模糊洗衣机控制系统设计

2015-12-23张宪栋

科技视界 2015年32期

张宪栋

（山东服装职业学院，山东泰安271000）

0 引言

传统的自动洗衣机需要人来设定相应的洗涤参数，如洗涤时间、水流强度和洗涤剂浓度等，模糊控制智能洗衣机则可以模拟人的思维完成洗涤参数的自动设定。模糊洗衣机是利用模糊控制器代替人的大脑分析各种传感器检测的有关信息，如衣量、布质、水位、水温等，筛选出洗衣参数，达到类似人工选择的效果，实现洗衣机的全自动智能控制。

1 硬件设计

模糊洗衣机控制系统框图如图1。模糊洗衣机主要由微处理器(STC89C52)、检测电路、驱动电路、控制面板和电源电路组成。检测电路通过各传感器检测各有关信息送给微处理器分析，驱动电路将微处理器信号放大控制主电机运行和进排水阀的通断。

图1 控制系统框图

1.1 水位检测电路

水位检测采用水位传感器，水位传感器是一个LC振荡电路，在洗衣机外桶上设有一气室，水位改变时，可改变气室内部压力大小，气压上升时，气室内部机构带动LC振荡电路线圈向上移动，改变电感量，从而改变振荡电路的频率，微处理器通过检测频率的大小间接判断水位信息。发出指令控制进排水阀的通断。

1.2 布质和布量检测电路

布质和布量检测是根据水位一定的情况下不同的布质和布量的阻尼不同来得到，洗涤时，切断电机电源，使电机工作于发电状态，通过测量此时定子绕组两端的反电动势可推得阻尼的大小，即可通过模糊推理粗略得出相应的布质和布量。

1.3 浑浊度检测电路

浑浊度传感器安装与洗涤筒底部，靠近排水阀进水口的位置，浑浊度传感器是利用红外发光二极管和光敏三极管获取洗涤液对光的通透程度来判定衣物脏污程度的发光二极管发出的光透过洗涤液照射到光敏三极管的基极，使光敏三极管基极电流、集电极电流发生变化，再将电流变化转换成电压变化。洗涤液的脏污程度不同，发光二极管通过洗涤液照射到光敏三极管上的光强度不同，在光敏三极管上产生的电流强度不同。微处理器依据接收到的电压信号的强弱，测知液体的浑浊度，推算出衣物的脏污程度，依据此数据决定水位、水流强度、洗涤时间等参数。

1.4 水温检测电路

水温检测电路采用温度传感器。适当的洗涤温度能够促进洗涤剂溶解，从而得到高浓度的洗涤液，提高去污效果。能够使洗涤液的溶解能力增强，从而加强了对污垢的溶解。还可提高洗涤液的乳化作用，一般性污垢通过高浓度洗涤液的冲洗，能短时间被乳化而与衣物脱离。温度传感器装在洗涤桶的下部，以热敏电阻为检测元件。

2 模糊推理

图2 主程序流程

模糊推理过程实际上是模拟人的思维方式，根据洗衣过程中各种参数的变化，不断的调整和修正洗衣参数的过程。利用各种传感器代替人的感觉器官来检测各种信息，微处理器代替人的大脑对各种信息参数进行处理，利用预先设定好的模糊规则库对各参数进行模糊推理，确定最佳的洗涤参数。每个参数都有相应的模糊子集，各模糊子集具有相应的隶属度函数。模糊推理主要有洗涤剂浓度推理和洗衣参数推理。洗涤剂浓度推理是根据水的浑浊度来判断洗涤剂的放入量。若水的浑浊度低，洗涤剂放入量少；若水的浑浊度较高，洗涤剂放入量稍多；若水的浑浊度很高，洗涤剂放入量多。洗衣参数推理则是根据布量、布质和水温来判断水流强度和洗涤时间等信息。洗涤过程中，模糊控制系统根据衣物的脏污程度和脏污性质不同，适当调整和修正洗衣时间和水流强度，保证洗衣干净，洗涤时间适中，节水节电。脏污程度的模糊子集为｛轻，中，重｝；水流强度的模糊子集为｛弱，中，强｝；洗涤时间的模糊子集为｛特短，短，较短，适中，较长，长，特长｝。

3 软件设计

模糊洗衣机控制系统软件主要包括主程序和几个子程序，首先是调用系统初始化程序，在程序完成初始化设置后，首先检测是否有键按下，如有按键按下，是自动按键还是手动按键，如为手动按键，手动设置洗衣参数，进入手动洗涤程序，否则进入自动洗衣程序，启动信号检测模块，检测布质和布量、水温等信息，然后通过模糊推理，确定水流强度和洗涤时间等输出量，开始进入洗涤程序，洗涤时间到后，判断是否需要脱水处理，如需要脱水，进入脱水程序，脱水处理完成，结束洗涤，控制面板显示详细洗涤参数。主程序框图如图2所示。