【正文】 84 全自動(dòng)洗衣機(jī) 控制系統(tǒng)的程序流程 85 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： 原理； 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（比較）； 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)等）； 控制程序框圖； 設(shè)計(jì)心得。脫水期間，系 統(tǒng)在響應(yīng)開(kāi)蓋或不平衡中斷后， CPU采取軟件查洵的方式，通過(guò) 腳對(duì)蓋開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確定洗衣機(jī)是否繼續(xù)進(jìn)行脫水操作。洗衣工作程序可通過(guò) S2鍵循環(huán)選擇。 洗衣機(jī)的強(qiáng)、弱洗滌可通過(guò) S1鍵進(jìn)行循環(huán)選擇。 CPU的第 第 5 腳外接 6MHz的晶振。在洗衣機(jī) 進(jìn)水或排水期間， ，用于監(jiān)測(cè)水位開(kāi)關(guān)狀態(tài)，為 CPU提供洗衣機(jī)的水位信息；在洗衣機(jī)高速脫水期間，當(dāng)發(fā)生開(kāi)蓋或 不平衡導(dǎo)致 CPU響應(yīng)中斷時(shí)， ，待中斷處理結(jié)束后， 由 D觸發(fā)器輸出的中斷請(qǐng)求信號(hào)撤銷(xiāo) 。 為了充分利用 CPU的 I／ O口線， ， 每根線具有兩個(gè)功能。中斷請(qǐng)求信號(hào)通過(guò) TC4013BP雙 D 觸發(fā)器的兩個(gè) Q端，分別加到 CPU的 ，并由觸發(fā)器鎖存， 直到 CPU響應(yīng)結(jié)束為止。 82 洗衣機(jī)的暫停功能 (暫停鍵 S6)、安全保護(hù)與防振功能 (蓋開(kāi)關(guān) S3)均采用中斷方式處理。 74LSl39只要 CPU的 兩根線即可提供 4種不同顯示的驅(qū)動(dòng)。 圖中的 74LS05為反相器，用做中間緩沖器，其中 4個(gè)通道分別 驅(qū)動(dòng) 4個(gè) SPl110固態(tài)繼電器，另外兩個(gè)通道用于驅(qū)動(dòng)指示燈 LED5和 LED6。 SPlll0是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)置發(fā)光二極管和 光觸發(fā)雙向可控給硅， 10～ 50mA輸人電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo) 通，輸出端通態(tài)電流為 3A(平均值 )，浪涌電流 15A(不重復(fù) )。根據(jù)功能要求和 AT89C2051芯片的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì) 出洗衣機(jī)的電氣控制電路如圖 所示。 洗衣機(jī)需要控制的工作部件主要有進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)。 (6)暫停功能 不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時(shí)， 洗衣機(jī)必須立即停止工作，待起動(dòng)鍵按下后，洗衣機(jī)又能按原來(lái) 所選擇的工作方式繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 (5)間歇驅(qū)動(dòng)方式 脫水期間采取間歇驅(qū)動(dòng)方式，以便節(jié)能。 (3)進(jìn)、排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能 洗衣機(jī)在進(jìn)水或排水過(guò)程 中，若在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)水或排水未能達(dá)到預(yù)定的水位，就說(shuō) 明進(jìn)、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)檢測(cè)后通過(guò)相應(yīng)程序發(fā) 出報(bào)警信號(hào)，提醒操作者進(jìn)行人工排除。 3)單獨(dú)程序是 “ 進(jìn)水 → 洗滌 (規(guī)定為 6min)→ 結(jié)束 (留水不排不脫 )”。每循環(huán)一次，洗滌或漂洗時(shí)間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié) 減少 2min，也即：第一循環(huán)內(nèi)的洗滌時(shí)間定為 6min，第二循環(huán)內(nèi)的 漂洗時(shí)間減為 4min，第三循環(huán)內(nèi)的漂洗時(shí)間減為 2min；排水時(shí)間采 用動(dòng)態(tài)時(shí)間法確定．脫水時(shí)間規(guī)定為 2min。 (2)4種洗衣工作程序 即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排 水程序。 選用 AT89C205l作 CPU，可使洗衣機(jī)的控制電路大大簡(jiǎn)化。 六、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電腦式全自動(dòng)洗衣機(jī)上使用的微控制器主要是 4位或 8位的單片 機(jī)。要求在洗滌時(shí)，棘爪要伸人棘輪棘齒高度的三分 之二，脫水時(shí)棘爪脫離棘輪 。 78 由于外桶尺寸已定 (因內(nèi)桶直徑已知 )，在方案設(shè)計(jì)時(shí)初定位于 外桶底部的出水口位置，則排水電磁閥銜鐵中心與出水口中心位于 同一直線上。 77 (1)洗滌狀態(tài)傳動(dòng)比 洗滌輸入軸與波輪的傳動(dòng)比為 ： (2)初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù) 洗滌時(shí)中心輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈靜止， 中心輪與行星架的傳動(dòng)比按以下公式計(jì)算： 初選中心輪齒數(shù) zA=19，由上式計(jì)算得內(nèi)齒圈齒數(shù) zB=57。 已知洗衣轉(zhuǎn)速為 180r／ min，脫水轉(zhuǎn)速為 720r／ min。 74 9 10 75 11 取 z=1。 (5)中心距 a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld (dd1+dd2)a02(dd1+dd2) a0322 根據(jù)洗衣機(jī)桶體的安裝尺寸，初取 a0=140mm，基準(zhǔn)長(zhǎng)度： Ld’=2a0+(π/2)(d d1+dd2)+[(dd2dd1)2/4a0] =2 140+(π/2)(55+106)+[(106 55)2/(4 140)]mm =538mm 查表 8選取和 538mm相近的標(biāo)準(zhǔn)帶的長(zhǎng)度 Ld為 560mm，則實(shí)際中 心距為： a≈a 0+[(LdLd’)/2]=140+[(560538)/2]=151mm 在安裝時(shí)，在結(jié)構(gòu)上要保持 V帶有一定的張緊力，安裝中心距 會(huì)略有所變化。 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd2為： dd2=idd1= 55=，按表 6圓整為 dd2=106mm。 (2)選擇帶型 根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為 1370r/min，以及小帶輪安裝 尺寸的大概范圍，選取普通 V帶 Z型 (見(jiàn)圖 14)。 69 3. V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 因?yàn)?V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，在同樣的張力 下， V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，所以這里選用了最 常用的 V帶作為第一級(jí)降速。 目前洗衣機(jī)的洗衣量、電動(dòng)機(jī)功率、內(nèi)桶直徑等基本參數(shù)，大 多數(shù)企業(yè)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)選用的。 波輪式洗衣機(jī)常用布局為輸入軸布置在內(nèi)桶的中心處，整個(gè)傳 動(dòng)系統(tǒng)基本上同軸布置，電動(dòng)機(jī)只能偏置一邊，為了保持平衡，可 68 將排水電磁閥和排水管與電動(dòng)機(jī)對(duì)稱(chēng)布置，必要時(shí)可加平衡塊。 脫水過(guò)程中突然打開(kāi)洗衣機(jī)上蓋，排水電磁鐵失電，方絲離合 彈簧恢復(fù)到洗滌狀態(tài)，由于脫水是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，剎車(chē)扭簧將抱緊， 剎車(chē)裝置起作用，剎車(chē)帶將使內(nèi)桶迅速制動(dòng)。剎車(chē)裝置工作原理如圖 13所示。 當(dāng)波輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)桶有 順時(shí)針?lè)较蚋D(zhuǎn)的傾向，這時(shí)自然狀態(tài) 的剎車(chē)扭簧將被旋緊，緊緊抱住剎車(chē)裝 67 置外罩的軸端，相互之間產(chǎn)生足夠的摩擦力使兩者成為一整體。 13 當(dāng)波輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)桶有 逆時(shí)針?lè)较蚋D(zhuǎn)的傾向，這時(shí)與內(nèi)桶成 一體的脫水軸被單向滾針軸承卡住，不 能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以?xún)?nèi)桶也就不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 因?yàn)閮?nèi)桶和脫水軸是連成一體的，所以只要將脫水軸可靠固定，就 可使內(nèi)桶不跟轉(zhuǎn)。因此，內(nèi)桶如果不固定 或固定不可靠，就要隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 4 66 ③ 內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決 洗滌時(shí)防止內(nèi)桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)是設(shè)計(jì)中一 個(gè)非常重要的問(wèn)題。其 間，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶 輪一級(jí)減速后，再經(jīng)減速 比約為 4的行星減速器減 速，所以轉(zhuǎn)速約為 140～ 200r／ min。行 星減速器的減速比 i計(jì)算公式為： i=1 +內(nèi)齒圈齒數(shù)／中心 輪齒數(shù)。大帶輪 1帶動(dòng)輸 入軸 6轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)行星減速器減速后，帶動(dòng)波輪軸 11轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)洗滌 功能。 ②洗滌狀態(tài)如圖 12所示，洗滌狀態(tài)下，排水電磁鐵斷電，排水 閥關(guān)閉，拉桿復(fù)位。 脫水狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī) → 小帶輪 → 大帶輪 l→ 輸入軸 6→ 離合套 2→ 方絲離合