申杰

【摘 要】隨著人們生活水平越來越高，人們生活的節(jié)奏也在加強(qiáng)。在這種背景下，人們對(duì)人性化以及智能化的產(chǎn)品需求不斷增大。怎樣能夠?qū)Σ途哌M(jìn)行自動(dòng)的清潔變?yōu)榧鼻行枰鉀Q的問題。因此，本文設(shè)計(jì)了一種智能化的洗碗機(jī)，分析了洗碗機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，通過多次的運(yùn)行能夠更好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。

【關(guān)鍵詞】智能洗碗機(jī)；設(shè)計(jì)；運(yùn)行

在當(dāng)今信息化時(shí)代，科學(xué)技術(shù)給了社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展比較大的動(dòng)力。先進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念都聚集著人類較大的智慧。隨著現(xiàn)代人們生活水平越來越高，人們生活的節(jié)奏也在加強(qiáng)。在這種背景下，人們對(duì)人性化以及智能化的產(chǎn)品需求不斷增大。怎樣能夠?qū)Σ途哌M(jìn)行自動(dòng)的清潔變?yōu)榧鼻行枰鉀Q的問題。然而，通過有關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)洗碗機(jī)在城市家庭當(dāng)中的使用率還不到10%，和手洗方式相對(duì)比，洗碗機(jī)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(yōu)點(diǎn)。但是，目前市場(chǎng)當(dāng)中的洗碗機(jī)多數(shù)是給大型的餐廳所設(shè)計(jì)的。使用在家庭當(dāng)中的洗碗機(jī)種類非常的少。在這個(gè)基礎(chǔ)上，，本文設(shè)計(jì)了一種智能化的洗碗機(jī)，分析了洗碗機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，通過多次的運(yùn)行能夠更好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，充分對(duì)家庭當(dāng)中的基本需求進(jìn)行滿足。

一、智能洗碗機(jī)的工作原理

在此次對(duì)智能洗碗機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，其主要的功能為儲(chǔ)存、消毒以及清洗，對(duì)不一樣功能的特性，我們需要對(duì)不一樣解耦股機(jī)械模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要將這些機(jī)械模塊在一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行整合，并且相互之間進(jìn)行密切的配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。此次設(shè)計(jì)的洗碗機(jī)形狀為圓柱狀。在圓柱體當(dāng)中配備了由電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的中心軸。各機(jī)械模塊都分布到中心軸四周。底座電動(dòng)機(jī)能夠?qū)χ行妮S轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而讓各個(gè)模塊旋轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)位置中來。圓柱體側(cè)面是自動(dòng)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(jī)當(dāng)中，在置物倉(cāng)當(dāng)中安裝了壓力傳感器，將使用的餐具放到里面。這個(gè)時(shí)候，壓力傳感器將會(huì)感應(yīng)到有物體進(jìn)入，然后經(jīng)這個(gè)信息傳到洗碗機(jī)的中心電腦黨費(fèi)匯總。電腦得到這個(gè)信息之后將會(huì)傳遞到底座，底座的電動(dòng)機(jī)將會(huì)接受指令對(duì)柜門進(jìn)行關(guān)閉。同時(shí)，置物倉(cāng)轉(zhuǎn)化到清洗區(qū)當(dāng)中，前期將會(huì)存在高壓水對(duì)餐具當(dāng)中的雜物進(jìn)行沖洗，接著通過兩個(gè)高纖維合成的刷子對(duì)餐具來洗滌。末期仍會(huì)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(shí)別餐具表面光亮程度。檢驗(yàn)合格后，置物倉(cāng)緊接著被轉(zhuǎn)換進(jìn)消毒區(qū)，這里我們采用紫外線殺菌技術(shù)在30min內(nèi)破壞及改變微生物的DNA結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，以達(dá)到殺菌的目的。在這一系列程序運(yùn)行完成后，處理過的餐具將被傳入存儲(chǔ)區(qū)放置待用，而通過儲(chǔ)存區(qū)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(xì)菌。在安裝方面，我們的洗碗機(jī)根據(jù)家庭廚房布置及個(gè)人愛好，被設(shè)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(jī)的硬件方面的設(shè)計(jì)

在洗碗機(jī)的控制系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，其主要含有四部分內(nèi)容，分別為信號(hào)處理模塊、人機(jī)交互模塊、信號(hào)采集模塊以及運(yùn)動(dòng)控制模塊。

在信號(hào)處理模塊當(dāng)中，是通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制的。單片機(jī)含有8K內(nèi)存的空間，其存在40個(gè)引腳，可以更好的控制系統(tǒng)序號(hào)的引腳要求以及程序進(jìn)行滿足。

對(duì)于人機(jī)交互模塊來說，主要有三部分構(gòu)成，分別為數(shù)碼管的顯示器、LED顯示器以及鍵盤部分。對(duì)于信號(hào)采集模塊來說，主要含有兩部分構(gòu)成，分別為碗量的檢測(cè)和水位檢測(cè)部分。控制模塊主要有烘干器、臭氧發(fā)生器、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)等構(gòu)成。信息采集模塊有兩部分構(gòu)成，分貝為碗量的檢測(cè)、水位檢測(cè)。洗碗機(jī)在消毒、洗滌時(shí)候存在排水以及進(jìn)水操作，控制系統(tǒng)要控制以及檢測(cè)水量。在這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，檢測(cè)裝置利用電磁水位傳感器。它的工作原理是：傳感器軟管當(dāng)中需要首先接入一些空氣，當(dāng)洗碗機(jī)進(jìn)水之后，軟管內(nèi)部空氣壓出現(xiàn)變化，進(jìn)而造成了諧振頻率出現(xiàn)了改變，接人輸出一些脈沖波。這個(gè)脈沖波流過諧振電路之后到達(dá)了單片機(jī)對(duì)應(yīng)接口。單片機(jī)在計(jì)數(shù)過程中能夠?qū)︻l率進(jìn)行確定，進(jìn)而得出水位高度。碗量信息檢測(cè)的模塊設(shè)計(jì)為光偶隔離電路。通過整流管整流的特性，將電動(dòng)機(jī)在慣性的作用之下帶來感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且變?yōu)橐恍┓讲ǖ男盘?hào)。單片機(jī)利用檢測(cè)方波信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度，繼而對(duì)目前洗碗機(jī)內(nèi)碗量信息進(jìn)行充分的了解。

控制模塊主要有進(jìn)排水系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)等，均采用雙向可控硅進(jìn)行控制。當(dāng)控制系統(tǒng)被輸入低電平信號(hào)時(shí)，進(jìn)水閥和排水閥均被打開；反之，輸入高電平信號(hào)時(shí)則關(guān)閉。安全系統(tǒng)則在電源開關(guān)內(nèi)部設(shè)計(jì)一個(gè)電磁線圈，一旦系統(tǒng)有電壓輸入按鈕隨即彈起，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電功能，保障系統(tǒng)安全。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過單相電機(jī)的兩個(gè)輸入端實(shí)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)輸入端被輸入低電平信號(hào)，而另一個(gè)輸入端被輸入高電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)；反之，電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。烘干系統(tǒng)利用電吹風(fēng)產(chǎn)生的熱氣流直接對(duì)碗進(jìn)行烘干，避免水漬斑痕殘留，使餐具更光潔。消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)了臭氧發(fā)生器，利用活氧與水產(chǎn)生的中間物質(zhì)單原子氧和羥基的強(qiáng)氧化特性對(duì)餐具進(jìn)行消毒。避免了傳統(tǒng)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(duì)人體有傷害等缺點(diǎn)。

三、洗碗機(jī)的智能互聯(lián)功能的實(shí)現(xiàn)

除此之外，我們還加入了家居互聯(lián)功能，家居互聯(lián)通過手機(jī)終端與洗碗機(jī)鏈接，讓洗碗機(jī)在各個(gè)使用環(huán)節(jié)都變得更加智能和人性化。在使用前，用戶可以通過手機(jī)上的“家居互聯(lián)”應(yīng)用程序迅速了解洗碗機(jī)的各項(xiàng)功能，還可以觀看教學(xué)視頻快速掌握洗碗機(jī)的正確操作和保養(yǎng)方法，免去翻看說明書的麻煩。比如，視頻會(huì)指導(dǎo)用戶在洗碗機(jī)中正確擺放餐具、調(diào)整碗籃，讓每一次洗滌都不留死角。在安裝后日常應(yīng)用中，家居互聯(lián)也會(huì)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(xí)慣，即使用戶出門在外也可遠(yuǎn)程將洗滌模式調(diào)整為更安

靜的“夜間洗”，讓家人安心休息。洗碗機(jī)主機(jī)可以根據(jù)洗碗機(jī)內(nèi)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(tǒng)能根據(jù)餐具類型和污濁情況調(diào)節(jié)水質(zhì)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(zhǎng)餐具的使用壽命。

促進(jìn)這套裝置運(yùn)行的有溫度、濕度、壓力以及傳感器、電機(jī)、紫外線殺菌裝置等執(zhí)行構(gòu)件，但最重要的是位于儲(chǔ)物倉(cāng)頂部的由樂高EV3主機(jī)編排構(gòu)成的中央處理模塊，這里儲(chǔ)存著編排妥當(dāng)?shù)母鱾€(gè)程序，主機(jī)接受到各個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)后進(jìn)行處理并發(fā)出指令到下一模塊使之運(yùn)行。這一中央自主收發(fā)過程精確有序，保證了整部洗碗機(jī)的全自動(dòng)性。

四、結(jié)束語(yǔ)

本洗碗機(jī)的設(shè)計(jì)充分滿足了工薪階層“解放雙手”的家庭勞務(wù)需求，雖然目前洗碗機(jī)對(duì)中國(guó)家庭來說還是一個(gè)相對(duì)較新的產(chǎn)品，但由于其性能優(yōu)異，必將被大眾認(rèn)知，從而成為繼冰箱、彩電、洗衣機(jī)之后的又一家用電器熱點(diǎn)。此外，對(duì)這套多功能洗碗機(jī)的后期優(yōu)化，主要集中在尺寸、容量方面，而低碳環(huán)保材料的實(shí)用也會(huì)極大提高其環(huán)保性，進(jìn)而成為大型餐廳的優(yōu)選。

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