自动洗碗机的控制系统设计分析与研究

摘 要：结合洗碗机的功能需求需要对控制系统设计方法进行深入研究。本文先阐述了自动洗碗机控制系统的设计思路，并从水温检测、水位检测以及液晶显示三方面分析了自动洗碗机控制系统的电路设计内容，同时分析了控制系统的软件设计方法，为提高自动洗碗机控制系统运行的稳定性提供参考。

关键词：自动洗碗机；控制系统；系统设计

前言

随着经济及科学技术的发展，洗碗机作为一种自动化设备逐渐被应用于各个家庭中，极大的减轻了人们的家务负担。在洗碗机的自动控制系统中主要分为硬件电路设计以及软件设计，为了确保自动洗碗机控制系统能够满足人们不同洗涤温度、洗涤时间及消毒等各种需求，需要提升自动控制系统运行的稳定性。

一、自动洗碗机控制系统的设计思路

自动洗碗机控制系统主要包含水位、水温检测电路，门控、键盘电路、警报器及液晶显示电路。控制系统中水位检测电路的主要功能是检测水位的高度，进而控制进水及排水阀。水温检测电路能够根据用户的设定要求控制电阻丝，进而使水温达到用户要求。门控电路主要检测洗碗机门的关闭状态。键盘电路主要供用户设置洗涤条件。液晶显示及报警器主要是显示洗碗机的工作状态并且在系统运行故障时能够控制报警器提醒用户排查故障。应用强电驱动电路控制进水、排水电磁阀、加热电阻丝以及消毒器。

二、自动洗碗机控制系统的电路设计

（一）水温检测

在控制系统中的水文检测电路可以应用单总线器件，此类器件可以将地址线、控制线等合为信号线，具有成本低、操作简便、较强抗干扰性能的优点[1]。在应用单片水文检测电路时需要选择外部供电的方式，最终实现测量水温的目标，并提高水温检测的精准度。为了使控制中心读取到水温测量的结果，需要首先初始化水温检测电路及存储器操作命令，当水温检测电路上电后，向中心控制系统发送应答脉冲，进而显示工作状态已调整完毕。此时中心控制系统采用拉低总线电平的方式将脉冲复位，最终将总线释放进入信号接收状态。因此在应用水温检测电路时，可以在系统中写入固定代码便可以向系统输入操作命令，进而实现对系统水温的控制，如果需要改变设定的水温，则可以向控制中心发送温度转换的命令实现温度转换。

（二）水位检测

洗碗机除了需要控制水温外，还需要对系统的进水及排水进行控制。因此在控制系统中要应用光电水位传感器，此传感器的结构内部有红外发射二极管以及光敏晶体管，以实现对洗碗机的水位限制。并且光电水位传感器相较于其他水位开关控制器件相比，具有体积小、结构密集、安装操作便捷以及水位检测精准度高等优点。为了检测洗碗机中的最高水位及最低水位需要安装两个光电水位传感器。两个光电水位传感器均是四端口器件，四个端口分别连接电源、上拉电阻、电阻分压以及接地。水位检测电路的工作原理是如果进水水位没有达到洗碗机设定的最高水位值，則红外发射二极管会发射光线到光敏晶体管，进而控制进水电磁阀以及指示灯，最终实现自动进水。如果进水水位已经达到了最高水位，则二极管发射的光线便无法达到光敏晶体管，此时进水电磁阀便会关闭。实现自动排水功能的工作原理与进水原理相一致。

（三）液晶显示

为了向使用者显示洗碗机系统运行的状态、水温、消毒情况以及问题故障等信息，需要安装液晶显示电路。应用内置芯片的液晶显示电路，可以不用再提取字模。液晶显示电路需要连接电源及接地，通过连接可变电阻接地能够对液晶显示的亮度进行调节。此外还要将液晶显示电路与总线通道相连，最终形成控制信号的通道。为了避免造成过多的能耗，可以通过控制输出电平的高低来控制液晶显示的工作状态，在洗碗机工作时可以拉高背光电源来点亮液晶。在其停止工作时可以将电平拉高而拉低背光电源来关闭液晶。

三、自动洗碗机控制系统软件设计

针对自动洗碗机控制系统的软件设计主要分为六个步骤，首先控制进水、加温及注入清洁剂的过程，再进行清洗控制，清洗完毕后进行消毒及排水。如果在控制系统运行过程中出现了任何故障可以立即触发故障报警以及停机运行的功能。总之控制系统软件必须按照洗碗机的功能要求进行编写，其软件模块主要包含自检、初始化、显示运行状态、键盘操作状态等。

使用洗碗机前，需要先查看洗碗机的工作状态，控制弱电源开关设置洗涤条件，设置完毕后可将碗盘放入清洗室，关上机门后再根据洗涤要求设置水温及水位，全部条件设置完毕后启动洗碗机。此时洗碗机便会自动注入清洁剂，并在运行过程中时刻检测水位状态。在清洗完毕后会启动消毒系统，并控制蜂鸣器提示使用者是否清洗完毕。在故障报警模块中需要编写进水阀、排水阀、加热器、电机等各部分的故障内容，确保控制系统在运行过程中如果发生任何故障问题时能够立即触发报警器，有效确保洗碗机运行的安全。此外，在编写系统软件的子程序时，要编写包括发送、接收、中断、显示等子程序的内容，使用者可以通过键盘模块来设置洗碗机的运行模式及洗涤条件，同时技术维修人员可以利用键盘模块输入密码来查看系统运行的状态并设置系统运行的参数。

总结

综上所述，为了实现自动洗碗机的各项功能，需要科学的设计电磁阀、电阻丝、清洗器等各硬件设备，并按照洗碗机的工作流程编写控制系统的软件，最终通过液晶显示洗碗的工作状态及清洁消毒的相关标志。此外，还需要在系统中安装报警器，及时警报控制系统运行过程中出现的故障问题。

参考文献

[1]许荣再.一款基于STM8S系列单片机的洗碗机控制器设计及实现[J].企业技术开发：中旬刊， 2014（7）：23-25.

[2]张伏，邱兆美，王俊.基于西门子PLC的洗碗机控制系统设计[J].制造业自动化， 2013（19）：31-33.

作者简介：

窦海伟（1978年10月）男；民族：汉族；籍贯：山东省菏泽市；职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：家用洗碗机、油烟机、集成灶。