智能洗碗機的設計與運行

申杰

【摘 要】隨著人們生活水平越來越高，人們生活的節奏也在加強。在這種背景下，人們對人性化以及智能化的產品需求不斷增大。怎樣能夠對餐具進行自動的清潔變為急切需要解決的問題。因此，本文設計了一種智能化的洗碗機，分析了洗碗機的硬件設計，通過多次的運行能夠更好的實現預期的功能。

【關鍵詞】智能洗碗機；設計；運行

在當今信息化時代，科學技術給了社會持續健康發展比較大的動力。先進產品的設計理念都聚集著人類較大的智慧。隨著現代人們生活水平越來越高，人們生活的節奏也在加強。在這種背景下，人們對人性化以及智能化的產品需求不斷增大。怎樣能夠對餐具進行自動的清潔變為急切需要解決的問題。然而，通過有關調查顯示，我國洗碗機在城市家庭當中的使用率還不到10%，和手洗方式相對比，洗碗機在耗水的電量、餐具的清潔程度以及清潔劑使用方面都存在比較大的優點。但是，目前市場當中的洗碗機多數是給大型的餐廳所設計的。使用在家庭當中的洗碗機種類非常的少。在這個基礎上，，本文設計了一種智能化的洗碗機，分析了洗碗機的硬件設計，通過多次的運行能夠更好的實現預期的功能，充分對家庭當中的基本需求進行滿足。

一、智能洗碗機的工作原理

在此次對智能洗碗機進行設計的時候，其主要的功能為儲存、消毒以及清洗，對不一樣功能的特性，我們需要對不一樣解耦股機械模塊進行設計，同時還需要將這些機械模塊在一個系統當中進行整合，并且相互之間進行密切的配合，進而實現預期的效果。此次設計的洗碗機形狀為圓柱狀。在圓柱體當中配備了由電動機所帶動的中心軸。各機械模塊都分布到中心軸四周。底座電動機能夠對中心軸轉動進行驅動，進而讓各個模塊旋轉到對應位置中來。圓柱體側面是自動的柜門，其能夠輸入使用過餐具和輸出清潔干凈餐具。在洗碗機當中，在置物倉當中安裝了壓力傳感器，將使用的餐具放到里面。這個時候，壓力傳感器將會感應到有物體進入，然后經這個信息傳到洗碗機的中心電腦黨費匯總。電腦得到這個信息之后將會傳遞到底座，底座的電動機將會接受指令對柜門進行關閉。同時，置物倉轉化到清洗區當中，前期將會存在高壓水對餐具當中的雜物進行沖洗，接著通過兩個高纖維合成的刷子對餐具來洗滌。末期仍會有高壓水流沖洗中期殘留的清潔液和污物，并由顏色傳感器識別餐具表面光亮程度。檢驗合格后，置物倉緊接著被轉換進消毒區，這里我們采用紫外線殺菌技術在30min內破壞及改變微生物的DNA結構，使細菌當即死亡或不能繁殖后代，以達到殺菌的目的。在這一系列程序運行完成后，處理過的餐具將被傳入存儲區放置待用，而通過儲存區的濕度傳感器及干燥裝置保證餐具干燥、清潔，并防止滋生細菌。在安裝方面，我們的洗碗機根據家庭廚房布置及個人愛好，被設置為半嵌式與全嵌式兩種，盡可能地縮小占地面積，也更自然地融入廚房中。

二、智能洗碗機的硬件方面的設計

在洗碗機的控制系統當中，應用了模塊化的設計理念，其主要含有四部分內容，分別為信號處理模塊、人機交互模塊、信號采集模塊以及運動控制模塊。

在信號處理模塊當中，是通過單片機來實現控制的。單片機含有8K內存的空間，其存在40個引腳，可以更好的控制系統序號的引腳要求以及程序進行滿足。

對于人機交互模塊來說，主要有三部分構成，分別為數碼管的顯示器、LED顯示器以及鍵盤部分。對于信號采集模塊來說，主要含有兩部分構成，分別為碗量的檢測和水位檢測部分?？刂颇K主要有烘干器、臭氧發生器、電動機正反轉等構成。信息采集模塊有兩部分構成，分貝為碗量的檢測、水位檢測。洗碗機在消毒、洗滌時候存在排水以及進水操作，控制系統要控制以及檢測水量。在這個系統當中，檢測裝置利用電磁水位傳感器。它的工作原理是：傳感器軟管當中需要首先接入一些空氣，當洗碗機進水之后，軟管內部空氣壓出現變化，進而造成了諧振頻率出現了改變，接人輸出一些脈沖波。這個脈沖波流過諧振電路之后到達了單片機對應接口。單片機在計數過程中能夠對頻率進行確定，進而得出水位高度。碗量信息檢測的模塊設計為光偶隔離電路。通過整流管整流的特性，將電動機在慣性的作用之下帶來感應電動勢，并且變為一些方波的信號。單片機利用檢測方波信號時間長度，繼而對目前洗碗機內碗量信息進行充分的了解。

控制模塊主要有進排水系統、安全系統、電動機正反轉系統、烘干系統、消毒系統等，均采用雙向可控硅進行控制。當控制系統被輸入低電平信號時，進水閥和排水閥均被打開；反之，輸入高電平信號時則關閉。安全系統則在電源開關內部設計一個電磁線圈，一旦系統有電壓輸入按鈕隨即彈起，從而實現自動斷電功能，保障系統安全。電動機的正反轉系統通過單相電機的兩個輸入端實現，當一個輸入端被輸入低電平信號，而另一個輸入端被輸入高電平信號時，電機正向轉動；反之，電動機反向轉動。烘干系統利用電吹風產生的熱氣流直接對碗進行烘干，避免水漬斑痕殘留，使餐具更光潔。消毒系統設計了臭氧發生器，利用活氧與水產生的中間物質單原子氧和羥基的強氧化特性對餐具進行消毒。避免了傳統的高溫消毒方式存在溫度不均勻、功率大；而紫外線消毒方式只能沿直線傳播，輻射能量低，僅能殺滅被直接照射到的微生物，且對人體有傷害等缺點。

三、洗碗機的智能互聯功能的實現

除此之外，我們還加入了家居互聯功能，家居互聯通過手機終端與洗碗機鏈接，讓洗碗機在各個使用環節都變得更加智能和人性化。在使用前，用戶可以通過手機上的“家居互聯”應用程序迅速了解洗碗機的各項功能，還可以觀看教學視頻快速掌握洗碗機的正確操作和保養方法，免去翻看說明書的麻煩。比如，視頻會指導用戶在洗碗機中正確擺放餐具、調整碗籃，讓每一次洗滌都不留死角。在安裝后日常應用中，家居互聯也會帶來更多舒適與便利。例如，周末午餐后，若家中老人孩子有午睡習慣，即使用戶出門在外也可遠程將洗滌模式調整為更安

靜的“夜間洗”，讓家人安心休息。洗碗機主機可以根據洗碗機內部傳感器所獲知的碗碟重量、臟污程度等信息推薦最適合的洗滌模式。此外，其裝備的家電智能水系統能根據餐具類型和污濁情況調節水質硬度、洗滌溫度、沖刷的角度及力度，讓清洗效果更為顯著，并延長餐具的使用壽命。

促進這套裝置運行的有溫度、濕度、壓力以及傳感器、電機、紫外線殺菌裝置等執行構件，但最重要的是位于儲物倉頂部的由樂高EV3主機編排構成的中央處理模塊，這里儲存著編排妥當的各個程序，主機接受到各個傳感器發出的信號后進行處理并發出指令到下一模塊使之運行。這一中央自主收發過程精確有序，保證了整部洗碗機的全自動性。

四、結束語

本洗碗機的設計充分滿足了工薪階層“解放雙手”的家庭勞務需求，雖然目前洗碗機對中國家庭來說還是一個相對較新的產品，但由于其性能優異，必將被大眾認知，從而成為繼冰箱、彩電、洗衣機之后的又一家用電器熱點。此外，對這套多功能洗碗機的后期優化，主要集中在尺寸、容量方面，而低碳環保材料的實用也會極大提高其環保性，進而成為大型餐廳的優選。

【參考文獻】

[1]胡躍山.中國洗碗機制造行業發展戰略研究[D].桂林：桂林理工大學，產品經濟學，2017.

[2]王小平.家用洗碗機本土化設計[D].荊州：長江大學，2018.

[3] 孫嘉燕，李保紅，王述洋. 洗碗機現狀及實現中國洗碗機普及新探索[J].現代科學儀器，2012（1） ： 20-22.

[4] 張伏，邱兆美，王俊， 等. 基于西門子 PLC 的洗碗機控制系統設計[J].制造業自動化，2013（19）：70-72.