模糊洗衣機控制系統設計

張憲棟

（山東服裝職業學院，山東 泰安271000）

0 引言

傳統的自動洗衣機需要人來設定相應的洗滌參數，如洗滌時間、水流強度和洗滌劑濃度等，模糊控制智能洗衣機則可以模擬人的思維完成洗滌參數的自動設定。模糊洗衣機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信息，如衣量、布質、水位、水溫等，篩選出洗衣參數，達到類似人工選擇的效果，實現洗衣機的全自動智能控制。

1 硬件設計

模糊洗衣機控制系統框圖如圖1。模糊洗衣機主要由微處理器(STC89C52)、檢測電路、驅動電路、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信息送給微處理器分析，驅動電路將微處理器信號放大控制主電機運行和進排水閥的通斷。

圖1 控制系統框圖

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LC振蕩電路，在洗衣機外桶上設有一氣室，水位改變時，可改變氣室內部壓力大小，氣壓上升時，氣室內部機構帶動LC振蕩電路線圈向上移動，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。發出指令控制進排水閥的通斷。

1.2 布質和布量檢測電路

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

1.3 渾濁度檢測電路

渾濁度傳感器安裝與洗滌筒底部，靠近排水閥進水口的位置，渾濁度傳感器是利用紅外發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光二極管發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、集電極電流發生變化，再將電流變化轉換成電壓變化。洗滌液的臟污程度不同，發光二極管通過洗滌液照射到光敏三極管上的光強度不同，在光敏三極管上產生的電流強度不同。微處理器依據接收到的電壓信號的強弱，測知液體的渾濁度，推算出衣物的臟污程度，依據此數據決定水位、水流強度、洗滌時間等參數。

1.4 水溫檢測電路

水溫檢測電路采用溫度傳感器。適當的洗滌溫度能夠促進洗滌劑溶解，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，從而加強了對污垢的溶解。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

模糊推理過程實際上是模擬人的思維方式，根據洗衣過程中各種參數的變化，不斷的調整和修正洗衣參數的過程。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進行處理，利用預先設定好的模糊規則庫對各參數進行模糊推理，確定最佳的洗滌參數。每個參數都有相應的模糊子集，各模糊子集具有相應的隸屬度函數。模糊推理主要有洗滌劑濃度推理和洗衣參數推理。洗滌劑濃度推理是根據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。洗衣參數推理則是根據布量、布質和水溫來判斷水流強度和洗滌時間等信息。洗滌過程中，模糊控制系統根據衣物的臟污程度和臟污性質不同，適當調整和修正洗衣時間和水流強度，保證洗衣干凈，洗滌時間適中，節水節電。臟污程度的模糊子集為｛輕，中，重｝；水流強度的模糊子集為｛弱，中，強｝；洗滌時間的模糊子集為｛特短，短，較短，適中，較長，長，特長｝。

3 軟件設計

模糊洗衣機控制系統軟件主要包括主程序和幾個子程序，首先是調用系統初始化程序，在程序完成初始化設置后，首先檢測是否有鍵按下，如有按鍵按下，是自動按鍵還是手動按鍵，如為手動按鍵，手動設置洗衣參數，進入手動洗滌程序，否則進入自動洗衣程序，啟動信號檢測模塊，檢測布質和布量、水溫等信息，然后通過模糊推理，確定水流強度和洗滌時間等輸出量，開始進入洗滌程序，洗滌時間到后，判斷是否需要脫水處理，如需要脫水，進入脫水程序，脫水處理完成，結束洗滌，控制面板顯示詳細洗滌參數。主程序框圖如圖2所示。

4 結束語

模糊洗衣機控制系統是一個多輸入、多輸出控制系統，在洗滌過程中通過對輸入變量水位、布質、布量、渾濁度和水溫等物理量進行檢測，轉換成微處理器能夠識別的信號，然后模糊推理，來確定洗滌時間、水流強度、脫水時間和洗滌劑放入量等輸出變量信息，達到真正的全自動智能洗滌的目的。

［1］余劍生.基于模糊控制的智能洗衣機設計[J].廣東技術師范學院學報,2005,5:41-43.

［2］劉賀，余成波,等.全自動洗衣機模糊控制分析[J].重慶工學院學報,2009,5:111-114.

［3］張海波.全自動洗衣機控制器的設計[D].南京理工大學,2012,12:25-35.

［4］秦偉.模糊控制在智能洗衣機中的應用[J].湖南農機,2010,9:47-49.