一种洗衣机模糊控制方法及其控制器的制作方法

专利名称：一种洗衣机模糊控制方法及其控制器的制作方法
技术领域：
本发明是—种洗衣机模糊控制方法及其控制器，属自动控制技术，特别涉及家用电器控制技术。
现有的一般电脑控制全自动洗衣机，功能虽然较好齐全，但仍需人工操作预先设置如水位、洗涤剂用量、漂洗和甩干时间等，实质上这仍属定时控制概念。这种洗衣机面板上有电源开关、水位调节、洗涤时间、甩干时间等多个按钮，操作较为麻烦，特别对一般家庭妇女或未成年人来，更感到其还不够方便，其自动化程度还不够高，往往还会造成水、电、时间、洗涤剂的浪费。而目前世界上最先进的模糊控制全自动洗衣机，只有一个起动按钮，它分别具有用于测定衣服肮脏程度并据此自动设定洗涤时间的脏度传感器、用于测定衣服软硬程度并据此自动设定水流速度和洗涤时间的布质传感器、用于测定衣服重量，并据此设定进水量及洗涤时间的衣服重量传感器、用于测定衣服脱水程度并据此自动确定甩干时间的衣服脱水传感器等专用传感器，这确实极大地方便了用户。然而正是因为使用了多个专用传感器，使得控制线路和制造工艺异常复杂、成本高昂，如日本松下电器公司生产的NA—E50Y5型洗衣机，在日本国内的售价就高达83000日元，因此难于推广使用，特别难于为发展中国家的家庭所接受。
本发明的目的就是为了克服现有—般机械或电脑控制洗衣机的开关、按钮多，操作麻烦，自动化控制程度仍不够高的缺点，以及克服现有的模糊控制全自动洗衣机必须使用多个专用传感器、而使得控制线路和制造工艺异常复杂、成本过于高昂，难于推广应用等缺点，研制一种既能完成模糊控制，而控制线路和制造工艺又比较简单、成本较低的洗衣机模糊控制器。
本发明通过下述的方法技术方案和结构技术方案来实现其方法技术方案是利用洗衣机的电机本身作为待洗衣服的重量传感器、衣服布质柔软度传感器和衣服脱水度传感器、衣服布质柔软度传感器和衣服脱水度传感器，并设计有一种光传感器作为待洗衣服的脏度传感器；由于电机的电磁转矩与电机端压的平方成正比，当电机从正常运转状态逐步降低端压V1时，电机出力逐渐减小直至堵转，图1示出了电机端压V1与电机电流I1之间的关系，其中曲线I对应为自重情况，即待洗衣服重量gl＝0，自重负载包括甩干桶、波轮及机械传动系统重量的情况，曲线II对应gl＝1140克的轻载情况，曲线III对应gl＝3000克的额定洗衣量情况，曲线IV对应gl＝1160克、进水量gt＝11550克的情况，若设定Z1＝V1/I1＝Zα为堵转线，曲线V为取Zα＝175时的堵转线，可见，不同负载有不同堵转点，测算出相应负载下的堵转点参数，即堵转时的电机端压及电流，便可确定负载量的大小，衣服有各自的不同吸水率，通常毛衣的吸水率＞350％、牛仔裤的吸水率＜200％，一般的棉布、晴纶等衣物的吸水率在200～350％之间，通过测算待洗衣物的吸水率，即可确定待洗衣物的布质柔软度，而测量吸水率的方法是根据待洗衣服重量gl和进水量及补进水一定时间后，排水再一次测算堵转点所对应的重量，这重量减去自重go和待洗衣服重量gl，即为待洗衣物的吸水量gβ，从而可计算出待洗衣物的吸水率β＝gβ/gl×100％即确定待洗衣物布质柔软度；根据已确定的待洗衣物重量gl和吸水率β，可确定洗涤周期的过水量，当预洗一定时间后排水的同时利用洗衣水脏，其透光度差，洗衣水不很脏，其透光度好的原理测算出待洗衣物的脏度Vz，在漂洗过程中实时检测洗衣水的脏度，当达到要求的洗净度时便停止漂洗；排水完后进行脱水并在脱水过程中实时检测脱水程度，当达到要求的脱水程度时停止脱水。
本模糊控制方法是按图2所示的本控制器原理方框图的控制方法来实现的，即根据来自输入电路的起动信号，经单片微机实时控制电路接受后，实时输出控制信号，通过光电隔离及驱动电路输出驱动信号去驱动功率开关的通、断，功率开关电路输出控制信号经输出滤波器滤除高次谐波后，再通过电机换向开关去控制洗注衣机电机的正、反方向旋转，电机作为待洗衣服的重量、布质柔软度及脱水度传感器，把电机端压、电机电流变化信号经同步电压电路和电流检测电路分别馈送到电压、电流极性检测电路和A/D转换前置电路，光传感器检测到的衣服脏度信号，也输送到A/D转换前置电路，然后都输送到单片微机实时控制电路，通过其A/D转换把输送来的模拟量信号变为数字参量，使单片微机接受和处理，单片微机实时控制电路，根据实测的堵转点端压值V1、电机电流I1以及V1与I1之间的相位差角(功率因素角)ψ1和待洗衣服的肮脏程度Vz，分别解算出待洗衣服的重量gl、进水速度Vt、衣服布质柔软度、脱水度、洗净度等，并据此计算确定洗涤剂用量、水量、进水时间、洗涤时间、水流速度、漂洗时间、排水时间、脱水时间等参数并实时输出控制信号到输出电路，输出电路根据这些控制信号去分别控制进水阀、排水阀、离合器、蜂鸣器、电机正、反转开关的通、断以及用于光传感器的小灯，并在显示器上实时显示各工作状态参数。同时在测重、洗涤、漂洗及脱水过程中，每个斩波周期均测量电机端压V1、电机电流I1，因此可实时判定是否有网压过高(如V1≥255V)、网压过低(如V1≤175V)、长时间过载、短路和断路等故障情况，当检测出有上述故障之一、即显示故障类型并暂停运行，等待排除故障；当测算出的进水速度过于缓慢时，便判定为进水不畅，当测算出吸水率过大而超出常规时，则判定为排水不畅；因为堵转电流远比正常运行电流为大，故从测算出的电机电流可以判定在甩干脱水过程中，若甩干桶在一段时间内未旋转起来或负载波动幅值过大时，则判定为桶体失衡；当由于强干扰而造成程序失控或伴随有断路、短路等故障时，则按相应的故障类型等待排除；若程序失控而进入死循环而并无其它故障衍生时，可用一专用时间计数器检出这一故障并可偿试返回程序断点处继续运行程序。
其结构技术方案是洗衣机模糊控制器由外壳、连接线和印刷电路板共同组成，其电路方框图如图2所示，它由主回路、控制回路、检测回路、抗干扰网络14、输出电路15、直流电源16共同电气连接构成，其中，主回路由电源滤波器1、功率开关电路2、输出滤波器3、电机换向开关电路4、光电隔离及驱动电路5共同电气连接组成；控制回路由单片微机实时控制电路6、输入电路7、显示电路8共同电气连接组成；检测回路由同步电压电路9、电流检测电路10、光传感器电路11、A/D转换前置电路12、电压、电流极性检测电路13共同电气连接组成；其作用原理如下电源滤波器1用于滤除来自电网的高次谐波并防止功率开关电路2产生的谐波回馈电网；功率开关电路2为非互补式开关电路，采用单相斩波控制式交流调压，调压范围为0～V1，V1为电网电压有效值；输出滤波器3用于滤除功率开关电路2输出信号波形的高次谐波；电机换向开关电路4用于控制洗衣机电机XD的正、反向转换；控制回路中的单片微机实时控制电路6接收并处理来自输入电路7的起动信号，并根据实测的待洗衣服的重量、柔软度、脏度等参数来计算确定洗涤剂用量、进水时间、洗净时间、水流速度、排水时间、脱水时间等，并实时输出控制信号到输电路去控制洗衣机洗涤过程。并在洗涤过程中实时检测处理网压过高或过低、过载、短路、断路、进水不畅、排水不畅、洗衣机桶体失衡和程序失控等故障及在开机时自检；显示电路8用于显示各工作状态参数；检测回路中的同步电压电路9和电压、电流极性检测电路13的电压检测部分用于检测网压值、过零点和极性；电流反馈电路10和极性检测电路13的电流检测部分用于检测电机电流值、过零点和极性，并由此可确定电机的功率因数角；光传感器电路11用于检出待洗衣服的脏度，其原理是若衣服很脏，其洗衣水透光度就差，衣服不很脏，其洗衣水透光度就好；A/D转换前置电路则可将网压、电机电流和待洗衣服的脏度的模拟量输送到A/D转换电路，将模拟量转变为数字量，以使单片微机能接受和处理；抗干扰网络14用于减弱或消除来自电网、检测通道、主回路及印刷电路板自身的干扰；输出回路15的功能是输出来自单片微机的控制信号去控制洗衣机的进水阀、排水阀、离合口、蜂鸣器、小灯及电机的正/反转开关的通断，其中小灯的光传感器提供光源信号；直流电源16提供V1(+8V)、V2(-8V)、V3(+5V)、V4(+5V)直流稳压电源和V5(+15V)、V6(+15V)非稳压直流电源。
本洗衣机模糊控制器的电路原理图如图3、及图5～图8所示，其中图3为主回路——包括电源滤波器1、功率开关电路2、输出滤波器3、电机换向开关电路4、光电隔离及驱动电路5的电路原理图，其中，电源滤波器1由电感L1、电容C1、C2、压敏电阻R1、电阻R2共同电气连接组成；功率开关电路2由三极管BG1～BG4、二极管D1～D4、电阻R3、R5、压敏电阻R4、R6、电容C3、C4共同电流连接组成，其中R3、R4、C3及R5、R6、C4分别用于三极管BG1、BG2及BG3、BG4的过压保护；其控制时序及输出波形示意图如图4所示，由单片微机给出的占空比D(D＝τ/Tc)在0～1之间变化时，输出电压即在0～V1之间线性变化；输出滤波器3由电感L2、电容C5组成；电机换向开关电路4由双向可控硅TR1、TR2、电阻R7～R10、电容C6、C7共同电气连接组成，其中R8、C6、和R9、C7分别用于TR1、TR2的过压保护；光电隔离及驱动电路5由四光电耦合器件TILT1～TILT4、电阻R12～R31、电容C9～C12、三极管BG5～BG8共同电气连接组成，它将来自单片微机的四路控制信号P1.0～P1.3通过四路驱动电路控制三极管BG1～BG4的导通或关断，并实现主回路与控制回路的相互隔离；图5的控制回路——包括单片微机实时控制电路6、输入电路7、显示电路8的电路原理图，其中，单片微机及实时控制电路6由单片微机U0、锁存器U5、U11、程序存贮器U6、A/D转换器件U7、或门U8(U8—1、U8—2、U8—3)、反相器U9(U9—1、U9—2、U9—3、U9—4)D触发器U10、六高压驱动器U12共同电气连接组成，其中U7与U8、U9、U10构成8路A/D转换电路，图中IN2为堵转电流转换通道，IN3为运行电流转换通道，IN4为衣服脏度转换通道，IN5为网压转换通道、U1 1与U8、U9构成输出信号锁存器，并经六高压驱动器U10输出，U9与电阻R48、电容C15、二极管D5构成加电复位电路，电容C13、C14、与晶体振荡器XTAL构成单片微机振荡电路的外部电路；输入电路7由电阻R49、电容C16及按钮QA共同电气连接组成，它向单片微机提供起动信号；显示电路8由与门U2(U1—1、U2—2)、串入并出的8位移位寄存器U3、U4、电阻R32～R47及数码显示器件LED0、LED1共同电气连接组成；检测回路——包括同步电压电路9、电流检测电路10、光传感器电路11、A/D转换前置电路12、电压、电流极性检测电路13的电路原理图如图6所示，其中，极性检测电路13中的同步电压极性检测电路由电压比较器件U13—1，电阻R49～R53、电容C18、二极管D8～D10共同电气连接组成，它与单片微机U0的P1.4端口相接，电流极性检测电路由电压比较器件U13—2、电阻R76—R80、电容C26、二极管D19～D21共同电气连接构成，并与单片微机P1.5端口相接，电流检测信号取自主回路的取择电阻R11，电流检测电路10由光电耦合器件TILI、电阻R60～R65、电容C22～C25、二极管D15、运算校大器U14—1、U14—2共同电气连接组成，它将电机电流信号取出并与主回路电隔离，其中由运算放大器U14—1、电阻R62～R64、电容C23～C24构成二阶低通滤波器，由运算放大器U14—2、电阻R65、电容C25构成—阶低通滤波器，滤除电机电流信号中的高次谐波；A/D转换前置电路12中的网压A/D转换前置电路由二极管D6、稳压二极管D7、电容C17共同电气连接构成，运行电流A/D转换前置电路由运算放大器U15—1、电阻R81～R88、电位器W2、电容C28、二极管D22、稳压二极管D23共同电气连接构成，堵转电流A/D转换羊置电路由运算放大器U15—2、电阻R66～R75、电位器W1、电容C2 6、稳压二极管D16、D18，二极管D17共同电气连接组成；光传感器电路11由运行放大器U14—3、U14—4、电阻R54～R59、电容C1 9～C21、二极管D11～D13、稳压二极管D14、大功率发光二极管DG、光敏二极管DM共同电气连接构成，用于检测衣服脏度；输出电路原理图如图7所示，它由六高压驱动器U12、电阻R89～R92共同电气连接组成，将来自锁存器U11的控制信号放大，以推动起电子开关作用的双向可控硅TR1～TR5和蜂鸣器FM，图中两通路5Y、6Y分别与图3的5Y、6Y相连，控制电机换向开关；电阻R89、R95双向可控硅TR5电容C31构成离合器控制开关去控制离合器GF；电阻R90、R94、电容C30、可控硅TR4构成排水阀控制开关去控制排水阀PF；电阻R91、R93、电容C29双向可控硅TR3共同构成进水阀控制开关去控制进水阀JF；电阻R92、蜂鸣器FM构成蜂鸣电路；抗干扰网络14及直流电源16的电路原理图如图8所示，抗干扰网络14由电感L3、L4、电容C39～C42构成的π型低通滤波器及由电阻R06～R98、电容C44～C46构成的双T滤波网络共同组成，分别滤除整流前的高次谐波及整流后的纹波；直流电源16由变压器T、硅整桥堆BD0～BD3、三端稳压器件TW0～TW3、电阻R96～R99、电容C32～C52、电感L3～L4共同电气连接构成，其中硅整流桥堆BD0、电容C32～C33构成V5(+15V)直流电源作为驱动电路的电源；硅整流桥堆BD1、电容C34～C35构成V6(+5V)直流电源作为驱动电路的另一电源；硅整流桥堆BD2、三端稳压器件TW3、电容C36～C38构成V4(+5V)稳压电源作为电流极性检测回路光电耦合器件TICI原边的稳压电源；硅整流桥堆BD3、三端稳压器件TW0～TW2、电阻R99、电容C43、C47～C52、晶体管BG9共同电气连接构成V3(+5V)、V1(+8V)、V2(-8V)稳压电源分别作为控制回路、检测回路的电源。
本发明与现有各种类洗衣机的控制相比具有如下的优点和有益效果(1)本控制器与洗衣机配接后，能自动测量待洗衣服的重量和进水速度、自动检测衣服脏度、柔软度，并根据衣服重量、脏度、柔软度、自动设定合适的进水量和进水时间，当漂洗干净后、自动停止漂洗，因而可取消现有各类洗衣机的水位控制开关，仅保留—个电源开关和一个起动按钮；(2)可以自动检测衣服的脱水程度，一旦达到要求的脱水程度就自动停止甩干；(3)当电网电压在175～255V之间波动时，具有自动稳压功能，电压稳定度为±1V，由于本模糊控制器能使洗衣机在洗涤过程中维持Z＝V1/I1为恒定值，使电机转速大体为恒定，因此是最小能量的控制方法，比现有一般全自动洗衣机有显著的节电效果，节电在30％以上而又能获得较好的洗涤效果，图8表示出了节电率α随负载(gl＋gt)变化的情况，其中Z取175，同时还减少了用水量和洗涤时间；(4)本控制器具有较完善的保护功能，包括对电压过高、过低、电机过载、短路、断路、进排水不畅、洗衣桶桶体失衡及程序失控等都肯有自动保护功能，开机时还有自检功能；(5)本控制器利用光电耦合器件来实现电机电流的线性测量及与主回路的电隔离，与通常采用线性霍尔器件来测量电流相比，具有反应速度快、测量无死区、而且本控制器具有体积小、重量轻、容易安装、可靠性高、性能人格比高、成本低等优点；(6)本控制器采用斩波控制式交流调压、调速控制方式，与通常采用脉宽调制型变频变压精密调速、稳速相比，具有反应速度快、成本低、又能满足洗衣机电机转速只需在小范围调节和无需精密稳速、调速的要求；(7)本控制器容易与现有各类洗衣机配接，无需大的结构变动就可变为最先进的模糊控制洗衣机，因此方便实用，容易推广；(8)本控制器由于没有使用传感器，故线路及制造工艺简单。
下面对说明书附图进一步说明如下图1为电机端压V1与电机电流I1的关系曲线图；图2本洗衣机模糊控制器电路方框图；图3及图5～图8为本洗衣机模糊控制器的电路原理图，其中，图3为主回路电路原理图，图中XD为电容运转式洗衣机电机，C8为运转启动电容，图中C、D点分别与C、D点对应连接Ub、Ug、Ubn、Ugn各点分别相对应连接，A、N点分别与图7及图8的A、N点相对应连接，B点与图6的B点相连接，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3点分别与图5单片微机Vo的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端口相对应连接；R11为电机电流的取样电阻；图4为功率开关电路的控制时序及输出波形示意图；图5为控制回路电路原理图，图中A/D转换器件U7的端口IN2、IN3、IN4分别与图6的IN2、IN3、IN4输出端相对应连接，图5中的U12与图7中的六高压驱动器U12实际为同一片器件，锁存器U11的DO2输出端口直接输出用于脏度测量的小灯控制信号；图6为检测回路电路原理图，图中变压器T实际为图8中变压器T的一个绕组，图中DO2端点与图5的U11的输出端点DO2相连接，P1.4、P1.5输出端点分别与图5单片微机Uo的P1.4、P1.5端口相对应连接；图7为输出电路原理图，图中5Y、6Y端点分别与图3的5Y、6Y点及图5中U12中的5Y、6Y端口相对应连接；图8为抗干扰网络及直流电源电路原理图；图9为节电率α与负载(gl＋gt)的关系曲线图；图10的本模糊控制器与洗衣机的配接方式图；图11为本模糊控制器控制程序流程图。
本发明的实施方式如下(1)按图3及图5～图8所示电路图绘制印刷电路板，然后筛选元器件进行组装，其中BG1～BG4可选达标顿管D798型，BG5～BG8可选9014型，双向可控硅TR1～TR5可选BTAo6型，TILT1～TILT4可选TLP521—4A型，TILI可选P521型，单片微机Uo可选MCS—51系列的8位单片微要8031，U2可选用74LS08型，U3、U4可选用74LS164型，U5、U11可选用74LS373型，U6可选用2732型，U7可选用ADC0809型，U8可选用74LS32型，U9可选用74LS04型，U10可选用74LS74型，U12可选用7407型，U13可选用LM393型，U14、U15可选用LM324型，二极管D1～D4可选用耐压600V，电流6A的二极管，其它元件参数可选适当数值；(2)组装好印刷电路板后，可先进行单板调试，然后按图1所示及上面


进行连接调试，再装上外壳和引出连接线，便可实施本发明。发明人按上述实施方式制造出一部样机，并与洗衣机配接试验，效果良好。其与现在洗衣机的配接方式如图9所示，现有的洗衣机保留电机QD、进水阀、排出阀、离合器、蜂鸣器、电源插头线及电源开关S、按钮XA、而舍弃其水位控制器，程序开关、电路板及其余的按钮等电气部件，连接本发明的模糊控制器变成为最先进的模糊控制洗衣机后，其机械结构基本不变。发明人所采用的软件控制程序是利用8031单片微机片编语言编写的系统程序，约占用4KB，其控制过程的程序流程图如图11所示。其控制程序如下按下电源开关，判定是否已投入待洗衣物，若未投入，则进行自重测量并同时进行自检、判断是否有网压过高、过低、主回路断路、短路及电机长时间过载等故障；若有故障，则进入处理程序；若正常测得自重，则给出指示信号让用户投入待洗衣服；若早已投入等洗衣物，则无法进行自重测量，其实在相当一段时间内洗衣机自重大体上是恒定值，故可不直接进行自重测量而可设定自重值，采用的“无水运行”程序用于洗衣机检修，检修时先进行“无水运行”程序，包括两位显示器显示“8”字，波轮转动6秒、空进水6秒、脱水6秒、蜂鸣8秒；然后转入全自动洗涤过程，进行自检和自重测量；当运行完自检和自重测量后，即转入等待状态；当用户投入待洗衣物后，按下起动按钮，开始执行洗涤过程，测量待洗衣服重量的方法是测算新的堵转点对应的重量，这重量减去自重go，即为待洗衣物重量gl；然后确定进水速度，其方法是固定进水t秒，再测算新的堵转点对应的重量，这重量减去自重go和待洗衣服重量gl、即为进水重量gt，从而可计算出进水速度Vt＝gt/t；本模糊控制器设定衣物吸水率＜200％时定为强洗；吸水率＞350％时定为弱洗，吸水率在200～350％之间定为标准洗，这与一般全自动洗衣机的规定相同；测量吸水率的方法是根据待洗衣物重量gl和进水速度Vt，按最大可能的吸水率来确定产进水量并补进水一定时间，然后排水一定时间至剩余的水大体上被待洗衣服所吸收，再一次测算堵转点对应的重量，这重理减去自重go和待洗衣物重量gl，即为待洗衣服的吸水量gβ，从而算出吸水率β＝gβ/gl×100％，即可确定待洗衣物的柔软度；根据待洗衣物重量gl和吸水率β确定洗涤周期的进水量并进水，进水完毕，先预洗一定时间后，排水1～3秒、在排水的同时测算待洗衣物的脏度Vz，再根据脏度Vz来确定补进水量并补进水；补进水完毕，即开始整个洗涤周期，洗涤时间根据待洗衣服的重量gl、柔软度、脏度Vz来确定，洗涤完毕即排水，然后脱水一个固定时间；在初漂周期，注满水后关闭进水，漂洗一固定时间后排水，再脱水—固定时间；在次漂周期注满水后，不关闭进水，在漂洗过程中实时检测水的脏度，当达到要求的洗净度时，停止漂洗，排水完毕后脱水并在脱水过程中实时检测脱水程度，当达到所要求的脱水程度时，停止脱水；然后蜂鸣一定时间提醒用户，完成整个洗涤过程。
权利要求
1.一种洗衣机模糊控制方法，其特征在于它是利用洗衣机的电机本身作为待洗衣服的重量传感器、衣服布质柔软度传感器和衣服脱水度传感器，并设计有一种光传感器作为待洗衣物的脏度传感器，电机对不同的负载有不同堵转点，测算出相应负载下的堵转点参数，即堵转时电机的端压及电流，便可确定负载量的大小，当测算洗衣机自重后，再测算新的堵转点对应的重量，这重量减去洗衣机自重，即为待洗衣物的重量；衣物有各自不同的吸水率，其测量方法是根据待洗衣物重量和进水速度，按300～500％最大可能吸水率确定补进水量并补进水一定时间后排水，再一次测算堵转点所对应的重量，这重量减去洗衣机自重和待洗衣物重量，即为待洗衣物的吸水量，从而可计算出待洗衣物的吸水率，即可确定待洗衣物的布质柔软度；根据已确定的待洗衣物重量及其吸水率，即可确定洗涤周期的进水量，当预洗一定时间后排水的同时，利用洗衣水很脏其透光度差，洗衣水不脏其透光度就好的原理便可测算出待洗衣物的脏度；当漂洗干净排水后进行脱水，在脱水过程中实时检测脱水程度，当达到要求的脱水度时，即停止脱水。
2.一种洗衣机模糊控制方法，其特征在于其具体实现方法是根据在输入电路的起动信号，经单片微机实时控制电路接受后，实时输出控制信号，通过光电隔离及驱动电路输出驱动信号去驱动功率开关的通、断，功率开关电路输出控制信号经输出滤波器除高次谐波后，再通过电机换向开关去控制洗衣机电机的正、反方向旋转，电机作为待洗衣服的重量、布抽柔软度、及脱水度传感器，电机端压电机电流变化的信号，经同步电压、电路和电流检测电路分别馈送到电压、电流极性检测电路和A/D转换前置电路，光传感器检测到的衣服脏度信号也输送到A/D转换前置电路，然后都输送到单片微机接收和处理，单片微机实时控制电路据此实测的堵转点端压值V1、电机电流I1、以及V1与I1之间的相位差角ψ1和待洗衣服的脏度，解算出待洗衣服的重量、布质柔软度、洗净度、脱水度等，并据此确定洗涤剂用量、进水量、进水时间、洗涤时间、漂洗时间、脱水时间等参数并实时输出控制信号到输出电路，输出电路据这些控制信号去分别控制进水阀、排水阀、离合器、蜂鸣器、电机正、反转开关的通、断及用于光传感器的小灯，实现模糊全自动控制。
3.一种洗衣机模糊控制方法，其特征在于控制程序如下按下电源开关，判定是否已投入待洗衣物，若来投入，则进行自重测量，并同时进行自检，判断是否有电压过高、过低、主回路断路、短路及电机长时间过载等故障，若有故障则进入故障处理程序，若正常测得自重，则给出指示信号让用户投入待洗衣服；若早已投入待洗衣物，则无法进行自重测量，其实，相当一段时间内，洗衣机自重大体上是恒定值，故可不直接进行自重测量而可设定自重值；采用的“无水运行”程序，包括两位显示器显示“8”字，波轮转动、空进水、脱水、蜂鸣后，然后转入全自动洗涤过程，进行自检和自重测量；当运行完自检和自重测量后，即转入等待状态，当用户投入待洗衣物后，按下起动按钮，开始执行洗涤过程，测量待洗衣服重量的方法是测算新的堵转点对应的重量，这重量减去自重go，即为待洗衣物重量gl；然后确定进水速度，其方法是固定进水t秒，再测算新的堵转点对应的重量，这重量减去自重go和待洗衣服重量gl，即为进水重量gt，从而可计算出进水速度Vt＝gt/t；测量吸水率的方法是根据待洗衣物重量gl和进水速度Vt，按最大可能的吸水率来确定补进水量并补进水一定时间，然后排水一定时间至剩余的水，大体上被待洗衣服所吸收，再一次测算堵转点对应的重量，这重量减去自重go和待洗衣物重量gl，即为待洗衣服的吸水量gβ，从而算出吸水率β＝gβ/gl×100％，即可确定待洗衣物的柔软度；根据待洗衣物重量gl和吸水率β确定洗涤周期的进水量并进水，进水完毕，选预洗一定时间后，排水1～3秒，在排水的同时测算待洗衣物的脏度Vz，再根据脏度Vz来确定补进水量并补进水；补进水完毕，即开始整个洗涤周期，洗涤时间根据待洗衣服的重量gl、柔软度、脏度Vz确定，洗涤完毕即排水，然后脱水一个固定时间；在初漂周期，注满水后关闭进水，漂洗一固定时间后排水，再脱水一固定时间；在次漂周期，注满水后，不关闭进水，在漂洗过程中实时检测水的脏度，当达到要求的洗净度时，停止漂洗，排水完毕后进行脱水并在脱水过程中实时检测脱水程度，当达到所要求的脱水程度时，停止脱水；然后蜂鸣一定时间提醒用户，完成整个洗涤过程的控制程序。
4.一种由机壳、连接线、印刷电路板组成的洗衣机模糊控制器，其特征在于其电路由主回路、控制回路、检测回路、抗干扰网络(14)输出电路(15)、直流电源电路(16)共同电气连接组成，其中，主回路由电源滤波器(1)、功率开关路(2)、输出滤波器(3)、电机换向开关电路(4)、光电隔离及驱动电路(5)共同电气连接组成；控制回路由单片微机实时控制电路(6)、输入电路(7)、显示电路(8)共同电气连接组成；检测回路由同步电压电路(9)、电流检测电路(10)、光传感器电路(11)、A/D转换前置电路(12)、电压电流极性检测电路(13)共同电气连接组成。
5.按权利要求4所述的洗衣机模糊控制器，其特征在于所述的主回路中电源滤波器(1)由电感L1电容C1、C2、压敏电阻R1、电阻R2共同电气连接组成；功率开关电路(2)由三极管BG1～BG4、二极管D1～D4、电阻R3、R5、压敏电阻R4、R6、电容C3、C4共同电气连接组成；输出滤波器(3)由电感L2、电容C5组成；电机换向开关电路(4)由双向可控硅TR1、TR2、电阻R7～R10、电容C6、C7共同电气连接组成；光电隔离及驱动电路(5)由四光耦合器件TILT1～TILT4、电阻R12～R31、电容C9～C12、三极管BG5～BG8共同电气连接组成。
6.按权利要求4所述的洗衣机模糊控制器，其特征在于所述的控制回路中单片微机实时控制电路(6)由单片微机U0、锁存器U5、U11、存贮器U6、A/D转换器件U7、或门U8、反相器U9、D触发器U10、六高压驱动器U12共同电气连接组成；输入电路(7)由电阻R49、电容C16及按钮QA共同构成；显示电路(8)由与门U2、串入并出的8位移位寄存器U3、U4、电阻R32～R47及数码显示器件LED0、LED1共同电气连接组成。
7.按权利要求4所述的洗衣机模糊控制器，其特征在于所述的检测回路中电压电流极性检测电路(L3)中的同步电压极性检测电路由电压比较器件U13—1、电阻R49～R53、电容C18、二极管D8～D10共同电气连接组成，电流极性检测电路由电压比较器件U13—2、电阻R76～R80、电容C26、二极管D19～D21共同电气连接构成；电流检测电路(10)由光电耦合器件TILI、电阻R60～R65、电容C22～C25、二极管D15、运算放大器U14—1、U14—2共同电气连接构成；A/D转换前置电路(12)中的网压A/D转换前置电路由二极管D6、稳压二极管D7、电容C17共同电气连接构成，运行电流A/D转换前置电路由运算放大器U15—1、电阻R81～R88、电位器W2、电容C28、二极管D22、稳压二极管D23共同电气连接构成，堵转电流A/D转换前置电路由运算放大器U15—2、电阻R6 6～R75、电位器W1、电容C26、稳压二极管D16、D18、二极管D17共同电气连接组成；光传感器电路(11)由运算放大器U14—3、U1 4—4、电阻R54～R59、电容C19～C21、二极管D11～D13稳压二极管D14、大功率发光二极管DG、光敏二极管DM、共同电气连接构成。
8.按权利要求4所述的洗衣机模糊控制器，其特征在于所述的输出电路(15)由六高压驱动器V12、电阻R89～R92共同电气连接组成；抗干扰网络(14)由电感L3、L4、电容C39～C42构成的π型低通滤波器及由电阻R96～R98、电容C44～C46构成的双T滤波网络工同组成；直流电源(16)由变压器T、硅整流桥堆BD0～BD3、三端稳压器件TW0～TW3、电阻R96～R99、电容C32～C52、电感L3、L4共同电气连接构成。
全文摘要
本发明是洗衣机模糊控制方法及其控制器，属家电控制技术。其方法是用洗衣机电机作为重量、布质、脱水传感器，并用光传感器作为脏度传感器，根据实测堵转点电压、电机电流及其相应差角，由单片微机计算待洗衣物的重量、柔软度、脱水程度和脏度以及进水速度，进而确定洗涤剂用量、进水量、进水时间、洗涤时间、脱水时间等以实现模糊全自动控制，其电路包括主回路、控制回路、检测回路、抗干扰网络、输出电路、直流电源等。本控制器体积小、重量轻、易安装、节电显著、成本低、并具有完善的保护功能。
文档编号D06F33/02GK1125275SQ9311653
公开日1996年6月26日 申请日期1993年8月27日 优先权日1993年8月27日
发明者朱亮 申请人:朱亮