(zhì)和布量、水溫等信息，然后通過模糊推理，確定水流強(qiáng)度和洗滌時(shí)間等輸出量，開始進(jìn)入洗滌程序，洗滌時(shí)間到后，判斷是否需要脫水處理，如需要脫水，進(jìn)入脫水程序，脫水處理完成，結(jié)束洗滌，控制面板顯示詳細(xì)洗滌參數(shù)。主程序框圖如圖2所示。

4 結(jié)束語

模糊洗衣機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)多輸入、多輸出控制系統(tǒng)，在洗滌過程中通過對輸入變量水位、布質(zhì)、布量、渾濁度和水溫等物理量進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)換成微處理器能夠識別的信號，然后模糊推理，來確定洗滌時(shí)間、水流強(qiáng)度、脫水時(shí)間和洗滌劑放入量等輸出變量信息，達(dá)到真正的全自動(dòng)智能洗滌的目的。

［1］余劍生.基于模糊控制的智能洗衣機(jī)設(shè)計(jì)[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,5:41-43.

［2］劉賀，余成波,等.全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制分析[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào),2009,5:111-114.

［3］張海波.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué),2012,12:25-35.

［4］秦偉.模糊控制在智能洗衣機(jī)中的應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機(jī),2010,9:47-49.