全自动洗衣机浑浊度智能测试仪的设计

洗衣机浑浊度智能测试仪的设计

#"全自动洗衣机浑浊度智能测试仪的设计

全自动洗衣机浑浊度智能测试仪的设计

扈

刚

孙君曼

郑州轻工业学院信息与控制工程系!"#$$$%）

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摘

要

本文介绍了应用红外光电传感原理的浑浊度智能测试仪。详细阐述了本装置的设计思想J硬件实现和软件的基本结构。

关键词：红外光，浑浊度，传感器，单片机

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随着科学技术的不断发展。测量仪器正在朝着数字化，智能化和自动化方向发展。在模糊控制全自动洗衣机中，引入了诸如布质、布量、温度和被洗衣物的脏污程度，脏污性质等传感器，以达到最佳洗涤效果。衣物的脏污程度，脏污性质的检测，对模糊控制洗衣机在节水、节能和减少洗涤时间方面起决定作用。在洗衣机大批量生产中，浑浊度传感器的特性一致是非常重要的，本文介绍的浑浊度传感器测试仪，就是针对在洗衣机大批量生产中，对浑浊度传感器的特性进行测试而设计的。

询历史测试数据，并能够离线打印；可与上位*+机通信来传送测试数据。

&’%仪器的硬件设计

浑浊度传感器测试仪由检测部分和(,+##%单片机系统两大部分组成。

&’%’&主机系统

测试仪硬件系统由单片机、-./显示器、键盘、微型打印机、步进电机和通信接口等组成，测试仪硬件系统原理图如图&所示。

&仪器的工作原理和硬件设计

浑浊度传感器的工作原理，是采用一定波长的红

&’&仪器的工作原理

外发光二极管作为检测光源，穿透被测液体，检测其透射光强，来检测液体浑浊的。红外发光二极管发射的红外光穿透被测液体的介质，被接收端的光电三极管接收，产生光电流。由于溶液含有的杂质，灰尘的颗粒大小，密度不同，光电三极管的光电流近似为线性的变化。经滤波后输出即得到与浑浊度相关的检测信号。

因浑浊度传感器本身带有红外发光二极管和接收光电三极管，测试仪直接对浑浊度传感器的红外发光二极管施加定值激励信号，通过改变透光强度，对浑浊度传感器的输出特性进行测试。

根据浑浊度传感器特性的测试要求，其测试仪功能为可同时对两个浑浊度传感器进行测试，而且能连续测量$—($)。之间的六点数据，测量数据可掉电保

护并在线打印，可设置被测传感器的初始编号，可查

图&

浑浊度智能测试仪硬件系统原理图

单片机选用飞利浦(,+##%，内含!&0单片机：

洗衣机浑浊度智能测试仪的设计

《工业控制计算机》!""!年#$卷第#期

$$

%&字节’()，!$*字节’+)，异步穿行口和标准

此%路#"位+./，,-总线接口等，!路,0)输出，全双工单片机的强大功能，非常适*个%位1.(口，合于检测控制。

使用*位45/共阴极数码管，其段选2!3显示：

由6748%!7"2反相输出3驱动，占用单片机,!口，为低电平有效；位段由,"口2外部加上拉电阻3的

步进电机的转矩很小，由步263转盘零位检测：

进电机驱动的转盘很可能因外力，使其上面的膜片偏离检测点，而且当步进电机多圈也会产生误差。为此系统设置零位检测，即在转盘外边缘打一小孔，用光断路器检测。对光断路器一直施加驱动电流，当转盘到达零位时，光断路器接受端即可接受到信号，并将此信号送到单片机,"96口。

检测数据的保存采2%3检测数据永久断电保护：

用可电擦写的非易失性存储器+A!7-#*，为标准,-总线接口芯片。内有!&字节的存储单元，可存储检测数据#"""个。单片机的接口线,#9*28-439,#9628/+3经外部上拉电阻，分别与+A!7-#*相应端连接。

,"9":,"9$控制，经由)-#7#;驱动，为高电平有

效。这*位45/数码管中的!位，用于显示系统运行

状态和在参数设置时的功能代码提示符。其余7位显示测量数据。

系统使用6个键，为低电平有效方式。2;3键盘：

占用,;口中的,;9!:,;96和单片机复位端，,;口外接上拉电阻置高电平有效。这6个键分别为；运行键2’<=3，编辑键2,’>3，功能选择键28?@A3，数值加和数值减#键2/(<=3，设置键285A3，系统#键2<,3，复位键2’585A3。

仪器带有A,!,BA#*,型微型273打印机电路：

打印机，其提供%根数据线/"B/6，#根控制线

#9!9!浑浊度传感器的检测

浑浊标准物的选用，按自来水及环保部门对水质的检测办法，以>C:$6$":%$规定的甲醛聚合物2福尔马金3标准配比液作为计量标准物。但考虑到福尔马金溶液易与沉淀，在使用前要将溶液摇晃均匀，这种办法对浑浊度测试仪来讲是非常不便的。因而，浑浊度测试仪的浑浊标准物采用透明，经特殊处理后与标准配比的福尔马金进行校准，制成"、$"、#""、镶嵌在一转盘上，!""、7""、%""度的六种标准膜片，用步进电机切换这六种标准膜片，对浑浊度传感器的特性进行校验。

浑浊度传感器的检测电路如图!所示。

8AC和7根状态线2+-&，C<8D，854和5’’3。与单片机接口实际使用%根数据线，#根控制线8AC和#根状态线。数据线/":/6与单片机,79"B,796一一对应；低电平选通，上升8AC为打印机选通控制线，沿时读入数据，与单片机,#97相连；C<8D为打印机

忙状态，当为高电平时打印机忙，不能接受数据，与打印机,#9$相连。打印机控制采用查询方式，先查询当为低电平时向打印机C<8D。若为高电平侧等待；发送数据，再向8AC送选通信号。重复此过程，可实现连续打印。

为直流#!E四相步进电机，并用2$3步进电机：

一台步进电机带动!个转盘，转盘上等角度装有*个"B%""F的不同标准膜片。被测浑浊度传感器固定不动，则步进电机每旋转*"F，就可测量在不同的标准膜片下的浑浊度传感器特性。步进电机的控制方式有多种，本系统采用单拍工作方式，即每次只有一相控制绕组通电。本系统选用的步进电机旋转一周，需要$#"拍。步进电机工作频率为#&?G，工作频率过大会造成失步。单片机的,#口中的,#9"B,#9;经

图!浑浊度传感器检测原理图

单片机两个,0)输出口，,0)#、,0)!可分别对两组浑浊度传感器中红外发光二极管4#施加脉冲宽度可调的方波。为减小电源电压波动对红外发光二极管驱动功率的影响，采用恒流源供电。恒流源电路由A47;#构成，其参考端可提供精密的!9$E电压，而且其偏置电流很小。调整图!中的电阻’IJ使红外发光二极管4#驱动电流为!"K+。浑浊度传感器通过三极管EA;端接受到从红外发光二极管发出的脉冲波，经测试后，分别接到单片机的+./口

)-#7#;功率放大驱动步进电机四相绕组。

单片机%6-$$!虽然提供全双工2*3通讯接口：

异步串行口，但与上位,-机的异步串行口的逻辑电平不匹配。为此单片机异步串行口经芯片)+H!;!

电平转换后，与上位,-机连接。

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