滾筒洗衣機(jī)具有節(jié)能節(jié)水、無(wú)磨損等特點(diǎn)，己被世界電器業(yè)界看好。傳統(tǒng)的洗衣機(jī)通常采用交流電機(jī)帶動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，其速度控制采用“移相角”方法。該方法控制簡(jiǎn)單，但存在諸如低速轉(zhuǎn)矩性能差、電磁干擾大等缺陷。為解決這些問(wèn)題，人們開(kāi)始將變頻調(diào)速等智能控制技術(shù)應(yīng)用于滾筒洗衣機(jī)的控制，筆者擬以感應(yīng)電機(jī)為控制對(duì)象、以SA868/9為核心器件，設(shè)計(jì)一種新的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)變頻調(diào)速控制器。

　　1PWM發(fā)生器工作原理bookmark2 PWM發(fā)生器的核心器件為MITEL公司生產(chǎn)的一種適用于民品變速控制的集成電路SA868/9，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如所示。

　　由于全自動(dòng)洗衣機(jī)在1個(gè)洗滌過(guò)程中僅需要較少的幾種速度，且要求在這些速度之D1R間可進(jìn)行平滑的加速、減速或正反向轉(zhuǎn)換，以減輕功率半導(dǎo)體器件、電機(jī)與機(jī)械元件間1的應(yīng)力，因此，在集成電路中設(shè)有16檔速度設(shè)定以及電壓、電流檢測(cè)輸入等端子，方向信號(hào)DIR端用于電機(jī)的正、反向控制。速度給定信號(hào)和方向信號(hào)輸入SA868/9后，合成速速加減裂相器相位控制PWM波形存貯于集成電路芯片的ROM中，產(chǎn)生6路PWM輸出信號(hào)，經(jīng)光耦隔離后輸入驅(qū)動(dòng)逆變器。加速、減速控制則由集成電路自動(dòng)完成。

　　SA868/9是集速度表與加速、減速控制功能于一體的簡(jiǎn)化的PWM發(fā)生器，它具有三重保護(hù)功能：1）當(dāng)加速速率過(guò)高或過(guò)載引起負(fù)載電流過(guò)大時(shí)，可用在線低阻（Q）進(jìn)行檢測(cè)，強(qiáng)迫電機(jī)減速；2）檢測(cè)整流橋輸出信號(hào)，判斷減速時(shí)電機(jī)反饋給濾波器的能量，若反饋能量過(guò)大，則控制電機(jī)停止減速以防止損壞電容和整流橋；3）用SETTRIP端來(lái)實(shí)現(xiàn)某些特殊的保護(hù)功能（如對(duì)逆變器短路故障的保護(hù)）。PWM波形發(fā)生器的電路如所示。

　　由于SA868/9與用戶芯片的連接只需5根連線（如所示），所以對(duì)電機(jī)控制中所用單片機(jī)的性能要求大大降低。

　　2控制器硬件設(shè)計(jì)該變頻調(diào)速控制器系統(tǒng)框圖如所示。根據(jù)不同功能，可將硬件電路分為3部分。

　　單片機(jī)系統(tǒng)。它包括CPU，EEPROM掉電記憶存儲(chǔ)器，鍵盤(pán)和顯示人機(jī)對(duì)話的接口電路。CPU采用Philips公司的MCS51系列單片機(jī)。系統(tǒng)采用8位LED顯示方式，其中6位用于時(shí)間、溫度等數(shù)碼顯示，其余為狀態(tài)顯示。

　　負(fù)載-器諧振式水位傳感器利用電磁諧振電路的電感電容作為傳感器的敏感元件，將被測(cè)量對(duì)象的變化轉(zhuǎn)換為電感電容參數(shù)的變化，比較終以頻率參數(shù)的形式輸出。為了便于與單片機(jī)接口，水位傳感器采用數(shù)字振蕩電路。由L，0，G構(gòu)成的LC電路經(jīng)G耦合后接入數(shù)字式諧振放大器，隨著水位的變化，諧振頻率相應(yīng)發(fā)生變化。放大器在a點(diǎn)的輸出信號(hào)經(jīng)A2整形后由c點(diǎn)輸出，然后將該信號(hào)輸入單片機(jī)。頻率與水位的關(guān)系是非線性的，可以由軟件查表得出。

　　溫度傳感器的輸出信號(hào)與濁度信號(hào)均為模擬信號(hào)，須送單片機(jī)A/D接口方可進(jìn)行水溫和衣物臟污程度檢測(cè)；布質(zhì)、布量傳感器的輸出為脈沖信號(hào)，須送單片機(jī)外部脈沖計(jì)數(shù)端方可完成布質(zhì)、布量的檢測(cè)。

　　3）驅(qū)動(dòng)電路。它主要包括進(jìn)水閥排水閥驅(qū)動(dòng)電路，加熱絲驅(qū)動(dòng)電路，蜂鳴器報(bào)警、提示驅(qū)動(dòng)電路和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，根據(jù)負(fù)載的不同，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的放大會(huì)略有差異。在洗衣機(jī)控制電路中，控制對(duì)象的執(zhí)行元件有可控硅型和繼電器型2類(lèi)，該控制器中的加熱器采用繼電器型，其余均用可控硅型。CPU中有4個(gè)端子接SA868/9中S~S4端，用于控制電機(jī)的16級(jí)速度設(shè)定；1個(gè)端子接DIR端，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

　　該控制器的逆變器由IGBT構(gòu)成，其電路如電機(jī)IGBT驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)電路。它包括布量、布質(zhì)檢測(cè)電路，水位檢測(cè)電路，渾濁度檢測(cè)電路，溫度檢測(cè)電路和門(mén)狀態(tài)和過(guò)零檢測(cè)電路。傳統(tǒng)洗衣機(jī)的水位控制是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的，線路比較簡(jiǎn)單，但模糊控制滾筒洗衣機(jī)要求水位檢測(cè)必須是連續(xù)的，故采用諧振式水位傳感器，其電路如所示。

　　25kH的載波頻率，25Hr400Hz的電源頻率范圍，可得到良好的速度調(diào)整特性；選用高效波形以提高電源利用率，減低器件損耗，減少散熱器尺寸，從而降低控制器成本。

　　主程序流程控制器軟件設(shè)計(jì)根據(jù)功能要求，該控制器軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括監(jiān)控程序模塊、洗滌運(yùn)行程序模塊、預(yù)洗程序模塊、主洗程序模塊、漂洗程序模塊脫水程序模塊、洗滌過(guò)程斷電后上電數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊洗衣機(jī)自檢模塊8大程序模塊。

　　軟件系統(tǒng)的子程序主要包括鍵盤(pán)掃描子程序、鍵盤(pán)處理子程序、顯示子程序、溫度控制子程序進(jìn)水子程序洗滌子程序、漂洗子程序、脫水子程序、防皺洗子程序、擺平子程序和時(shí)鐘中斷服務(wù)程序。主程序框圖如所示。

　　4結(jié)論采用由SA868/9構(gòu)成的PWM發(fā)生器，有效地簡(jiǎn)化了電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)及信號(hào)處理，降低了對(duì)CPU輸入、輸出口的要求及控制器的成本。使用該控制器的洗衣機(jī)具有低噪音、低能耗高性能的特性，有良好的應(yīng)用前景。