1、全自動洗衣機的模糊控制,2/25,全自動洗衣機的模糊控制,單片機模糊控制洗衣機具有自動識別衣質(zhì)、衣量，自動識別骯臟程度，自動決定水量，自動投入恰當?shù)南礈靹┑裙δ埽瑥亩孔詣拥赝瓿烧麄€洗滌過程。由于洗滌程序是通過模糊推理決定的，故有著極高的洗滌效能，從而不但大大提高洗衣機的全自動化程度，也大大提高了洗衣的質(zhì)量。 用MC6805R3控制的模糊控制洗衣機可以說是真正的全自動洗衣機。在整個控制過程中，單片機MC6805R3和模糊控制軟件起了決定性的作用。 MC6805R3對洗衣機的控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。這個系統(tǒng)中包括電源電路、洗衣機狀態(tài)檢測電路、顯示電路和輸出控制電路。,3/25,全自動洗衣機

2、的模糊控制,圖1 控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖,4/25,一、全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu),一、全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu) 1、電源電路 電源電路由變壓器TF、橋式整流器、濾波電容和集成穩(wěn)壓電路7805組成。電源電路中還有二極管D1，它用于隔離濾波電容與橋式整流電路，使之進行過零檢測。7805輸出的5V電壓和交流電源的一端相接，以組成雙向晶閘管的直接觸發(fā)電路。 2、洗衣機狀態(tài)檢側(cè)電路 狀態(tài)檢測電路一共有7個。它們分別是內(nèi)桶平衡檢測電路、衣質(zhì)與衣量檢側(cè)電路、過零檢測電路、電源電壓檢測電路、溫度檢測電路、水位檢測電路和渾濁度檢測電路。,5/25,一、全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu),(1)

3、內(nèi)桶平衡電路由平衡開關(guān)K和R35電阻組成，它用于檢測內(nèi)桶運行時的狀態(tài)是否平衡穩(wěn)定。 (2) 衣質(zhì)、衣量檢側(cè)電路由電動機M2，二極管D4、D5，電阻R21、光敏三極管Tr9，電阻R14和反相器7404組成。其中D4是發(fā)光二極管，它和Tr組成光電耦合管，用于隔離交直流信號以及產(chǎn)生衣質(zhì)和衣量信號。 (3) 過零檢測電路由電阻R1、R2、晶體管Tr1和反相器7404組成。當橋式整流器產(chǎn)生全波整流信號輸出時，馬上通過R1送到晶體管Tr1的基極，當整流信號為正時，Tr1導(dǎo)通，整流信號為0時，Tr1截止； Tr1輸出的信號再由7404反相之后送到單片機MC6805R3的INT端。很明顯，只要電源過零就會產(chǎn)生

4、中斷請求信號。,6/25,一、全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu),(5) 水位檢測電路由電位器w3和相應(yīng)的機械部件組成，當水位變化時會使w3的中心抽頭產(chǎn)生位移。故送入到MC6805R3的AN0端的信號大小也產(chǎn)生變化。 (6) 渾濁度檢測器電路由紅外發(fā)光管D3 、紅外接收管Tr3和有關(guān)電阻組成。被檢測的水從D3和Tr3之間流過，由于不同渾濁度的水從中流過，使紅外信號的強弱變化不同，故MC6805R3送到的AN0端的信號大小反映了衣服的骯臟程度。 (7) 溫度檢測電路由MTS102、LM358和有關(guān)電阻、電容組成。其中MTS102是水溫檢測器。第一級LM358用作阻抗隔離器，第二級LM358用作放

5、大器，檢測結(jié)果送入到MC6805R3的AN1端。,(4) 電源電壓檢測電路由整流二極管D2，濾波電容C5和調(diào)整電位器W1組成。由于D2只是進行半波整流，所以當電源下降時，W1的抽頭也會較靈敏的反映出電源下降的情況。電源電壓的變化情況由MC6805R3的AN0端進行檢測。,7/25,一、全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu),3、顯示電路 顯示電路由晶體管Tr10、Tr11、Tr12、 Tr13、發(fā)光二極管D6D12、7段發(fā)光二極管顯示器LED1、LED2、LED3和相應(yīng)的電阻組成。其中晶體管Tr10Tr13是作為掃描開關(guān)管，用于選擇D6D7、 LED1、LED2、或LED3；而LED1LED3用于

6、顯示定時時間； D6D7用于顯示洗衣機的現(xiàn)行工作狀態(tài)。 4、輸出控制電路 輸出控制電路由觸發(fā)電路和相應(yīng)的雙向晶閘管組成，控制電路共有五路。L1是進水電磁閥，L2是排水電磁閥. M1是自動洗滌劑投入電動機，M2是主電動機。其中雙向晶閘管TA1、TA2用于控制主電動機M2的正反轉(zhuǎn)；TA2用于控制洗滌劑投入電動機；TA3用于控制進水電磁閥；TA3用于控制排水電磁閥。所有的雙向晶閘管都采用第、象限觸發(fā)。,8/25,一、全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu),除了上述電路以外，還有工作起/停和狀態(tài)設(shè)定電路。N1是洗衣機全自動工作的起/停按鈕；N2是功能選擇按鈕，它可以設(shè)定洗衣機從某個程序開始進行工作。 所有

7、的電路都在MC6805R3單片機的控制下工作。由于MC6805R3有較多I/O的端口，對洗衣機這種需要檢測和控制功能較多的家用電器是十分合適的，它可以使系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)達到十分簡潔的形式。,9/25,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理 在模糊洗衣機中，渾濁度、布質(zhì)、布量等都是通過對現(xiàn)行狀態(tài)的檢測，再通過模糊推理得出的。在模糊推理中，需要考慮推理的前件和后件，也就是推理的輸入條件和輸出結(jié)果。在模糊洗衣機中，主要是考慮布質(zhì)、布量、水溫和骯臟程度這幾個條件，從這些條件求取水位、洗滌時間、水流漂洗方式和脫水時間等。模糊洗衣機的推理如圖2所示。,10/25,二、模糊全自動洗衣機

8、的模糊推理,圖2 推理框圖,11/25,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理,從圖2中可以看出，模糊洗衣機是一個多輸出的模糊推理和控制系統(tǒng)。在實際中，模糊推理的前件和后件之間的相關(guān)關(guān)系對于不同的因素有所不同。渾濁程度和水溫可以確定洗滌劑投放的劑量和洗滌時間，而布量、布質(zhì)等可以確定水位和水流、脫水時間等。因此，在推理中把有關(guān)前件和后件進行處理，這種處理分成主要因素推理和順序因素推理兩種。通過這兩種推理處理，不但使推理變得較為簡單，而且可以在眾多因素中清晰地區(qū)別出連鎖關(guān)系的因素。 考慮到洗衣過程中的兩種情況，一種是靜態(tài)的，即洗滌劑濃度；另一種是動態(tài)的，即洗衣水流及時間，故推理分兩大部分，也就是洗滌劑濃度

9、推理和洗衣推理。,12/25,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理,洗滌劑濃度推理規(guī)則如下: 如果渾濁度高，則洗滌劑投入量大； 如果渾濁度偏高，則洗滌劑投入量偏大； 如果渾濁度低，則洗滌劑投入量小。 洗衣推理規(guī)則如下: 如果布量少，布質(zhì)以化纖偏多，而且水溫高，則水流為特弱，洗滌時間特短； 如果布量、布質(zhì)以棉布偏多，而且水溫低，則把水流定為特強，洗滌時間定為特短；,13/25,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理,表6-1 洗衣的模糊推理,洗衣推理如表6-1所示，它給出了洗衣推理的所有規(guī)則。很明顯這些規(guī)則的前件有三個因素，后件有兩個因素，故它們也是一種多輸入多輸出推理。,14/25,二、模糊全自動洗衣機的模

10、糊推理,圖3 水溫、布量和時間的模糊量,15/25,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理,對于主要因素推理和順序因素推理這兩種推理，它們之間有著隱含的推理關(guān)系。主要因素推理是以采用人的思維中的“主要因素起決定作用”原理執(zhí)行的，在這種原理中，拋棄各種次要因素，以簡明的形式產(chǎn)生因素少的推理原則，便于進行處理。順序推理則是把前一種推理的結(jié)果作為本次推理的前件，從而推理出新的結(jié)果。在洗衣機中，如果考慮渾濁度、洗滌劑投人量、水流、洗滌時間等因素的推理，作為主要因素推理顯然有： 如果渾濁度高，洗滌劑投入量大； ,16/25,二、模糊全自動洗衣機的模糊推理,從表6-1中也可以看出另一種主要因素推理有: 如果布量多

11、，布質(zhì)以棉布偏多，而且水溫高，則水流為強，洗滌時間為中； 但實際上，洗滌劑投入量大時，要求洗滌時間較長才能洗得干凈，故還需考慮順序因素推理： 如果洗滌劑投入量大，則洗滌時間長； 如果洗滌劑投入量中，則洗滌時間中； 當順序推理和主要因素推理推出的某一個后件因素的隸屬度不同時，則采用最大原則處理；而得到某個后件的模糊量不同時，則采用“大者優(yōu)先”的原則處理。,17/25,三、洗衣機物理量檢測,三、洗衣機物理量檢測 洗衣機在洗衣過程中起決定作用的物理量有布質(zhì)、布量、渾濁度、水溫等四種。物理量都需要采用一定的方法檢測出來，并且轉(zhuǎn)換成MC6805R3單片機能接受的形式送入單片機中，才能進行處理和執(zhí)行模糊推

12、理。 1、渾濁度檢測 衣物的骯臟程度、骯臟性質(zhì)和洗凈程度等都需要檢測，以便進行工作過程的整定和控制，渾濁度的檢測是采用紅外光電傳感器完成的。利用紅外線在水中的透光和時間的關(guān)系，通過模糊推理，以得出檢測結(jié)果，而這個結(jié)果就可以用于控制推理。,18/25,三、洗衣機物理量檢測,根據(jù)紅外接受管所接受到的紅外線強度，就可以得出水的渾濁度。通過實驗，可知在洗滌過程中紅外線透光率的變化情況，以及有關(guān)因素的關(guān)系，這種關(guān)系如圖4所示。在圖6-4(a)中給出了洗滌開始到漂洗結(jié)束的整個過程透光率的變化曲線。從曲線中可以看出，隨著洗滌的開始，衣物中的臟物溶解于水，使透光率下降；同時。隨著洗滌劑的加人，衣物中的污物進一

13、步溶解和脫落于水，故透光率進一步下降，并達到一個最低值，然后隨著漂洗的進行，衣物變干凈，水質(zhì)也變清，從而使紅外透光率逐漸升高，最后達到初值。一般而言，當透光率再次達到初始值時，說明衣物洗滌干凈，這時可以停止漂洗。,19/25,三、洗衣機物理量檢測,圖4(b)表示了衣物輕度污臟和重度污臟進行洗滌時紅外線透光率的變化曲線。重污時，透光率較差；輕污時，透光率較高。利用這種特性可以判別衣物的污臟程度。 圖4(c)表示了衣物的污臟性質(zhì)。油污時透光率較高，泥污時透光率較低。 圖4(d)表示了洗滌劑的類型。液體洗滌劑透光率高，粉末洗滌劑透光率較低。按照圖4給出的透光曲線，就可以根據(jù)洗衣機中的透光率來判別衣物

14、的污臟程度、污臟性質(zhì)，以及洗滌劑的種類，從而可以按此法進行洗滌過程控制。,20/25,三、洗衣機物理量檢測,圖4 洗滌全過程的透光率變化曲線 (a)一般過程 (b)輕度和重度污染 (c)5油污及污泥 (d)洗滌,21/25,三、洗衣機物理量檢測,圖5 布阻抗曲線,2、布量和布質(zhì)的檢測 布量和布質(zhì)的檢測是在洗滌之前進行的。在水位為一定的時候，布量和布質(zhì)的不同就會產(chǎn)生不同的布阻抗。通過給定一定的水位，然后在這個給定水位和條件下使主電動機進行間斷旋轉(zhuǎn)，則不同布阻抗就會使主電動機制動的性能不同，,利用主電動機在不同布阻抗時的制動特性，就可以推斷出布質(zhì)和布量。不同布質(zhì)和布量的布阻抗如圖5所示。在進行布質(zhì)

15、和布量檢測時，首先注入一定的水位，然后啟動主電動機旋轉(zhuǎn)，接著斷電讓主電動機以慣性繼續(xù)運轉(zhuǎn)直到停止。在主,22/25,三、洗衣機物理量檢測,電動機斷電時間內(nèi)，由于慣性，所以它處于發(fā)電機狀態(tài)，并且會產(chǎn)生感應(yīng)電勢輸出。隨著布阻抗的大小不同，主電動機處于發(fā)電機狀態(tài)的時間長短不同，只要檢測出主電動機處于發(fā)電機狀態(tài)的時間長短，就可以反過來推理出布阻抗的大小。當然，主電動機發(fā)電時間長，布阻抗就??；主電動機發(fā)電時間短，布阻抗就高。 通過對主電動機的正反轉(zhuǎn)控制繞組輸出電勢的整流和檢測，由光電隔離后形成脈沖信號送入單片機，而單片機只要計算出主電動機在停電時產(chǎn)生的計數(shù)脈沖個數(shù)就可以知道布阻抗的大小。脈沖個數(shù)多，布阻抗小，反之亦然。 在得出布阻抗之后，通過模糊推理就可以產(chǎn)生相應(yīng)的布質(zhì)及布量。布質(zhì)和布量檢測電路見圖1的PA2端口所接電路。,23/25,三、洗衣機物理量檢測,3、水溫檢測 水溫檢測由溫度傳感器MTS102執(zhí)行。由于MTS102有線性度好、對溫度敏感等特點，故采用它對常溫檢測有較大的優(yōu)點。在電路中，采用兩個運算放大器對MTS102的輸出信號進行處理，一個用于隔離阻抗，一個用于放大信