第29卷第3期Vol.29No.3河南职技师院学报JournalofHenanVocation-TehcnicalTeachersCollege2001年9月Sep.2001全自动洗衣机模糊控制系统的设计与实现孙平,张德升,杜志勇(河南机电高等专科学校,河南新乡453002摘要:将模糊控制技术应用于全自动洗衣机的控制,给出了以东芝单片机TMP87C840为核心的硬件框图和相关的软件编程思路。关键词:模糊控制;单片机;传感器;浑浊度中图分类号:TP273+.4文献标识码:A文章编号:10032482X(20010320044202采用模糊控制电路的全自动洗衣机是一种新型的多功能家用电器,它集微电脑技术、自动控制技术、传感技术、工业造型设计等技术于一体。这种洗衣机以人们洗衣操作的成熟经验作为模糊控制规则,采用先进的检测手段检测诸如水温、水位、衣质衣量、衣物的赃污情况等洗衣状态信息,应用模糊控制技术分析检测结果,以最佳的洗涤方案,最大限度地模拟人工操作,自动地完成洗衣的全过程,达到理想的洗涤效果。与电脑程控型全自动洗衣机相比,模糊控制型洗衣机具有许多优点:首先,它应用布质、布量的检测结果,通过模糊推理,自动确定洗衣水位和水流强度;其次,应用洗涤液浑浊度检测结果,通过模糊推理法则,确定和修正洗涤时间与洗涤剂量;第三,具有自动断电、报警保护、故障检测显示等功能;最后,具有外形美观、功能强、操作使用方便等优点。本文着重介绍如何将模糊控制技术应用于洗衣机的检测、控制及具体的实现方案。1模糊洗衣机的传感器设计在洗衣过程中起决定作用的物理量有布量、布质、水温和浑浊度等四种,这些物理量都需要有适当的传感器来获取信息,并转换成单片机能接收的电信号。图1水位传感器测量电路1.1水位的检测水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。对于模糊控制的洗衣机,要求水位的检测必须是连续的,故常采用谐振式水位传感器。谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC作为传感器的敏感元件,将被测物体的变化转变为LC参数的变化,最终以频率参数输出。其工作原理是:将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力,驱动内腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动,从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。水位测量电路如图1所示,为便于与单片机接口,水位传感器采用数字振荡电路,电感与电容组成的三点式振荡电路经C2耦合接入数字式谐振放大器A1,随着水位变化,谐振频率作相应变化,放大器在a点输出,经A2整形,由c点输出,此时即可将数字量接到单片机。1.2布质、布量的检测布质和布量的检测是在洗涤之前进行的。在水位一定时,不同的布质和布量的产生的布阻抗不同。布质和布量检测电路如图2所示。具体检测布质和布量时,首先注入一定的水位,然后起动主电机旋转,接着断电让主电机以惯性继续运转直到停止。在主电机断电惯性旋转时间内,主电机处于发电状态,会产生感应电动势收稿日期:2001205218.作者简介:孙平(19552,男,江苏徐州人,副教授。图2反电势法测量布质、布量电路输出。显然,随着布阻抗大小的不同,主电机处于发电机状态的时间长短也不同。因此,只要检测出主电机处于发电机状态的时间长短,就可以反过来推理出布阻抗的大小。主电机发电时间愈长,布阻抗就愈小;反之布阻抗就愈高。主电机发电时间可直接通过检测起动电容两端输出电势,并将此电势半波整流后,由光电隔离后放大整形为一矩形脉冲系列的脉冲数而定。脉冲个数反映布阻抗的大小,脉冲个数多,布阻抗小,反之亦然。图3浑浊度红外光电检测电路1.3浑浊度的检测浑浊度综合反映了衣物的脏污程度、脏污性质和洗净程度。它是采用红外光电传感器,利用红外线在水中的透射率和时间的关系,通过模糊推理,获得检测结果。其检测电路如图3所示,红外发光二极管LED由恒流源供电,由单片机脉宽调制PWM信号控制LED发出调制红外光,穿过动态的洗涤液,到达光电三极管VT,使VT的射级输出电压随洗涤液的浑浊程度而线性变化。1.4水温的检测水温检测可用热敏电阻或MTS102半导体温度检测器。洗衣机水温一般为4~40,℃在该温度范围内MTS102线性好,温度敏感,水温检测常选用它。2模糊控制器的设计洗衣机的模糊控制关系是一个多输入、多输出的控制系统。输入变量为浑浊度、布质、布量、水...