滚筒式洗衣机控制系统电路设计

专业方向课程设计说明书

题目名称：滚筒式洗衣机控制系统电路设计

学院：机械工程学院

专业年级：机械设计制造及其自动化12级

姓名：

班级学号：机电12-1-04

指导教师：

二Ｏ一五年十二月十五日

摘要

滚筒洗衣机正朝着两个方向同时发展：一是洗涤技术不断的推陈出新如蒸汽洗、超声波洗、健康杀菌，银离子等，另一个方向是控制技术。通过对整机厂规格书的分析，确定了控制系统总体方案；通过对滚筒洗衣机洗涤原理的研究，设定优化了洗衣节拍；引入了一些实用功能。如：掉电记忆功能，在停电后，电力恢复正常，洗衣机将继续没有完成的洗涤。自动关机功能，在开机无操作或洗涤结束后分钟将自动关机。童锁功能，在洗涤过程中防止随意按下按键而发生危险等。研究了单片机NEC78F0513的工作原理，以其为核心设计了电路板，包括单片机系统、人机接口电路、开关电源电路、阀的控制电路、水位检测电路和复位电路等。

目录

第一章、绪论 (1)

1.1.洗衣机的发展 (1)

1.2.滚筒洗衣机发展现状和趋势 (2)

1.3.洗衣机驱动技术综述 (2)

1.3.1.滚筒式洗衣机用驱动电机的选择 (3)

1.3.2.滚筒洗衣机的驱动方式 (4)

1.4.变频调速技术研究现状及趋势 (5)

1.5.洗衣机控制技术现状及趋势 (6)

第二章、智能控制系统总体设计 (8)

2.1.控制系统用户界面分析 (8)

2.2.控制系统总体方案 (8)

2.2.1.主要功能部件选型 (10)

2.2.2.单片机选型 (10)

2.2.3.可控硅选型 (12)

2.4.滚筒洗衣机控制策略研究 (14)

2.5.本章小结 (15)

第三章、硬件设计 (16)

3.1.总体方案 (16)

3.2.人机接口电路设计 (18)

3.3.开关电源模块 (22)

3.4.阀的控制 (24)

3.5.水位检测电路 (25)

3.6.复位电路 (26)

3.7.本章小结 (27)

第四章、系统的工作过程及其控制 (28)

设计小结 (30)

参考文献 (31)

第一章、绪论

1.1.洗衣机的发展

从人类开始穿衣遮羞以来，衣物的洗涤成为人类避无可避的劳动，这中重复性的劳作增加了人们的负担，并且为洗净衣物添加的化学试剂也对人们的皮肤造成一定伤害。所以，采用机械来代替这项重复劳作是必然的。1766年美国人Schaefer发明了第一台洗衣机，采用助板来模仿人手对衣物搓洗。经过漫长的一个世纪的发展，现代洗衣机雏形才得以出现，并得到了蓬勃发展[1-3]。1874年，手摇的木制洗衣机被另一个美国人比尔·布莱克斯发明了。现在看来结构十分简单，只是在木桶里装上了6片叶片，然后通过齿轮，用手柄带动，这样使得衣服不断翻转，就达到了洗衣效果。虽然这个装置结构非常简单，并且洗涤的效果也不是很好，但是，这个构思却很值得肯定，并且对后人有大大的启发，大大加快了洗衣机的改进过程。

随着工业技术发展的进程，蒸汽、水力、内燃机等不断的被应用到洗衣机驱动中来，使得人力得到大大的解放。但是，由于驱动装置太繁重，性价比太低，都没得到广泛推广。1910年，世界上第一台电动洗衣机被美国人菲舍尔研制成功了[4-5]。这台电动洗衣机的出现，才真正标志着人类的家务劳动真正进入了自动化时代。进入了电气化时代以后，人们日益完善了洗衣机的功能，洗衣形式也渐渐的固定为：搅拌式洗衣机、波轮洗衣机、滚筒式洗衣机。美国帮迪克斯公司，在30年代末制造出世界上第一台前装式的全自动滚筒洗衣机。整个洗衣过程都得以在一个滚筒里完成。这象征着洗衣机的型式又一个巨大的进步，现如今，在全世界，滚筒洗衣机都得到了广泛的应用。

随着社会的不断进步，人们给洗衣机提出了越来越高的要求。除满足基本洗衣功能外，开始关注它的环保性、适用性、可靠性、智能程度以及节约能耗等方面。所以，环保、节能也是洗衣机发展的一个大方向。

从改革开发开始，我国开始了对洗衣机的研究，和电视机一样作为骨干家电，洗衣机的发展还是很迅速的。它的发展历程基本可以划分为以下三个阶段：

1)初期起步阶段：可以从上世纪八十年代中期算起，到八十年代末期截止。这

一阶段主要体现为技术的集中引进。其中又一日本的波轮式洗衣机的技术和

设备为主，迅速的从无到有，也因此，奠定了波轮式洗衣机在中国市场的地

位

2)平稳发展阶段：这个阶段是从上世纪八十年代末期开始，一直到九十年代中

期截止。这个时期，我们国家各洗衣机企业，无论是质量水平还是技术水平

都稳步的在提高，生产成本也得到持续降低。市场认可度也大幅提高

3)激烈竞争阶段：这个阶段是从上世纪九十年代中期开始，由于中国市场日益

扩大，一些外资品牌开始大肆登陆抢占市场，尤其是一些欧洲家电企业。在

这一阶段，洗衣机行业的竞争是相当激烈

现如今，我国的洗衣机企业已经发展成熟，国有、外资、合资等各种企业遍布全国各大省市，我们国家逐渐的成为了全球化的洗衣机生产基地，年产量占全球各国总产量的四分之一，居世界各国之首。除了满足庞大的内需之外，还出口到欧洲、北美洲、东南亚各国等。

但是，和日韩、欧美各国家相比，我们国家的技术依然比较落后，一些技术的关键还没有完全掌握。对新洗衣机的设计、研发都还处在模仿阶段。生产线往往也是进口的，这样就使得我们国产的洗衣机，从功能上、质量上、成本上、市场占有度上都落后与外资品牌。所以，在竞争这么激烈的情况下，要想在不断增长的市场中占据一定份额，就一定要提高自主设计、开发新洗衣机的能力。在模仿的基础上，消化吸收引进的技术，掌握好洗衣机设计的关键，这样才能逐步提高我们的设计水平。

1.2.滚筒洗衣机发展现状和趋势

滚筒洗衣机是发源与欧洲大陆的，设计原理是模仿人们用棒捶打衣物，利用电动机带动洗衣机滚筒旋转，使得衣服在桶里被举起、摔下，再举起再摔下。这种重复运动，再加上水和化学试剂之间的共同作用，就能洗净衣服了。但是，由于洗衣试剂的活性对温度有要求，所以洗衣时用热水才能洗的比较干净。

比起波轮式洗衣机，滚筒进入我们国家的时间就晚的多了，所以普及率也较低，研究文献自然也偏少。但是近几年，人们的衣服质量越来约好，滚筒洗衣机的优点慢工程硕士学位论文滚筒洗衣机智能控制系统研究与设计慢的越来越得到人们的认可。省水、对衣服磨损少、自动化程度高等，这些优点受到广大消费者的青睐。

现如今，滚筒洗衣机年生产量已经占到洗衣机总产量的55%，从这一数据上看，滚筒洗衣机起步虽然较晚，但已经成为洗衣机的流行趋势。因为它和波轮洗衣机截然不同的洗衣方式，使得它具备诸多优点：洗衣过程不缠绕、对衣服损害小（约为波轮式洗衣机的1/30），这就使得它可以洗涤丝绸羊毛等高档衣物；它的使用周期大概是波轮式的2倍；而且耗水量约70升，比波轮式、搅拌式的150升，省了一半多。由于洗涤剂的效用与浓度有关，所以省了一半水也就能大大节约洗涤试剂的用量，从而可以使得生活污水的排量也大大减少。可以预见，随着人们衣物质量的提升，对环保的追求的提高，滚筒洗衣机会慢慢确立其在家用洗衣机市场中的主导地位。

1.3.洗衣机驱动技术综述

随着当今世界经济的迅猛发展，节约能源已经逐渐成了一个世界性的话题。因此，