專利名稱：交互式洗衣機(jī)無級水位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及洗衣機(jī)控制技術(shù)，具體為洗衣機(jī)無級水位控制裝置。
背景技術(shù)：
能源使用帶來的環(huán)境問題不斷地為人們所認(rèn)識，大氣中二氧化碳(CO2)濃度升高 帶來的全球氣候變化對人類生存和發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)已被確認(rèn)為不爭的事實(shí)。只有通過技術(shù) 創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消 耗，減少溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。低碳是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)，同樣，對日常生活中的洗衣機(jī)的環(huán)保節(jié) 能的要求越來越高，其中最主要的一項(xiàng)指標(biāo)就是耗水量，怎樣做到更洗凈，更節(jié)水？人們迫 切需要有一種能節(jié)水的洗衣機(jī)來替代現(xiàn)有的洗衣機(jī)，洗衣機(jī)用水量可以根據(jù)具體情況隨意 選擇，達(dá)到節(jié)省耗水量。通過大量市場調(diào)研，目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多洗衣的廠家都 注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長，從洗衣機(jī)水位控制方面看，使用的全自動(dòng)洗衣機(jī)水位開關(guān) 的方式主要有機(jī)械式和電子式二種，共同的特點(diǎn)洗滌水位只能做到1 2個(gè)有限的位置控 制。機(jī)械水位開關(guān)是靠氣體壓力原理，利用水的壓力來推動(dòng)氣囊?guī)?dòng)微動(dòng)開關(guān)的原理 來工作，結(jié)構(gòu)上，有一條皮管連接洗衣桶和水位開關(guān)，水位開關(guān)氣室內(nèi)的空氣壓力隨著水位 的上升而增大后，橡皮膜片會(huì)向上移動(dòng)，頂桿盤和頂桿一起向上移動(dòng)，使頂桿一端上的動(dòng)觸 片與原來常閉的定觸片觸點(diǎn)斷開，而與原來常開的定觸片觸點(diǎn)閉合。通過擰動(dòng)水位開關(guān) 的水位調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)水位開關(guān)動(dòng)觸片上彈簧的壓力，從而達(dá)到調(diào)節(jié)控制水位的目的，結(jié)構(gòu) 上，它不可能實(shí)現(xiàn)多級水位控制。電子水位開關(guān)(見圖6)是利用水的壓力來推動(dòng)開關(guān)里的磁環(huán)上升，改變開關(guān)里線 圈L的電感量，引起LC并聯(lián)電路諧振頻率的改變。這種電子水位開關(guān)，根據(jù)水位選擇與振 蕩源頻率對應(yīng)，一般電路中的振蕩源頻率是固定的，當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)輸出電壓最高，從而 使電腦感應(yīng)到水位是否到達(dá)預(yù)先設(shè)定洗滌水位，改變預(yù)定水位要改變振蕩源頻率，所以控 制洗滌水位只能做到幾個(gè)有限的位置。這種電子水位傳感器只能稱為電子水位開關(guān)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的問題在于，控制洗滌水位不僅僅提供幾個(gè)有限的位置，為了 達(dá)到節(jié)省耗水量，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種適合于微電腦式全自動(dòng)洗衣機(jī)，可以根據(jù)具體情 況隨意選擇用水量的控制裝置。所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)微控制器外圍電路設(shè)置顯示器、鍵盤(內(nèi)置二個(gè)按鍵)、無級水位檢測電路；(見 圖2) 二個(gè)按鍵連接通用I/O 口的輸入口，信號電源電壓和電阻電壓過零點(diǎn)的信號連接MCU 外部中斷口。[0010]保留原來的利用水的壓力來推動(dòng)開關(guān)里的磁體上升的機(jī)械結(jié)構(gòu)，無級水位檢測電 路采用RLC串聯(lián)頻相檢測電路，(見

圖1)；用檢測相位關(guān)系來檢測水位，根據(jù)RLC串聯(lián)電路 相頻特性，利用微控制器MCU內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器資源進(jìn)行相位差值檢測。洗衣機(jī)水位升降改變磁體的位移引起(套在其外的)電感線圈的電感量變化，當(dāng) 電感量變化時(shí)，RLC串聯(lián)電路電壓和電流相位差值隨著變化，相位差值有正和負(fù)，當(dāng)洗衣機(jī) 水位低于50 %，最高水位電流超前電壓，反之，當(dāng)洗衣機(jī)水位高于50 %，最高水位電流滯后 電壓。根據(jù)電路原理電阻的電壓降與電流同相，我們將電源信號電壓和電阻二端電壓作為 采樣點(diǎn)(見圖1)，二個(gè)公共點(diǎn)接地，用電源信號電壓和電阻電壓過零點(diǎn)來啟動(dòng)和停止MCU內(nèi) 部定時(shí)計(jì)數(shù)器資源進(jìn)行相位差值檢測，相位差值檢測要做到1)足夠的精度；幻水位按最高 水位的百分?jǐn)?shù)顯示的人性化設(shè)計(jì)要求一致。采用了移碼技術(shù)，移碼要求電壓(即信號源電 壓)和電流(即電阻電壓降)同相時(shí)是50%，電流超前電壓小于50%，電流滯后電壓大于 50%，MCU可以精確地檢測到水位傳感器的相位，也就是可以精確地檢測到當(dāng)前的水位及水 量。MCU的串行外圍設(shè)備接口 Gerial Peripheral hterface，SPI)是一個(gè)同步串行 通信系統(tǒng)，SPI具有1個(gè)時(shí)鐘信號、2個(gè)數(shù)據(jù)信號和1個(gè)隨從選擇(Slave Select)信號。只 需要其中1個(gè)時(shí)鐘信號、1個(gè)數(shù)據(jù)信號二引腳線，就可用于兩個(gè)器件之間傳輸信號。顯示器 2和按鍵1共用串口二引腳線是這樣實(shí)現(xiàn)的讀按鍵信號時(shí)，不發(fā)時(shí)鐘信號，作輸入口，數(shù)據(jù) 信號輸出“1”讀Κ+(Λ鍵)，輸出“0”讀K-( V鍵)傳輸顯示數(shù)據(jù)信號時(shí)，發(fā)時(shí)鐘信號，移位 寄存器接收數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型中，MCU的SPI連接LED器和按鍵大大減少M(fèi)CU的連線(見 圖5)。有益效果本實(shí)用新型借助于顯示器和按鍵進(jìn)行人機(jī)信息交互，水位按最高水位的百分?jǐn)?shù)顯 示，洗衣機(jī)用水量可以根據(jù)具體情況隨意選擇，達(dá)到節(jié)省耗水量。實(shí)現(xiàn)水位控制人性化設(shè) 計(jì)，可使全自動(dòng)洗衣機(jī)成為無級水位控制洗衣機(jī)，提高市場競爭力，由于采用通用電子器 件，器件成本低廉。因此本實(shí)用新型具有良好的推廣價(jià)值。
以下結(jié)合附圖與實(shí)施案例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型；圖1本實(shí)用新型的水位檢測器原理圖；圖2本實(shí)用新型的水位檢測電路模塊框圖(新增部分)；圖3本實(shí)用新型的水位檢測電路相頻特性；圖4本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)移碼示意圖；圖5本實(shí)用新型的數(shù)碼顯示器；圖6電子水位開關(guān)原理圖。圖中標(biāo)號1、按鍵2、顯示器3、微控制器MCU 4、增加Λ鍵5、減小V鍵6、磁體具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征，達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖2所示，信息交互的洗衣機(jī)無級水位控制裝置，包括按鍵1，顯示器2 ；顯示器2采用醒目的LED七段數(shù)碼顯示器(圖幻。按簡易設(shè)計(jì)要求，二個(gè)按鍵分 別是增加Λ鍵4、減小V鍵5。顯示器2按人性化設(shè)計(jì)要求，顯示當(dāng)前水位設(shè)定值對于最高 水位的百分?jǐn)?shù)％，按增加Λ鍵，水位設(shè)定值增加，顯示器值隨之增加，按減小V鍵，水位設(shè)定 值減小、顯示器值隨之減小。人機(jī)信息交互，進(jìn)行設(shè)定值的隨意調(diào)節(jié)。運(yùn)行時(shí)，顯示器2顯 示洗衣過程，這時(shí)候按增加Λ鍵或減小V鍵，又顯示水位設(shè)定值，并停留2秒返回顯示洗衣 過程。本實(shí)用新型中，水位檢測采用RLC串聯(lián)頻相檢測電路，用檢測相位關(guān)系來檢測水 位，MCU可以精確地檢測到水位傳感器的相位，也就是可以精確地檢測到當(dāng)前的水位及水 量。為保證了足夠的精度，根據(jù)相頻特性，電源信號角頻率Qci應(yīng)選擇在50%最高水位處的
RLC串聯(lián)電路諧振的角頻率。RLC串聯(lián)電路相頻特性(見圖3)，圖中
權(quán)利要求1.一種交互式洗衣機(jī)無級水位控制裝置，其特征在于微控制器MCU(3)外圍電路設(shè)置 顯示器(2)、按鍵(1)、無級水位檢測電路；無級水位檢測電路采用RLC串聯(lián)頻相檢測電路， 磁體(6)的位移引起電感線圈的電感量變化，微控制器MCU(3)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行相位差 值檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述的按鍵⑴包括增加Λ鍵⑷、 減小V鍵(5)；顯示器(2)采用LED七段數(shù)碼顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述的RLC串聯(lián)頻相檢測電路將電 源信號電壓和電阻二端電壓作為采樣點(diǎn)，二個(gè)公共點(diǎn)接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述的MCU(3)的外圍設(shè)備接口是一 個(gè)同步串行通信系統(tǒng)，具有1個(gè)時(shí)鐘信號、2個(gè)數(shù)據(jù)信號和1個(gè)隨從選擇信號；所述的顯示 器⑵和按鍵⑴共用串口二引腳線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于所述的MCU(3)的外圍設(shè)備接口也可 采用微控制器通用外圍輸入/輸出，1個(gè)作為時(shí)鐘信號、1個(gè)作為數(shù)據(jù)信號。
專利摘要本實(shí)用新型為交互式洗衣機(jī)無級水位控制裝置，微控制器MCU(3)外圍電路設(shè)置顯示器(2)、按鍵(1)、無級水位檢測電路；無級水位檢測電路采用RLC串聯(lián)頻相檢測電路，磁體(6)的位移引起電感線圈的電感量變化，微控制器MCU(3)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行相位差值檢測。RLC串聯(lián)頻相檢測電路將電源信號電壓和電阻二端電壓作為采樣點(diǎn)，二個(gè)公共點(diǎn)接地。借助于顯示器(2)和按鍵(1)進(jìn)行人機(jī)信息交互，水位按最高水位的百分?jǐn)?shù)顯示。本實(shí)用新型采用二線傳輸方式，占用微控制器資源極少，特別適用微電腦洗衣機(jī)升級，編程采用移碼技術(shù)，保證足夠的精度，并使洗衣機(jī)無級水位控制操作簡易；由于采用通用電子器件，器件成本低廉、本實(shí)用新型具有良好的推廣價(jià)值。
文檔編號G05D9/12GK201926934SQ20102052284
公開日2011年8月10日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者夏永明, 孔凡花, 楊鵬舉, 索志民 申請人:上海海事大學(xué)