自動洗碗機的控制系統設計分析與研究

摘 要：結合洗碗機的功能需求需要對控制系統設計方法進行深入研究。本文先闡述了自動洗碗機控制系統的設計思路，并從水溫檢測、水位檢測以及液晶顯示三方面分析了自動洗碗機控制系統的電路設計內容，同時分析了控制系統的軟件設計方法，為提高自動洗碗機控制系統運行的穩定性提供參考。

關鍵詞：自動洗碗機；控制系統；系統設計

前言

隨著經濟及科學技術的發展，洗碗機作為一種自動化設備逐漸被應用于各個家庭中，極大的減輕了人們的家務負擔。在洗碗機的自動控制系統中主要分為硬件電路設計以及軟件設計，為了確保自動洗碗機控制系統能夠滿足人們不同洗滌溫度、洗滌時間及消毒等各種需求，需要提升自動控制系統運行的穩定性。

一、自動洗碗機控制系統的設計思路

自動洗碗機控制系統主要包含水位、水溫檢測電路，門控、鍵盤電路、警報器及液晶顯示電路。控制系統中水位檢測電路的主要功能是檢測水位的高度，進而控制進水及排水閥。水溫檢測電路能夠根據用戶的設定要求控制電阻絲，進而使水溫達到用戶要求。門控電路主要檢測洗碗機門的關閉狀態。鍵盤電路主要供用戶設置洗滌條件。液晶顯示及報警器主要是顯示洗碗機的工作狀態并且在系統運行故障時能夠控制報警器提醒用戶排查故障。應用強電驅動電路控制進水、排水電磁閥、加熱電阻絲以及消毒器。

二、自動洗碗機控制系統的電路設計

（一）水溫檢測

在控制系統中的水文檢測電路可以應用單總線器件，此類器件可以將地址線、控制線等合為信號線，具有成本低、操作簡便、較強抗干擾性能的優點[1]。在應用單片水文檢測電路時需要選擇外部供電的方式，最終實現測量水溫的目標，并提高水溫檢測的精準度。為了使控制中心讀取到水溫測量的結果，需要首先初始化水溫檢測電路及存儲器操作命令，當水溫檢測電路上電后，向中心控制系統發送應答脈沖，進而顯示工作狀態已調整完畢。此時中心控制系統采用拉低總線電平的方式將脈沖復位，最終將總線釋放進入信號接收狀態。因此在應用水溫檢測電路時，可以在系統中寫入固定代碼便可以向系統輸入操作命令，進而實現對系統水溫的控制，如果需要改變設定的水溫，則可以向控制中心發送溫度轉換的命令實現溫度轉換。

（二）水位檢測

洗碗機除了需要控制水溫外，還需要對系統的進水及排水進行控制。因此在控制系統中要應用光電水位傳感器，此傳感器的結構內部有紅外發射二極管以及光敏晶體管，以實現對洗碗機的水位限制。并且光電水位傳感器相較于其他水位開關控制器件相比，具有體積小、結構密集、安裝操作便捷以及水位檢測精準度高等優點。為了檢測洗碗機中的最高水位及最低水位需要安裝兩個光電水位傳感器。兩個光電水位傳感器均是四端口器件，四個端口分別連接電源、上拉電阻、電阻分壓以及接地。水位檢測電路的工作原理是如果進水水位沒有達到洗碗機設定的最高水位值，則紅外發射二極管會發射光線到光敏晶體管，進而控制進水電磁閥以及指示燈，最終實現自動進水。如果進水水位已經達到了最高水位，則二極管發射的光線便無法達到光敏晶體管，此時進水電磁閥便會關閉。實現自動排水功能的工作原理與進水原理相一致。

（三）液晶顯示

為了向使用者顯示洗碗機系統運行的狀態、水溫、消毒情況以及問題故障等信息，需要安裝液晶顯示電路。應用內置芯片的液晶顯示電路，可以不用再提取字模。液晶顯示電路需要連接電源及接地，通過連接可變電阻接地能夠對液晶顯示的亮度進行調節。此外還要將液晶顯示電路與總線通道相連，最終形成控制信號的通道。為了避免造成過多的能耗，可以通過控制輸出電平的高低來控制液晶顯示的工作狀態，在洗碗機工作時可以拉高背光電源來點亮液晶。在其停止工作時可以將電平拉高而拉低背光電源來關閉液晶。

三、自動洗碗機控制系統軟件設計

針對自動洗碗機控制系統的軟件設計主要分為六個步驟，首先控制進水、加溫及注入清潔劑的過程，再進行清洗控制，清洗完畢后進行消毒及排水。如果在控制系統運行過程中出現了任何故障可以立即觸發故障報警以及停機運行的功能。總之控制系統軟件必須按照洗碗機的功能要求進行編寫，其軟件模塊主要包含自檢、初始化、顯示運行狀態、鍵盤操作狀態等。

使用洗碗機前，需要先查看洗碗機的工作狀態，控制弱電源開關設置洗滌條件，設置完畢后可將碗盤放入清洗室，關上機門后再根據洗滌要求設置水溫及水位，全部條件設置完畢后啟動洗碗機。此時洗碗機便會自動注入清潔劑，并在運行過程中時刻檢測水位狀態。在清洗完畢后會啟動消毒系統，并控制蜂鳴器提示使用者是否清洗完畢。在故障報警模塊中需要編寫進水閥、排水閥、加熱器、電機等各部分的故障內容，確保控制系統在運行過程中如果發生任何故障問題時能夠立即觸發報警器，有效確保洗碗機運行的安全。此外，在編寫系統軟件的子程序時，要編寫包括發送、接收、中斷、顯示等子程序的內容，使用者可以通過鍵盤模塊來設置洗碗機的運行模式及洗滌條件，同時技術維修人員可以利用鍵盤模塊輸入密碼來查看系統運行的狀態并設置系統運行的參數。

總結

綜上所述，為了實現自動洗碗機的各項功能，需要科學的設計電磁閥、電阻絲、清洗器等各硬件設備，并按照洗碗機的工作流程編寫控制系統的軟件，最終通過液晶顯示洗碗的工作狀態及清潔消毒的相關標志。此外，還需要在系統中安裝報警器，及時警報控制系統運行過程中出現的故障問題。

參考文獻

[1]許榮再.一款基于STM8S系列單片機的洗碗機控制器設計及實現[J].企業技術開發：中旬刊， 2014（7）：23-25.

[2]張伏，邱兆美，王俊.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）：31-33.

作者簡介：

竇海偉（1978年10月）男；民族：漢族；籍貫：山東省菏澤市；職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：家用洗碗機、油煙機、集成灶。