智能洗碗機的設(shè)計與運行

申杰

【摘 要】隨著人們生活水平越來越高，人們生活的節(jié)奏也在加強。在這種背景下，人們對人性化以及智能化的產(chǎn)品需求不斷增大。怎樣能夠?qū)Σ途哌M行自動的清潔變?yōu)榧鼻行枰鉀Q的問題。因此，本文設(shè)計了一種智能化的洗碗機，分析了洗碗機的硬件設(shè)計，通過多次的運行能夠更好的實現(xiàn)預(yù)期的功能。

【關(guān)鍵詞】智能洗碗機；設(shè)計；運行

在當(dāng)今信息化時代，科學(xué)技術(shù)給了社會持續(xù)健康發(fā)展比較大的動力。先進產(chǎn)品的設(shè)計理念都聚集著人類較大的智慧。隨著現(xiàn)代人們生活水平越來越高，人們生活的節(jié)奏也在加強。在這種背景下，人們對人性化以及智能化的產(chǎn)品需求不斷增大。怎樣能夠?qū)Σ途哌M行自動的清潔變?yōu)榧鼻行枰鉀Q的問題。然而，通過有關(guān)調(diào)查顯示，我國洗碗機在城市家庭當(dāng)中的使用率還不到10%，和手洗方式相對比，洗碗機在耗水的電量、餐具的清潔程度以及清潔劑使用方面都存在比較大的優(yōu)點。但是，目前市場當(dāng)中的洗碗機多數(shù)是給大型的餐廳所設(shè)計的。使用在家庭當(dāng)中的洗碗機種類非常的少。在這個基礎(chǔ)上，，本文設(shè)計了一種智能化的洗碗機，分析了洗碗機的硬件設(shè)計，通過多次的運行能夠更好的實現(xiàn)預(yù)期的功能，充分對家庭當(dāng)中的基本需求進行滿足。

一、智能洗碗機的工作原理

在此次對智能洗碗機進行設(shè)計的時候，其主要的功能為儲存、消毒以及清洗，對不一樣功能的特性，我們需要對不一樣解耦股機械模塊進行設(shè)計，同時還需要將這些機械模塊在一個系統(tǒng)當(dāng)中進行整合，并且相互之間進行密切的配合，進而實現(xiàn)預(yù)期的效果。此次設(shè)計的洗碗機形狀為圓柱狀。在圓柱體當(dāng)中配備了由電動機所帶動的中心軸。各機械模塊都分布到中心軸四周。底座電動機能夠?qū)χ行妮S轉(zhuǎn)動進行驅(qū)動，進而讓各個模塊旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)位置中來。圓柱體側(cè)面是自動的柜門，其能夠輸入使用過餐具和輸出清潔干凈餐具。在洗碗機當(dāng)中，在置物倉當(dāng)中安裝了壓力傳感器，將使用的餐具放到里面。這個時候，壓力傳感器將會感應(yīng)到有物體進入，然后經(jīng)這個信息傳到洗碗機的中心電腦黨費匯總。電腦得到這個信息之后將會傳遞到底座，底座的電動機將會接受指令對柜門進行關(guān)閉。同時，置物倉轉(zhuǎn)化到清洗區(qū)當(dāng)中，前期將會存在高壓水對餐具當(dāng)中的雜物進行沖洗，接著通過兩個高纖維合成的刷子對餐具來洗滌。末期仍會有高壓水流沖洗中期殘留的清潔液和污物，并由顏色傳感器識別餐具表面光亮程度。檢驗合格后，置物倉緊接著被轉(zhuǎn)換進消毒區(qū)，這里我們采用紫外線殺菌技術(shù)在30min內(nèi)破壞及改變微生物的DNA結(jié)構(gòu)，使細菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，以達到殺菌的目的。在這一系列程序運行完成后，處理過的餐具將被傳入存儲區(qū)放置待用，而通過儲存區(qū)的濕度傳感器及干燥裝置保證餐具干燥、清潔，并防止滋生細菌。在安裝方面，我們的洗碗機根據(jù)家庭廚房布置及個人愛好，被設(shè)置為半嵌式與全嵌式兩種，盡可能地縮小占地面積，也更自然地融入廚房中。

二、智能洗碗機的硬件方面的設(shè)計

在洗碗機的控制系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)用了模塊化的設(shè)計理念，其主要含有四部分內(nèi)容，分別為信號處理模塊、人機交互模塊、信號采集模塊以及運動控制模塊。

在信號處理模塊當(dāng)中，是通過單片機來實現(xiàn)控制的。單片機含有8K內(nèi)存的空間，其存在40個引腳，可以更好的控制系統(tǒng)序號的引腳要求以及程序進行滿足。

對于人機交互模塊來說，主要有三部分構(gòu)成，分別為數(shù)碼管的顯示器、LED顯示器以及鍵盤部分。對于信號采集模塊來說，主要含有兩部分構(gòu)成，分別為碗量的檢測和水位檢測部分。控制模塊主要有烘干器、臭氧發(fā)生器、電動機正反轉(zhuǎn)等構(gòu)成。信息采集模塊有兩部分構(gòu)成，分貝為碗量的檢測、水位檢測。洗碗機在消毒、洗滌時候存在排水以及進水操作，控制系統(tǒng)要控制以及檢測水量。在這個系統(tǒng)當(dāng)中，檢測裝置利用電磁水位傳感器。它的工作原理是：傳感器軟管當(dāng)中需要首先接入一些空氣，當(dāng)洗碗機進水之后，軟管內(nèi)部空氣壓出現(xiàn)變化，進而造成了諧振頻率出現(xiàn)了改變，接人輸出一些脈沖波。這個脈沖波流過諧振電路之后到達了單片機對應(yīng)接口。單片機在計數(shù)過程中能夠?qū)︻l率進行確定，進而得出水位高度。碗量信息檢測的模塊設(shè)計為光偶隔離電路。通過整流管整流的特性，將電動機在慣性的作用之下帶來感應(yīng)電動勢，并且變?yōu)橐恍┓讲ǖ男盘枴纹瑱C利用檢測方波信號時間長度，繼而對目前洗碗機內(nèi)碗量信息進行充分的了解。

控制模塊主要有進排水系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、電動機正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)等，均采用雙向可控硅進行控制。當(dāng)控制系統(tǒng)被輸入低電平信號時，進水閥和排水閥均被打開；反之，輸入高電平信號時則關(guān)閉。安全系統(tǒng)則在電源開關(guān)內(nèi)部設(shè)計一個電磁線圈，一旦系統(tǒng)有電壓輸入按鈕隨即彈起，從而實現(xiàn)自動斷電功能，保障系統(tǒng)安全。電動機的正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過單相電機的兩個輸入端實現(xiàn)，當(dāng)一個輸入端被輸入低電平信號，而另一個輸入端被輸入高電平信號時，電機正向轉(zhuǎn)動；反之，電動機反向轉(zhuǎn)動。烘干系統(tǒng)利用電吹風(fēng)產(chǎn)生的熱氣流直接對碗進行烘干，避免水漬斑痕殘留，使餐具更光潔。消毒系統(tǒng)設(shè)計了臭氧發(fā)生器，利用活氧與水產(chǎn)生的中間物質(zhì)單原子氧和羥基的強氧化特性對餐具進行消毒。避免了傳統(tǒng)的高溫消毒方式存在溫度不均勻、功率大；而紫外線消毒方式只能沿直線傳播，輻射能量低，僅能殺滅被直接照射到的微生物，且對人體有傷害等缺點。

三、洗碗機的智能互聯(lián)功能的實現(xiàn)

除此之外，我們還加入了家居互聯(lián)功能，家居互聯(lián)通過手機終端與洗碗機鏈接，讓洗碗機在各個使用環(huán)節(jié)都變得更加智能和人性化。在使用前，用戶可以通過手機上的“家居互聯(lián)”應(yīng)用程序迅速了解洗碗機的各項功能，還可以觀看教學(xué)視頻快速掌握洗碗機的正確操作和保養(yǎng)方法，免去翻看說明書的麻煩。比如，視頻會指導(dǎo)用戶在洗碗機中正確擺放餐具、調(diào)整碗籃，讓每一次洗滌都不留死角。在安裝后日常應(yīng)用中，家居互聯(lián)也會帶來更多舒適與便利。例如，周末午餐后，若家中老人孩子有午睡習(xí)慣，即使用戶出門在外也可遠程將洗滌模式調(diào)整為更安

靜的“夜間洗”，讓家人安心休息。洗碗機主機可以根據(jù)洗碗機內(nèi)部傳感器所獲知的碗碟重量、臟污程度等信息推薦最適合的洗滌模式。此外，其裝備的家電智能水系統(tǒng)能根據(jù)餐具類型和污濁情況調(diào)節(jié)水質(zhì)硬度、洗滌溫度、沖刷的角度及力度，讓清洗效果更為顯著，并延長餐具的使用壽命。

促進這套裝置運行的有溫度、濕度、壓力以及傳感器、電機、紫外線殺菌裝置等執(zhí)行構(gòu)件，但最重要的是位于儲物倉頂部的由樂高EV3主機編排構(gòu)成的中央處理模塊，這里儲存著編排妥當(dāng)?shù)母鱾€程序，主機接受到各個傳感器發(fā)出的信號后進行處理并發(fā)出指令到下一模塊使之運行。這一中央自主收發(fā)過程精確有序，保證了整部洗碗機的全自動性。

四、結(jié)束語

本洗碗機的設(shè)計充分滿足了工薪階層“解放雙手”的家庭勞務(wù)需求，雖然目前洗碗機對中國家庭來說還是一個相對較新的產(chǎn)品，但由于其性能優(yōu)異，必將被大眾認知，從而成為繼冰箱、彩電、洗衣機之后的又一家用電器熱點。此外，對這套多功能洗碗機的后期優(yōu)化，主要集中在尺寸、容量方面，而低碳環(huán)保材料的實用也會極大提高其環(huán)保性，進而成為大型餐廳的優(yōu)選。

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