对基于微电脑程控的全自动冼衣机的电路浅析

2010-09-04重庆工贸职业技术学院吴敏

河南科技 2010年12期

重庆工贸职业技术学院吴敏

重庆工贸职业技术学院吴敏

洗衣机利用机械作用洗涤衣物,代替了千百年来人们一直延用的手搓、棒击、冲刷、甩打等洗衣方式,把人们从繁重的手工洗衣劳动中解放出来。随着人们生活水平不断提高,对洗衣机的要求越来越高,洗衣机的发展也十分迅速,自动化程度不断提高,向微电脑、传感器和模糊逻辑控制方向发展,这类洗衣机的电气控制也相对复杂,维修难度大,现对微电脑式程控全自动冼衣机结构、功能、电气控制系统进行分析,给维修人员一个参考。

微电脑程控洗衣机分析

一、全自动洗衣机的电气控制系统

全自动洗衣机的电气控制系统主要包括程序控制器(程控器)、水位开关、安全开关及其他功能选择开关等。程控器用来对各洗衣工序进行时间安排和控制,水位开关和安全开关对洗衣机进行工序条件控制,即只有在条件具备时,才能进入下一道运转工序,可防止洗衣机发生误动作。

1.安全开关。安全开关又称盖开关或微动开关,如图1所示为一种全自动洗衣机的防振型安全开关,它与普通洗衣机脱水桶的盖开关不同,多了一种功能:当洗衣机桶出现异常振动时,能自动切断电源。安全开关串联于脱水电路中,脱水时打开洗衣机盖,图中的杠杆处于虚线所示的位置,微动开关断开,电源断开而使电动机断电,同时由于电磁铁也断电,使离合器转换为洗涤状态,制动装置制动而使脱水桶迅速停转,以防止损伤操作者。当洗衣桶异常振动时,撞击到调节螺钉4,并带动杠杆使微动开关断开,电源断开,洗涤桶停转。

对于电脑程控全自动洗衣机,当脱水运作时,由于衣物的不平衡而产生振动,导致安全开关瞬间断开,向电脑提供不平衡的信号,电脑控制停止脱水,并自动转入脱水不平衡自动修正程序,即注水→贮水漂洗→排水,以对不平衡现象进行修正。若连续三次漂洗修整后,衣物的分布仍不平衡,则电脑控制停止,并作为异常发出蜂鸣报警;若经漂洗修整,衣物转为平衡状态,洗衣机便转入正常程序。

图1 洗衣机防振型安全开关结构示意图

2.程序控制器。全自动洗衣机的程控器有两大类:机电式程控器(又称电机驱动式程控器)、微电脑式程控器(又称电子式程控器)。程控器是全自动洗衣机的控制中枢,它接收指令、发出指令、控制着洗衣机的整个工作过程。微电脑式程控器是以安装在印制电路板上的单片微型计算机(即芯片)IC和双向晶闸管为主体,另配外围元件及微动按钮选择开关,构成对IC的输入输出操作电路、显示系统、双向晶闸管控制的控制系统。

二、全自动洗衣机的电气原理

全自动洗衣机依据程控器的种类可分为微电脑式程控器全自动洗衣机和机电式程控器全自动洗衣机两种。微电脑式程控器全自动洗衣机是通过将人类的洗衣动作编成语言,汇聚在芯片内,由芯片发出各种指令,控制电器部件运行,这类洗衣机在运行中,强电和弱电是分开的。机电式程控器全自动洗衣机是通过程控器内的各个触点分别接通和断开,改变电流的通路来接通和断开线路,控制电气部件的运行。无论哪一类型的电气控制系统,它们控制的对象都是一样的,即进水电磁阀、排水电磁阀和电动机;它们的检测机构也是一样的,即盖(安全)开关和水位(压力)开关因此,从控制对象和检测机构的角度出发,全自动洗衣机控制系统方框图如图2所示。

图2 全自动洗衣机控制系统方框图

三、微电脑式程控的优势

相对于机电式程控器全自动洗衣机来说,以单片机为核心的微电脑程序控制已成为洗衣机向高层次发展的趋势。采用单片机后,改变洗衣机的洗衣程序十分便捷,时间控制十分容易。许多硬件功能都可由软件取代,使电路及机械控制部分大大简化,还可以在运行过程中自动进行故障检测,及时进行保护。

洗衣进程的控制般可分为时间控制和条件控制两种。时间控制是对洗衣机内桶每次注水、止反向运转洗涤、排水、脱水等程序编排与时间有关的控制。条件控制则是指根据洗衣机所处的飞作状态满足设计条件后的控制。例如,注水时,水位不到选定水位,条件不具备,则水位开关(压力开关)不动作条件不具备,则程控器不能进入下程序。洗衣机只有在满足了控制元件的特定条件时,方能进入下一程序的运作,这与洗衣机从洗涤过程到排水过程的转换按时间控制进行是不同的。

当按电源开关,选定水位,选定洗衣功能和程序,按动洗衣机启动按钮后,洗衣机的微电脑程控器就开始按照设定的程序,对洗衣机进行自动控制,以实现对衣物的洗涤、漂洗和脱水。

四、微电脑式程控器的组成

微电脑式程控器全自动洗衣机中电脑程控器电路基木上是大同小异的,由于所用单片机IC小同,所构成电路也有所不同,但各部分电路结构相似,功能基本相同。微电脑式程控器一般采用一块印制电路板称为P板或电脑板,直流供电电路所用的变压器以及其他元器件均在电路板上,用树脂封装在一起(也有的采用两块电路板,一块主要承受220V电压,叫电源驱动板,一块承受直流低电压,并有程序选择按钮和指示灯,单片机即安装在此板上,叫程序操作板)。

微电脑式程控器一般由直流电源电路、单片机IC电路、同步检测电路、按钮开关及显示电路、复位电路和LC振荡电路、报警电路和双向晶闸管驱动及触发电路等七部分电路组成。

五、微电脑式程控器各部分的作用

(1)直流电源电路。将交流220V的电源电压经变压器降压为交流12V电压,经桥式整流、滤波、稳压后输出直流5V电压,作为IC、LED显示电路、三极管放大电路以及驱动双向晶闸管的直流电源。

(2)单片机IC电路。是程控器的控制中心,它由算术逻辑单元、存储器、输入输出接口、计时、分频、扫描、定时、时间设定等电路组成,它工作时对各功能键(按钮)进行扫描,发出相应的控制信号和显示信号。

(3)同步检测电路。由分压电阻和脉冲信号电路组成,它是将与交流电源过零点所产生的同步脉冲信号提供给IC,作为晶闸管过零触发的同步控制信号, IC电路按此同步脉冲信号周期对各功能键、发光二极管巡回定时扫描。

(4)按钮开关电路。按一定的阵列而组成的电路。按动不同功能的按钮开关时,由此按钮所在的行输入到IC接口中,由IC进行识别处理,以设定不同的功能并转人相应的运转程序中去,由对应的IC电路输出接口输出控制信号。

(5)显示电路。由发光二极管按一定的阵列排列组成,由IC电路输出接口巡回输出显示信号,使显示电路的发光二极管交替发光显示,以显示洗衣机的运转状态。

(6)复位电路的作用。当单片机IC接电源后,对存储器进行清零处理,各标志置于初始状态,而利用LC(或晶体)元件与单片机IC内部电路组成的振荡电路向IC提供时钟信号,使IC按此时钟信号取指令并执行指令。

(7)报警电路的作用。当功能键按下,程序执行终了以及出现异常运转状态时,由IC输出控制信号向蜂鸣器发出2～3kHz的音频信号,使蜂鸣器发声,以便告诉操作者。

(8)双向晶闸管驱动及触发电路主要作用。由IC输出控制信号,经过三极管反向放大变为触发信号,触发双向晶闸管,控制各电气驱动部件通电工作。

六、全自动洗衣机工作过程分析

微电脑控制全自动洗衣机程序控制电路如图3所示。

图3 微电脑控制全自动洗衣机电路图

当洗衣机接通电源,选择全自动程序,按动“启动/暂停”按钮后,指令信号送人程控器的IC,由IC向晶闸管VS3。的控制极提供触发信号,VS3导通,进水阀通电开启,洗衣机开始注水。当洗衣桶内达到选定的水位(少量、低、中、高)时,水位开关动作而接通,向IC发出了停止注水的信号,IC输出端发出触发信号使VS1和VS2导通,同时使VS3,截止,注水停止,洗衣机转人下一程序。控制VS1和VS2导通的触发信号是根据水流选择开关所选定的电机运转周期,有规律地传给VS1和VS2的控制极,使其截止和交替导通,实现电机的正转一停一反转洗涤程序。