洗衣機水位檢測電路的設(shè)計

1、洗衣機水位檢測電路的設(shè)計摘 要在洗衣機工作中，水是洗衣的必備條件，水的合理用量決定了洗滌效果。因此檢測水量成為洗衣機工作中的一項重要內(nèi)容。本文介紹一款洗衣機控制器的水位檢測電路，通過原理及參數(shù)選擇等方面的內(nèi)容講解，使大家對該電路起到更深的理解?！娟P(guān)鍵詞】振蕩頻率 傳感器 反相器在洗衣機控制器中，原先采用水位開關(guān)，通過開關(guān)信號來斷定水量是否滿足設(shè)定值，該方案大多采用于雙缸洗衣機及一些小容量的全自動洗衣中，無法檢測水位頻率，只能讀取其中一個設(shè)定值。隨著家電智能技術(shù)的不斷開展，準(zhǔn)確感知洗滌水量成為洗衣機設(shè)計一種趨勢。目前，在洗衣機設(shè)計中使用較多是諧振式水位傳感器，通過電控板上的邏輯電路來實現(xiàn)水位檢測

2、的功能，該檢測電路可靠性、實用性較高，本文介紹的就是這方面的內(nèi)容。1 電路設(shè)計1.1 電路原理圖水位檢測電路如圖1所示，該電路是將水位傳感器采集的水位信號轉(zhuǎn)化為洗衣機控制器MCU所需的信號。電路中采用4069反相器集成IC為核心元器件進(jìn)展電路設(shè)計。4069為反相器集成IC，內(nèi)部由六個反相器組成，如圖1。本電路利用其中三個反相器a、b、c進(jìn)展設(shè)計，未被使用的反相器輸入端均接地，其中4069第8腳為方波信號輸出腳，輸出給洗衣機控制器MCU檢測端口。1.2 電路工作原理諧振式水位傳感器通過水壓氣管與洗衣機桶內(nèi)側(cè)相連，隨著水位的變化，感知的氣壓也發(fā)生變化，內(nèi)部電感線圈的電感量也隨之變化，根據(jù)公式f=1

3、/2的原理，氣壓越大，電感量越大，諧振頻率越小，反之那么越高。如圖1傳感器等效電路圖，水位傳感器內(nèi)部由電感L1與電容C1、C2組成，電感和電容組成選頻網(wǎng)絡(luò)，并與4069檢測電路形成三點自激振蕩電路，將電感信號的變化轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號，便于控制器MCU芯片的采集，從而檢測到桶內(nèi)水位的變化。為了使整個LC回路實現(xiàn)自激振蕩，需使反相器偏置在高增益線性放大區(qū)，形成放大器，因此需要在反相器兩端并聯(lián)一個電阻R3。在電路中，水位傳感器內(nèi)部作為一個型選頻網(wǎng)，形成180度的相位差，并且信號經(jīng)過4069反相器也產(chǎn)生了180度的相位差，導(dǎo)致整個振蕩回路形成360度相位差，但在實際處理中，反相器存在延遲，導(dǎo)致額外的相位移

4、，為確保整個振蕩環(huán)路總相位差在360度，水位傳感器選頻網(wǎng)絡(luò)必須根據(jù)反相器的延時情況，生成小于180度的相位差，因此本電路中采用了R2、R1兩個電阻分別串于反相器a、b的輸入輸端，通過調(diào)整電阻的參數(shù)來調(diào)節(jié)振蕩環(huán)路增益和相位差。反相器a、b與電阻R1、R2、傳感器構(gòu)成振蕩電路，參與波形的處理，輸出近似于方波的信號，見圖3，而第三個反相器c針對這個波形進(jìn)展了最后的整形，使其輸出理想的方波信號，控制器主芯片通過采集這個方波頻率來判斷水位的上下。2 元器件的選擇為了進(jìn)步水位檢測電路的可靠性，需對所用元器件進(jìn)展必要的選型工作，確保元器件的選型更加符合電路的設(shè)計要求。IC1選用4069集成IC，內(nèi)部由六個C

5、OS/MOS反相器電路組成，一般選擇可靠性較高的品牌型號。電阻R3兩端與IC1的第12、13腳相連，即在并聯(lián)在反相器a之間，電阻R3一般選擇阻值較大的型號，該電路中選用阻值為100K。電阻R1、R2作為限流電阻，起到限制反相器輸出的功能，R1選擇560，R2選擇3.3K。電阻R2處于反相器的輸入端，R1處于輸出端，注意R2的阻值須大于R1，否那么會導(dǎo)致輸入信號的幅值變小，抗干擾才能下降，容易導(dǎo)致電路無法正常工作。電阻R4與電容C3對輸出的方波進(jìn)展濾波，減少噪聲干擾。電阻選擇150，電容選擇0.001uf。注意電容C3容量的大小選擇非常重要，往往因選擇較大導(dǎo)致方波變形，使信號失真，該電容容量值一

6、般在0.001uf左右，既能起到濾波的作用，也能確保方波信號不失真。3 工作中的波形為確保輸出理想的信號，在電路中設(shè)置了3個測試點、，對信號處理的重要環(huán)節(jié)進(jìn)展波形測量與分析。水位傳感器采集了水量的變化，并以正弦波的方式輸出，現(xiàn)對傳感器輸出端a點波形進(jìn)展測量，如圖2。正弦波輸入至4069a、b反相器中，如圖1，反相器對正弦波進(jìn)展了處理，輸出波形失真為近似方波的信號，如圖3。信號經(jīng)過第三個反相器c整形，并經(jīng)過R4及C3濾波等處理，輸出的方波信號，如圖4。4 完畢語水位檢測作為洗衣機工作的關(guān)鍵內(nèi)容，貫穿整個洗滌過程，直接影響消費者所關(guān)心的洗凈度與用水量，因此水位電路設(shè)計的合理性、實用性顯得尤為重要。相信隨著家電智能化的迅速開展，這種低本錢，實用性較強的電路將越來越多地使用在產(chǎn)品中。參考文獻(xiàn)1王爾乾.數(shù)字邏輯與數(shù)字集成電路M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.2董海青.集成電路