重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 吳敏

對基于微電腦程控的全自動冼衣機的電路淺析

重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 吳敏

洗衣機利用機械作用洗滌衣物,代替了千百年來人們一直延用的手搓、棒擊、沖刷、甩打等洗衣方式,把人們從繁重的手工洗衣勞動中解放出來。隨著人們生活水平不斷提高,對洗衣機的要求越來越高,洗衣機的發(fā)展也十分迅速,自動化程度不斷提高,向微電腦、傳感器和模糊邏輯控制方向發(fā)展,這類洗衣機的電氣控制也相對復(fù)雜,維修難度大,現(xiàn)對微電腦式程控全自動冼衣機結(jié)構(gòu)、功能、電氣控制系統(tǒng)進行分析,給維修人員一個參考。

微電腦程控洗衣機分析

一、全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)

全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)主要包括程序控制器(程控器)、水位開關(guān)、安全開關(guān)及其他功能選擇開關(guān)等。程控器用來對各洗衣工序進行時間安排和控制,水位開關(guān)和安全開關(guān)對洗衣機進行工序條件控制,即只有在條件具備時,才能進入下一道運轉(zhuǎn)工序,可防止洗衣機發(fā)生誤動作。

1.安全開關(guān)。安全開關(guān)又稱蓋開關(guān)或微動開關(guān),如圖1所示為一種全自動洗衣機的防振型安全開關(guān),它與普通洗衣機脫水桶的蓋開關(guān)不同,多了一種功能:當(dāng)洗衣機桶出現(xiàn)異常振動時,能自動切斷電源。安全開關(guān)串聯(lián)于脫水電路中,脫水時打開洗衣機蓋,圖中的杠桿處于虛線所示的位置,微動開關(guān)斷開,電源斷開而使電動機斷電,同時由于電磁鐵也斷電,使離合器轉(zhuǎn)換為洗滌狀態(tài),制動裝置制動而使脫水桶迅速停轉(zhuǎn),以防止損傷操作者。當(dāng)洗衣桶異常振動時,撞擊到調(diào)節(jié)螺釘4,并帶動杠桿使微動開關(guān)斷開,電源斷開,洗滌桶停轉(zhuǎn)。

對于電腦程控全自動洗衣機,當(dāng)脫水運作時,由于衣物的不平衡而產(chǎn)生振動,導(dǎo)致安全開關(guān)瞬間斷開,向電腦提供不平衡的信號,電腦控制停止脫水,并自動轉(zhuǎn)入脫水不平衡自動修正程序,即注水→貯水漂洗→排水,以對不平衡現(xiàn)象進行修正。若連續(xù)三次漂洗修整后,衣物的分布仍不平衡,則電腦控制停止,并作為異常發(fā)出蜂鳴報警;若經(jīng)漂洗修整,衣物轉(zhuǎn)為平衡狀態(tài),洗衣機便轉(zhuǎn)入正常程序。

圖1 洗衣機防振型安全開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

2.程序控制器。全自動洗衣機的程控器有兩大類:機電式程控器(又稱電機驅(qū)動式程控器)、微電腦式程控器(又稱電子式程控器)。程控器是全自動洗衣機的控制中樞,它接收指令、發(fā)出指令、控制著洗衣機的整個工作過程。微電腦式程控器是以安裝在印制電路板上的單片微型計算機(即芯片)IC和雙向晶閘管為主體,另配外圍元件及微動按鈕選擇開關(guān),構(gòu)成對IC的輸入輸出操作電路、顯示系統(tǒng)、雙向晶閘管控制的控制系統(tǒng)。

二、全自動洗衣機的電氣原理

全自動洗衣機依據(jù)程控器的種類可分為微電腦式程控器全自動洗衣機和機電式程控器全自動洗衣機兩種。微電腦式程控器全自動洗衣機是通過將人類的洗衣動作編成語言,匯聚在芯片內(nèi),由芯片發(fā)出各種指令,控制電器部件運行,這類洗衣機在運行中,強電和弱電是分開的。機電式程控器全自動洗衣機是通過程控器內(nèi)的各個觸點分別接通和斷開,改變電流的通路來接通和斷開線路,控制電氣部件的運行。無論哪一類型的電氣控制系統(tǒng),它們控制的對象都是一樣的,即進水電磁閥、排水電磁閥和電動機;它們的檢測機構(gòu)也是一樣的,即蓋(安全)開關(guān)和水位(壓力)開關(guān)因此,從控制對象和檢測機構(gòu)的角度出發(fā),全自動洗衣機控制系統(tǒng)方框圖如圖2所示。

圖2 全自動洗衣機控制系統(tǒng)方框圖

三、微電腦式程控的優(yōu)勢

相對于機電式程控器全自動洗衣機來說,以單片機為核心的微電腦程序控制已成為洗衣機向高層次發(fā)展的趨勢。采用單片機后,改變洗衣機的洗衣程序十分便捷,時間控制十分容易。許多硬件功能都可由軟件取代,使電路及機械控制部分大大簡化,還可以在運行過程中自動進行故障檢測,及時進行保護。

洗衣進程的控制般可分為時間控制和條件控制兩種。時間控制是對洗衣機內(nèi)桶每次注水、止反向運轉(zhuǎn)洗滌、排水、脫水等程序編排與時間有關(guān)的控制。條件控制則是指根據(jù)洗衣機所處的飛作狀態(tài)滿足設(shè)計條件后的控制。例如,注水時,水位不到選定水位,條件不具備,則水位開關(guān)(壓力開關(guān))不動作條件不具備,則程控器不能進入下程序。洗衣機只有在滿足了控制元件的特定條件時,方能進入下一程序的運作,這與洗衣機從洗滌過程到排水過程的轉(zhuǎn)換按時間控制進行是不同的。

當(dāng)按電源開關(guān),選定水位,選定洗衣功能和程序,按動洗衣機啟動按鈕后,洗衣機的微電腦程控器就開始按照設(shè)定的程序,對洗衣機進行自動控制,以實現(xiàn)對衣物的洗滌、漂洗和脫水。

四、微電腦式程控器的組成

微電腦式程控器全自動洗衣機中電腦程控器電路基木上是大同小異的,由于所用單片機IC小同,所構(gòu)成電路也有所不同,但各部分電路結(jié)構(gòu)相似,功能基本相同。微電腦式程控器一般采用一塊印制電路板稱為P板或電腦板,直流供電電路所用的變壓器以及其他元器件均在電路板上,用樹脂封裝在一起(也有的采用兩塊電路板,一塊主要承受220V電壓,叫電源驅(qū)動板,一塊承受直流低電壓,并有程序選擇按鈕和指示燈,單片機即安裝在此板上,叫程序操作板)。

微電腦式程控器一般由直流電源電路、單片機IC電路、同步檢測電路、按鈕開關(guān)及顯示電路、復(fù)位電路和LC振蕩電路、報警電路和雙向晶閘管驅(qū)動及觸發(fā)電路等七部分電路組成。

五、微電腦式程控器各部分的作用

(1)直流電源電路。將交流220V的電源電壓經(jīng)變壓器降壓為交流12V電壓,經(jīng)橋式整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出直流5V電壓,作為IC、LED顯示電路、三極管放大電路以及驅(qū)動雙向晶閘管的直流電源。

(2)單片機IC電路。是程控器的控制中心,它由算術(shù)邏輯單元、存儲器、輸入輸出接口、計時、分頻、掃描、定時、時間設(shè)定等電路組成,它工作時對各功能鍵(按鈕)進行掃描,發(fā)出相應(yīng)的控制信號和顯示信號。

(3)同步檢測電路。由分壓電阻和脈沖信號電路組成,它是將與交流電源過零點所產(chǎn)生的同步脈沖信號提供給IC,作為晶閘管過零觸發(fā)的同步控制信號, IC電路按此同步脈沖信號周期對各功能鍵、發(fā)光二極管巡回定時掃描。

(4)按鈕開關(guān)電路。按一定的陣列而組成的電路。按動不同功能的按鈕開關(guān)時,由此按鈕所在的行輸入到IC接口中,由IC進行識別處理,以設(shè)定不同的功能并轉(zhuǎn)人相應(yīng)的運轉(zhuǎn)程序中去,由對應(yīng)的IC電路輸出接口輸出控制信號。

(5)顯示電路。由發(fā)光二極管按一定的陣列排列組成,由IC電路輸出接口巡回輸出顯示信號,使顯示電路的發(fā)光二極管交替發(fā)光顯示,以顯示洗衣機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

(6)復(fù)位電路的作用。當(dāng)單片機IC接電源后,對存儲器進行清零處理,各標志置于初始狀態(tài),而利用LC(或晶體)元件與單片機IC內(nèi)部電路組成的振蕩電路向IC提供時鐘信號,使IC按此時鐘信號取指令并執(zhí)行指令。

(7)報警電路的作用。當(dāng)功能鍵按下,程序執(zhí)行終了以及出現(xiàn)異常運轉(zhuǎn)狀態(tài)時,由IC輸出控制信號向蜂鳴器發(fā)出2～3kHz的音頻信號,使蜂鳴器發(fā)聲,以便告訴操作者。

(8)雙向晶閘管驅(qū)動及觸發(fā)電路主要作用。由IC輸出控制信號,經(jīng)過三極管反向放大變?yōu)橛|發(fā)信號,觸發(fā)雙向晶閘管,控制各電氣驅(qū)動部件通電工作。

六、全自動洗衣機工作過程分析

微電腦控制全自動洗衣機程序控制電路如圖3所示。

圖3 微電腦控制全自動洗衣機電路圖

當(dāng)洗衣機接通電源,選擇全自動程序,按動“啟動/暫停”按鈕后,指令信號送人程控器的IC,由IC向晶閘管VS3。的控制極提供觸發(fā)信號,VS3導(dǎo)通,進水閥通電開啟,洗衣機開始注水。當(dāng)洗衣桶內(nèi)達到選定的水位(少量、低、中、高)時,水位開關(guān)動作而接通,向IC發(fā)出了停止注水的信號,IC輸出端發(fā)出觸發(fā)信號使VS1和VS2導(dǎo)通,同時使VS3,截止,注水停止,洗衣機轉(zhuǎn)人下一程序。控制VS1和VS2導(dǎo)通的觸發(fā)信號是根據(jù)水流選擇開關(guān)所選定的電機運轉(zhuǎn)周期,有規(guī)律地傳給VS1和VS2的控制極,使其截止和交替導(dǎo)通,實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)洗滌程序。

七、結(jié)語

微電腦式程控全自動冼衣機的電氣控制雖然相對復(fù)雜,但維修前如能對其電氣原理認真分析,熟悉其控制過程,做到心中有底,那么故障的排除就變得相對容易。

[1]牛金生.電熱電動器具的原理與維修,電子工業(yè)出版社,2009年6月第13次印刷

[2]麥漢光,王軍偉主編.家用電器技術(shù)基礎(chǔ)與維修技術(shù),高等教育出版社,2003年8月第1次印刷