摘要：洗碗机的出现极大便利了人们餐后手洗餐具的烦琐，解决了手洗餐具费时费力、除菌状况不佳的缺点。近年来洗碗机的市场需求水平不断增长，已发展成为集洗涤、除菌和烘干等功能于一身，清洁程度大大超过人工洗涤。
关键词：洗碗机；控制系统设计；系统优化
一、洗碗机的分类
台式洗碗机较适合小户型使用，其摆放和使用较为灵活。台式洗碗机的体积越大，所能洗涤的餐具数量也就越多，也会占据更多厨房空间；体积越小，越易于安置，但所洗的餐具数量也会越少。
柜式洗碗机采用嵌入橱柜的安装方式，容量较大，所洗涤的餐具较多，但其具有标准化的外形尺寸，适用配套整体厨房安置。水槽洗碗机此类型汇集上述两种洗碗机的优势于一身，大小与厨房水槽一致，将水槽与洗碗机功能融为一体，安装无需改水改电，也不占据额外空间，较适合中国的厨房环境。
二、洗碗机控制系统设计
2.1洗碗机控制系统硬件设计
（1）水温检测电路
利用模拟温度传感器，实现高精度测温，在短时间内将温度转换为数字。
（2）水位检测电路
为实现洗碗机的自动进出水，洗碗机通常采用光电水位传感器进行水位检测。光电水位传感器还具有体积小、易于安装和水位控制精度高等优点。
（3）液晶显示电路
液晶显示系统能显示洗碗机工作状态、洗涤情况等信息，及发生的故障信息。
2.2洗碗机软件控制系统设计
洗碗机软件控制系统按照洗碗机工作过程可分为六个步骤：进水过程、加温过程、注入洗涤剂过程、控制电机清洗过程、除菌过程和排水过程。为保证整个过程洗碗过程正常进行，对容易出现问题及故障的过程，需要设置故障警报或紧急停机等功能。控制系统软件的编写可按照洗碗机的工作顺序进行，主要部分有开机自检、开机初始化等步骤。
用户使用洗碗机前，首先接通电源进行开机自检，根据初始化显示状况进行进行下一步。状态正常，即可将餐具放入洗碗机，门控电路关闭，人工设置洗涤条件，如洗涤水温和洗涤时间等；设置完成后启动洗碗程序，在控制系统的控制下洗碗机自动打开进水电磁阀，通过自来水压注入自来水；然后水位检测系统检测水位是否合适，水位合适就关闭进水阀，加入洗涤剂；根据设置的洗涤温度开始加热，同时开始清洗过程；按照设定的时间清洗，清洗结束后自动打开排水电磁阀进行排水；水位检测系统检查水是否排尽；排完水就进行除菌过程，打开紫外或臭氧除菌系统，按照设定的除菌程序进行除菌；除菌完成后进行烘干，烘干后蜂鸣器工作，提醒整个洗涤过程完成，无后续设定即自动关闭整个洗碗机系统及电源。在整个洗涤过程中，洗涤的状态都会通过液晶显示系统实时显示，包括洗涤过程中出现的故障。
三、洗碗机控制系统优化
3.1洗碗机控制系统硬件优化
（1）人机交互电路：采用控制面板形成界面直观的人机交互系统。用户可根据需要选择任务按钮，设置洗碗、除菌、烘干等任务。执行任务时相应的任务指示灯会显示运行状态。
（2）控制电路：包括进水排水阀、电动机的运转、烘干器等，采用双向可控硅进行控制。进出水阀在输入低电平控制信号后打开，输入高电平信号后关闭。
（3）降噪优化：洗碗机在运行时由于振动会产生一定噪声，需对整体进行设计来降低噪声。首先在洗碗机各连接部分增加防护减振器具；使用平衡袋与驱动电机对称放置，调节平衡；机身使用全塑注模，可在一定程度减燥。
（4）碗篮架优化：中国餐具具有碗口深等特点，为加强洗涤效果，需要对碗篮架进行优化设计。可将盘碟架和碗架都由软弹簧固定，可提高清洗效果。
3.2洗碗机控制系统软件优化
（1）软件实现功能：洗碗机控制系统启动后，洗碗机将按用户设置的任务时间进行工作。在执行用户设定的所有任务时相应任务指示灯都会亮，显示器会显示当前任务剩余运行时间。当按照用户设定按照顺序完成整个洗碗过程后，系统的控制蜂鸣器发出题型，然后一定时间内自动断电。洗碗机按照设定正常工作时，若洗碗机机门被打开，系统会自动启动保护程序，启动安全开关，停止正在运行的任务。
（2）故障显示：设定程序进行故障判断，若某一步骤检测判断故障则系统会停止运行，并在液晶显示电路上显示故障类型，有利于用户了解洗碗机的故障情况，并根据不同情况进行处理。
四、案例分析
方太水槽洗碗机采用百变碗架设计，能最大程度兼容市面上的餐具器形，即便是设计非常独特的碗盘也能自如放入。其将内腔容量合理化，可满足大部分家庭的日常需求。其人体工学设计决定使用者能用最舒适随意的姿势进行操作，无论是放碗还是取碗都不用反复弯腰下蹲，非常省心。
该洗碗机将常见的水槽与洗碗机进行一体式设计，具有加温去油腻，超声波去农药的功效。开创性地将洗碗机、水槽、果蔬清洗机三种产品形态整合于一身：将传统洗碗机的空间留给嵌入式电烤箱及电蒸箱，极大提升了厨房利用效率；利用原有水槽，一体化安装，不拆橱柜，不改水电，安装便利，节省工程成本。其一次净洗20-24件餐具，足够满足大部分家庭的日常洗碗需求。旋风级水流喷射系统，70℃高温洗涤，0能耗余温烘干技术，防止细菌滋生，超声波去果蔬表面农残90％，省水省电。
方太水槽洗碗机的优势：（1）水槽是现代厨房的标配，但功能较为单一，水槽式洗碗机大小与厨房的水槽一致，完全替代水槽，所以安装无需改水改电，也不占据额外家居空间；（2）洗涤容量较大，超大的腔体可收揽众多餐具，以满足全家人一餐一洗的需求；（3）功能多合一，较适合中国的厨房环境，将水槽与洗碗机功能融为一体，可实现多种功能。
方太水槽洗碗机的控制原理是全方位的高温喷淋，在清洗果蔬方面，采用的“高频超声+湍流速洗”相结合的纯物理方式，通过高频超声在水下形成数以万计的细小空气泡，这种小空气泡碰撞到食材表面时，瞬间爆炸会产生强烈的冲击力，把果皮污泥击碎，随即被强力湍流冲走。无论是洗餐具还是洗果蔬，在整个试用当中都没有考虑过洗洁精等化学成分的使用，完全用水流、高温等纯物理的方式来避免二次污染。
结束语
洗碗机注重硬件设计、控制系统设计，在原有基础上不断进行优化，洗碗机实现解放双手，提高时间利用等作用。在人机交互、自动化、智能化等方面都需要更多创新，设置浊度检测来判断洗涤是否干净，让用户使用更放心。
参考文献
[1]叶利超，水流式洗碗机的结构设计及系统优化，武汉：武汉理工大学，2012.
[2]王昊，基于AT89C52的洗碗机自动控制系统设计，电子设计工程，2012.
论文作者:黄新川
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/5
标签：洗碗机论文; 水槽论文; 控制系统论文; 餐具论文; 水位论文; 过程论文; 故障论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;