洗衣机的工作原理

洗衣机的工作原理 洗衣机充分利用机械力，化学力，热力三种力的共同作用达到洗净衣物的目的。 机械力:依靠装在洗衣桶底部的波轮正、反旋转，带动衣物上、下、左、右不停 地翻转，使衣物之间、衣物与桶壁之间，在水中进行柔和地磨擦，在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。 化学力:沾染在衣物上的污垢主要有三大类，即固体污垢、油性污垢和水溶性污 垢。污垢与衣物的结合，不仅仅是简单的机械附着，还存在着复杂的分子间、电荷间的相互作用，衣物与污垢之间还存在一些复杂的化学结合和化学吸附。在洗涤液中加入了洗涤剂后，由于洗涤剂是面活性剂，具有表面活性作用，并能够渗透到纤维的微孔中使其膨胀;洗涤剂表面活性物质中的极性分子，其一端具有亲水性，而另一端具有亲油性。当以水为介质时，极性分子的亲油端将吸附于油性污垢表面并渗透其内部;而极性分子的另一端(亲水端)则面向水溶液。结果使污垢与衣物之间、污垢与污垢之间的结合力减弱，这就是洗涤剂的润湿和渗透作用。这也是衣物在洗涤之前为什么要预先浸泡一段时间的原因。表面活性剂的极性分子与纤维的紧密结合，可以挤出衣物纤维小孔中的空气和固体微粒。这就是洗涤剂的分散和乳化作用。洗涤剂的润湿、渗透、分散和乳化作用是污垢容易脱离衣物纤维的条件。若再借助于外界力的作用，污垢就能从衣物纤维上脱落下来而分散在洗涤液中。然后，再通过漂洗，悬浮于洗涤液中的污垢就会被水流带走，达到洗净衣物的目的。 热力:对于装载了加热器的洗衣机，可对洗涤液自动加热。最高温度可达90?，洗涤温度的提高加快了分子的运动速度，加强了洗涤剂溶解污垢的化学作用。 总之，洗衣机在机械力，化学力，热力三种力的共同作用下，达到洗净衣物的目的[1]。 本系统主要包含:显示模块，键盘模块，电机控制模块，保护电路模块，加热模块，温度模块，记忆模块;整体以51单片机为控制核心来完成整个洗衣的工作过程。 1 记忆功能 在进行手动操作时，我们要对洗涤，漂洗，时间进行设置，记忆功能主要是记住这些设置参数以便于下一次洗衣时不用重复设置。 2 显示模块 该系统设置有7段数码管显示和相关的状态指示灯显示，可显示时间、温度值。指示灯显示洗衣机正处于那个工作过程。 3 键盘部分 (1)启动/停止键 系统无故障时操作该键有效，允许机器运行;设置转台式按此键将推出设置状态，进入运行状态，设置后的参数值自动保存;运行时按此键将停止机器运行。 (2)进水键 启动状态下有效，手动控制键。 (3)加热键 启动状态下有效，进水结束后根据用户需要可以给水进行加热。 (4)设置键 启动状态下操作该键，进入时间、温度设置状态。第一次按该键，时间数码管 闪烁，可进行洗涤时间设置(1-99min)，再按一次温度数码管闪烁，可进行温度设定(1-99?),再按则退出设置状态，设置值自动保存。 (6)“-”键 设置时，按键可将设置值递减，按住可自动递减。 (7)洗涤键 启动状态下有效，开始接通加热，工作周期为:正转25s-停5s反转25s停5s;运行到设定时间，停止工作。 (8)漂洗键 启动状态下有效，正转均布，同时接通出水。当按脱水键时，漂洗停止工作。洗涤过程中漂洗无效。 (9)脱水键 均布状态下有效，正转高脱，同时接通出水，再按停止。 (10)记忆键 启动状态下有效，在时间设置时，按下该键，记忆灯闪烁，进入“记忆模式”，它将记忆本次工作的全过程;使用“记忆”功能时，在“进水”状态运行结束后，直接按记忆键，即进行上一次相同时间的工作。 4 洗衣程序 (1)加热过程 按下启动按钮后，根据用户的需要可以先进行温度的设置，不同的衣物对温度的要求不一样，这要根据需要进行设置，设置完以后通过加热电路对水进行加热，通过温度传感器电路对其进行反馈，以使温度恒定。在洗衣服时根据用户需要如果需要加热时，要先对其温度进行设置，然后才可以进行加热，洗涤等动作，加热时P3.0输出低电平经反相器后输出高电平，此时MOC3051接通双向可控硅触发导通，这是负载电路接通对水进行加热。 (2)洗涤过程 加热完成后，若不选择洗衣周期，则洗衣机从洗涤过程开始。进入洗涤过程，首先进水阀接通，开始向洗衣机供水，当到达要求水位时，进水阀断电关闭，停止进水;电机M接通，带动波轮旋转，形成洗衣水流。电机M是一个正反转电机，可以形成往返水流，有利于洗涤衣物。 (4)脱水过程 洗涤或漂洗过程结束后，电机M停止转动，排水阀M接通，开始排水。排水阀动作的同时，电机M也接通，使电机可以带动内桶转动。当水位低到一定值，再经过一段时间后，电机开始正转，带动内桶高速旋转，甩干衣物。 (1)单片机电路 单片机电路是程序控制的中心它把计算机的各种功能电路都集成在块芯片上，主要包括中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、输入,输出接口电路及计时、分频、扫描、定时、时间设定等电路，ROM内已固化了洗衣机操作程序、单片机根据输入指令和检测信号，调出内部相应的操作程序，通过电路处理后，输出各种电路控制信号，使洗衣机自动完成程序操作过程。如果单片机自身出故障、或控制电路传送给单片机的信息不正确，洗衣机就不能正常工作。 (2) 直流电源电路 220V的交流电经电源变压器T降压、桥式整流、电容C1和C2滤波、三端集成稳压器7805稳压，再经电容C3和C4滤波，获得+5V电源作为单片机STC90C52RC的VCC。 LM7805S三端集成稳压模块:输入端Ui、输出端Uo和公共端COM。其内部有采样、基准、放大、调整和保护电路组成。保护电路具有过流、过热及短路保护功能。正常工作时输入、输出电压差为2-3V。C1\C2为输入稳定电容，其作用是减小波纹、消振、抑制高频和脉冲干扰。C3\C4为输出稳定电容，其作用是改善负载的瞬态响应。 (3)复位电路 此电路的作用是复位。在单片机接上电源以后，或电源出现过低电压时，将单片机存储器复位，使其各项参数处于初始位置，即处于开机时的程序状态，以消除由于某种原因的程序紊乱。复位操作通常有:上电复位和按键手动复位。工作原理是通电时，电容两端相当于是短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电 压慢慢下降，降到一定程度，即为低电平，单片机开始正常工作。上电复位的时间常数要在10ms以上，才能保证上电，一般可以取电容的大小为10μF，接地电阻为10KΩ (4) 时钟电路 由晶振元件与单片机内部电路组成，产生的振荡频率为单片机提供时钟信号，供单片机信号定时和计时。 (5) 按键输入电路 按键开关按一定的矩阵排列，当按键被按动时，其接通的信号将输送到单片机。单片机对应地调出内部软件进行工作，使洗衣机进入相应的洗涤程序。 (6) 显示电路 显示电路由发光二极管按一定的矩阵排列而成，它是程序控制系统向用户直接观察到洗衣机的工作状态的窗口。预设工作程序时，可根据指示灯的闪亮来判断洗衣机是否接受了指令;还可以通过批示灯的显示来判断洗衣机工作是否正常。 (7)负载驱动电路 该电路多由双向可控硅及触发电路组成。双各可控硅作为无触点开关控制电机等负载的通断及运行。单片机根据按键输入指令或接收到的检测信号，输出相应的控制信号，控制可控硅触发电路的导通，使电机等负载得电运转。 (8) 报警电路 当洗衣完成后，洗衣机将发出音乐以提示用户洗衣完成。单片机P3.6 I\O口，三极管就是一个开关，当洗衣机出现故障时单片机输出高电平时三极管处于放大区此时电路接通蜂鸣器发出报警声音，当程序即将结束以及需要报警时，该脚输出一个连续的的音频脉冲信号，经三极管放大后，驱动蜂鸣器发出声音。 (9)水位开关 水位电路由传感器监测，其通断状态由电路输送给单片机。由单片机进行指令控制。水位检测模块通过水位传感器实现对桶内水位的检测。水位传感器内部存在Lc振荡电路，当水压改变后电感值也会随之改变，从而影响水位传感器的输出频率，不同的水位对应一个固定的频率值。传感器采用LC作为敏感元件，L为传感器内部线圈，匝数为480匝，电 5.40mH，初始电感量为3.30Mh,电容器C1，C2选用0.22Uf/63V，R1为1K;R2感量在3.30- 为4.7K;C1，C2组成谐振电路与数字反相器TC4609UB连接，输出标准的方波(占空比接近50%)，随着水位的变化，谢振频率做相应的改变，单片机可在输出口直接读数据电路. (10)温度检测电路 温度检测是由传感器检测然后转化成数字信号然后传给单片机，在由单片机发出指令控制加热电路。DS18B20适应电压范围宽在3-5V，还可以用数据线供电。测温范围-55?-+155?，在-10?-+85?时精度为?0.5?。可编程的分辨率为9—12位，对应的分辨温度为0.5?,0.25?,0.125?,0.0625?，可实现高精度测温，将模拟信号转化为数字信号的速度非常快，9位时为93.75ms,12位时为750ms. 测量的数字信号以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有很强的抗干扰纠错能力，抗压性强。