Контроллер стиральной машины-автомата (часть 2)
Схема блока контроллера стиральной машины-автомата показана на рис. 7. В этом блоке также использован модуль Arduino nano, который на схеме не показан, а указаны наименования выводов модуля Arduino nano, к которым подключены соответствующие элементы блока контроллера. Для обеспечения надёжной работы все устройства ввода/вывода, работающие с переменным напряжением сети, подключены через гальванические развязки на оптронах МОС30хх и РС817. Питается устройство через модуль А1, понижающий и преобразующий высо кое переменное напряжение сети в постоянное напряжение 12 В и ток 1 А. Сам модуль Arduino nano питается через понижающий модуль А2 (Mini 360) с выходным напряжением 8 В. Диод VD5 обеспечивает развязку модуля А2 при программировании микроконтроллера, без него и при отключённом сетевом питании модуль А2 начинает нагружать линию питания модуля Arduino nano. Напряжение +5 В, указанное на схеме, взято с выхода стабилизатора платы Arduino nano.
Рис. 7. Схема блока контроллера стиральной машины-автомата
Начнём описание с устройств ввода, датчик температуры ВК1 на микросхеме DS18B20 контролирует температуру нагрева воды, при достижении заданной температуры микроконтроллер отключает нагревательный элемент ТЭН и продолжает цикл стирки согласно программы. От штатного датчика температуры остался только корпус, из которого удалена старая начинка и вместе термопастой установлена микросхема DS18B20 с герметизацией выходных проводов с помощью термоклея. Подключается термодатчик к плате контроллера через компьютерный разъём Х1 (USB-A).
Три подстроечных резистора R43- R45 — регуляторы коэффициентов PID (P — пропорциональный, I — интегральный, D — дифференциальный) — программного регулятора оборотов коллекторного двигателя со стабилизацией оборотов двигателя независимо от нагрузки. К устройствам ввода относятся четыре датчика контроля состояния стиральной машины, по которым микроконтроллер определяет режимы работы машины. Не будем перечислять все элементы, а только элементы гальванической развязки на оптронах серии РС817: U7 — в датчике контроля включения нагревательного элемента, U8 — в датчике контроля закрытия загрузочного люка. Пока не сработает замок, переменное напряжение не поступит на силовые элементы через контактную группу замка: U9 — в датчике контроля наполнения бака водой (прессостат), который в своей конструкции имеет контактную группу, препятствующую включению нагревательного элемента при отсутствии воды в баке. Прессостаты бывают с одной и двумя контактными группами, в моей машине был с одной. U10 — в датчике контроля нуля напряжения для включения двигателя машины в момент перехода переменного напряжения через ноль, исключающие рывки в работе электродвигателя, а также уменьшающие помехи в момент подачи напряжения на электродвигатель. К устройству ввода также можно отнести ключ на транзисторе VT1, преобразующий синусоидальный сигнал с индуктивного датчика оборотов в прямоугольный и соответствующими уровнями, безопасными для микроконтроллера.
Устройства вывода реализованы частично на оптронах МОС30хх, частично на электромагнитных реле, как и в устройствах ввода, не будем перечислять все элементы, а только элементы гальванической развязки на оптронах. При нажатии на кнопку в блоке управления микроконтроллер через элементы U1 и VS1 подаёт переменное входное напряжение на термотаблетку замка, которая, разогреваясь, увеличивается в размерах и блокирует через рычаг возможность открыть загрузочный люк во время работы стиральной машины, также через контактную группу, расположенную в замке, переменное напряжение поступает на силовые элементы, а датчик контроля закрытия замка сообщает микроконтроллеру, что можно начинать режим стирки. Через элементы U2 и VS2 микроконтроллер включает насос для откачки воды из бака (pompa). Самые интересные элементы выходного устройства — это U3 и VS3, через которые микроконтроллер по сигналам с датчиков контроля нуля фазы и датчика оборотов, атакжес программного регулятора PID регулирует скорость вращения электродвигателя и стабилизирует его обороты независимо от нагрузки. Симистор ВТА41А-600B, конечно, слишком мощный для этого случая, и на его месте сначала стояли симисторы ВТ139-600Т Но при экспериментах, если что-то шло не так, симистор ВТ139 моментально выходил из строя, а симистор ВТА41А выдержал все издевательства, которые выпали на него, вплоть до смены направления вращения на полном ходу, контакты реле спекались, из электродвигателя летели искры, а ему хоть бы что, при звуках, похожих на выстрел, семья в испуге прибегала и спрашивала: "Ты там живой?". Включается симистор VS3 с помощью симисторного оптрона U3 (MOC3052) без узла детектора ноля. Обратите внимание, что оптрон MOC3063 и аналогичный, в котором присутствует детектор ноля, использовать нельзя. Оптроны U4-U6 — это элементы, включающие электромагнитные клапаны для заливки воды в машину, U4, U5 — для холодной воды, U6 — для горячей воды. В прилагаемой версии программы работает только один клапан, управляемый оптроном U4, для заливки холодной воды. Остальные элементы управления электромагнитными клапанами введены про запас, для возможности расширения технических характеристик машины в будущем. На штатной плате машины были разведены проводники ещё для двух электромагнитных клапанов, но элементы на плате отсутствовали, видимо, есть варианты данной машины с тремя клапанами. Реле К1 включает ТЭН, реле К2 и К3 изменяют направление вращения электродвигателя стиральной машины.
Разъём Х2 — компьютерный USB-B, по нему контроллер подаёт питание на плату управления и индикации, а также обменивается информацией по шине I 2 C. На рис. 8 и рис. 9 показана собранная плата контроллера.
Рис. 8. Плата контроллера
Рис. 9. П лата контроллера
Переходим к описанию режимов работы стиральной машины. Они отличаются от тех, которые были заложены на производстве. Маркетологи утверждают, что они добились экономии электричества и воды, только после стирки не знаешь, от чего у тебя аллергия на коже и всё чешется, когда надеваешь после такой стирки одежду. А всё дело в стиральном порошке, который не успевает вымываться из одежды из-за экономии воды и сокращения режимов полоскания. Распросив семью, как она хочет видеть процесс стирки, и получив от неё техническое задание, заложил это в новую программу контроллера.
Основной цикл стирки состоит из четырёх режимов:
— стирка в холодной воде для отмачивания грязи и последующего лёгкого отжима и слива грязной воды;
— стирка в горячей воде и последующий лёгкий отжим и слив грязной воды;
— полоскание в горячей воде и последующий лёгкий отжим и слив воды;
— полоскание в холодной воде и последующий основной отжим воды.
Эти четыре режима заложены во все режимы стирки, выбираемые переключателем режимов стирки, но отличаются временем стирки, температурой, загрязнением белья, ну и вашей фантазией, если не понравится то, что было заложено мной в программу.
Время стирки зависит от загрязнённости белья, и можно устанавливать три параметра: 5 мин; 8 мин; 12 мин. Температура стирки — 10, 20, 40, 60 и 75 о С (не понятно, зачем там 10 и 75, для стирки достаточно 20, 40, 60 о С), но эти штатные параметры заложены были в машине с завода, и я их оставил, мало ли для чего они могут пригодиться.
Переходим к описанию переключателя режимов стирки:
— при переводе переключателя режимов в положение "0" и нажатии на кнопки Start/Stop происходит сброс установленного перед этим режима и приведение программы в исходное состояние;
— загрязнённость белья (1), температура стирки 20 о С;
— загрязнённость белья (2), температура стирки 40 о С;
— загрязнённость белья (3), температура стирки 60 о С;
— можно выбирать загрязнённость белья и температуру стирки;
— холодное полоскание, время полоскания можно изменять выбором загрязнённости белья, после полоскания происходит отжим белья;
— основной (быстрый) отжим, можно выбирать скорость 600, 800, 1000 оборотов в минуту со сливом воды;
— только слив воды без отжима.
Пока запрограммированы семь режимов, остаются свободными ещё четыре положения переключателя, но это на усмотрение конечного пользователя, мою семью устроили эти.
В моей машине на панели есть кнопки, не задействованные в программе, — это кнопки "Лёгкая глажка", "Отложенный старт", "Против аллергии" и "Предварительная стирка", которые оказались ненужными.
И ещё про маркетологов. В описании на машину указана функция Kg DETECTOR. Если судить по описанию — это магия автоматизма, как Тесла без водителя, машина сама взвешивает заложенное бельё, на основе этого регулирует объём заливаемой воды, определяет количество пены при полоскании и тоже регулирует объём воды, регулирует скорость оборотов при дисбалансе, но в результате я ловлю машину по всей кухне, когда она скачет из одного угла в другой. Для того чтобы эти функции работали, необходимо иметь датчики, которые это должны контролировать, а их там нет. Конечно, можно было ввести самому эти датчики, но у меня закончились порты у микроконтроллера, а применить другой с большим количеством портов — это переделывать плату и отказаться от платформы Arduino nano, а на это не было желания.
А теперь переходим к описанию процесса стирки. Переключателем режимов устанавливаем нужный режим стирки, кнопками устанавливают вариации, если позволяет выбранный режим, и нажимают на кнопку Start/ Stop. Включается режим холодной стирки, микроконтроллер подаёт напряжение сети на термотаблетку и при срабатывании датчика контроля замка люка включает электродвигатель, включает электромагнитный клапан заливки холодной воды в бак, ждёт, пока не сработает датчик прессостата, и после этого ещё заданное время доливает воду в бак, чтобы исключить срабатывания датчика прессостата при стирке, отключает электромагнитный клапан заливки холодной воды в бак и производит стирку на время, заданное в зависимости от загрязнения белья, раз в минуту изменяя направление вращения электродвигателя.
После окончания времени стирки включается насос для слива воды, и начинается укладка белья перед включением режима лёгкого отжима белья на средней скорости вращения барабана. После окончания времени отжима отключается электродвигатель насоса, и устройство ждёт, пока не остановится барабан. После его остановки программа переходит в режим горячей стирки, производит заливку воду, как в режиме холодной стирки, и после окончания заливки воды включает ТЭН. Микроконтроллер ждёт, пока вода разогреется до заданной температуры, в это время барабан вращается в разные стороны с периодом в одну минуту, а после разогрева до заданной температуры производится цикл стирки в горячей воде на время, заданное в зависимости от загрязнения белья. После окончания стирки включается насос, и происходит укладка, и потом лёгкий отжим белья.
После остановки барабана программа переходит в режим горячего полоскания, всё, как при горячей стирке, только со сменой воды на чистую. И последний режим — холодное полоскание, как в режиме холодной стирки, только в конце отжим производится на больших оборотах барабана на скорости, заданной в начале цикла стирки. После остановки микроконтроллер пятикратным длинным звуковым сигналом сообщает об окончании стирки и отключает блокировку загрузочного люка, а после остывания термотаблетки и разблокировки люка пятикратный короткий звуковой сигнал сообщает о возможности открыть загрузочный люк.
Рис. 10. Контроллер стиральной машины-автомата в пластмассовом корпусе
Рис. 11. К онтроллер стиральной машины-автомата в пластмассовом корпусе
Собран контроллер стиральной машины-автомата в пластмассовом корпусе, показанном на рис. 10 и рис. 11, размерами 170x130x55 мм. Для изготовления плат использован односторонний фольгированный стеклотекстолит толщиной 1,5. 2 мм.
Контроллер стиральной машины на ардуино.
хорошая идея, можно сделать двумя реализациями программно, первое: это по циклограмме какой нибудь машинки типа индезит beko, второй вариант это пункты меню такие как
перед всем выбор деликатной или не делекатная стирка ( тут прописывается обороты стирки пользователь не регулирует)
1 Предварительная стирка(вкл-выкл)
если выкл тоя не используется жмём далее( даже когда включена то тоже жмём далее) и выбор длительности стирки в минутах и выбор температуры (после предварительной можно сделать пункт отжим после предварительной стирки и выбор длительности)
2 Оснавная стирка
выбор длительности стирки и жмём далее
3 полоскание ,выбор сколько раз ,промежуточный отжим после какого цикла и длительность циклов крайний цикл какой бы он не был 5 или 6 это полоскание с кондеционером, жмём далее
4 отжим, выбор количество попытак разложить бельё используется датчики дитанации ( алготитм крутит в право раз на скорости 60оборотов потом справа на скоростях от 40 и плавно до 85 ,удерживается 85 минуту если бельё разложилось то плавное увеличение до скорости отжима ели дитанация в норме если нет то сбавляет обороты как в начале и пробует за ново если попытки разложить бельё прошли то отжим на той скорости который даст датчик дитонации)
специальное меню для шерсти и шёлка
Gex7772
вот датчик давления и дитаниции и блоки реле для подключения двигателей (реверс двигателя), тена , клапанов подкнючения. вот те кто много такого рода платы сборки собираю быстро прикинут как, что соединить, я вот вообще не шарю почти, но меню и циклограмму можно попробовать написать)
Вложения
Gex7772
вот датчик температуры, можно два поставить один на двигатеть,дастчик вибрации можно один на бак второй на корпус, хола датчик если нет штатного или другова(магнит на вал приклеить и "обучить" крутя двигатеть оборот это или два) ну или по другому как кто больше разбирается 
Вложения
Gex7772
в инете есть готовые решения
но надо доработки
Arhat109
Аналогичная фигня приключилась и с моей стиралкой Аристон 2005 года в прошлом году. Года за 2 "до" она уже сигналила, что подустала, но я тупо перепаял ей усохшие кондеры и забил, пардон забыл на пару лет, как выяснилось позже.
В общем, разбор вопроса, гугление особенностей стиралок и их мозгов, привел к тому, что проще купить новую стиралку чем лечить мозги ей и тем более "ардуиной". Во-первых, найти в жизни мозги от стиралки, что отпахала больше 10 лет — это из разряда "фантастики", а если Вы их и неайдете, то цена им будет примерно в 3/4 от новой машинки, а то и "столько же".
Жаль конечно, все живое, опробованное, движок смотрел — ваще как новый .. 5кг сухого белья крутит и не жужжит, стирали даже туристические спальники "зимний вариант" .. а то что взяли взамен — "современное фуфло", хоть и написано аж "загрузка до 7 кг" .. даже 4кГ сухого белья не тянет — отключается и моргает всем чем может..
Но, проблема как раз в тех самых "циклограммах". И ещё в том, что все моторчики, датчики и пр. лабуда — стоят "свои", фиг найдешь описание в Сети. Только для популярных моделек. И то, чуть буковка модельки не та — пиши пропало.
Контроллер стиральной машины на ATmega8
Давно собирался сделать контроллер стиралки, а все некогда… и вот, наконец, стиралка с гордым именем Zanussi начала плавно дохнуть… значит, пора.
Перелопатил инет и решил, что все одно, придется делать самому и схему и программу. Выбор процессора долго не заставил себя ждать (в коробочке лежало несколько Атмег8), система программирования AlgorithmBuilder (графическая среда), индикаторы остались от АОНов Мэлт (графический индикатор 62*16). Время выделено и… некоторое время спустя машинка замурлыкала уже с новыми мозгами. Индикатор позволил выводить не только цифры и буквы, но так же и символы. Скришноты прилагаю. Плата типоразмером и разъемами совпадает с родной EVM 2000EVO, но три проводка пришлось проводить отдельно (УБЛ, прессостат).
Идеология: считываем по оптопаре фазовые импульсы и управляем шириной импульса запуска симистора, обороты стабилизируются по напряжению таходатчика. Контроллер полностью гальванически развязан.
Входные сигналы: три с прессостата (нижний уровень, средний уровень, максимальный (перелив); сигнал с Убл (устройство блокировки двери); датчик температуры, датчик скорости мотора.
Выходные сигналы: двигатель (два реле управления направлением, одно реле мощности, симистор на управление общей мощностью); два входных клапана воды; моторчик/помпа слива; УБЛ, ТЭн ).
Входные сигналы развязаны через PC817 или подобные (817 даже лучше); фазу считываем с двух 4n35. Таходатчик и термодатчик , к процессору на АЦП.
Выходные сигналы: управление двигателем через симисторную оптопару, ключ ВТА24 (можно и послабее);
Клапана воды и УБЛ подключены к симисторным оптопарам, помпе понадобился еще отдельный симистор (помощнее)
Ключевые транзисторы на реле (полевики) из матплат. Можно ставить все, что держит реле, хоть кт815.
Реле пятивольтовые. Цепи питания реле и процессора должны быть развязаны. Можно использовать реле и на 12 и более вольт, зависит от ключевых транзисторов и Вашего желания. ))
Блок питания: любой внешний 5в (если использовать реле на 12 и более вольт, то БП с двумя напряжениями).
По питанию надо ставить 4-5 тыс мкф емкость, плюс 5в процессора и реле разделять, землю тоже, соединение в одной точке (желательно). Помехи нам не нужны))
Для стиралки на EWM2000 разъемы подходят родные (в стиралке, см плату печатную), но три проводка придется дотянуть: два от прессостата и один к УБЛ (схема переделки для Zanussi900 приложена).
Заливаем HEX в процессор.
Налаживание: вначале крутим подстроечник у индикатора (при неправильном делителе, изображения может не быть. Даташит можно скачать на сайте МЭЛТ. ) Затем смотрим сигнал с фазовой оптопары, должен быть прямоугольник. Моторчик можно подключать, выбирать режим Тест (одновременное нажатие Режим и Резерв), и по нажатию кнопки Go (правая) включится тест двигателя. Скорость регулируется подстроечником в цепи детектора сигнала таходатчика. Максимальное напряжение не должно быть более 2в (входное АЦП видит не более 2.5в). Затем обычно лампой накаливания 220в 20-50вт проверяем выходы на реле воды, помпу и УБЛ. Тарируем температуру (+-2-4 градуса).
Скорость мотора от 13-15 до 150 (на макс скорости). Сильно большую скорость лучше не делать, а то вместо стирки сразу будет Отжим )).
Помпа включается при нажатии на кнопку Go. Появится надпись «СЛИВ».
Подключаем к воде, включаем клапана (кнопка Уровень Воды), проверяем туда льет или не, и смотрим за датчиком уровня (прессостата): вначале стаканчик на индикаторе (уровень) будет наполнен на 1/2, затем полностью. Уровень воды МАКСИМУМ (перелив) не отображается, включается помпа и появится надпись «ТОНЕМ».
Программа стирки включается двойным нажатием на правую кнопку (появится надпись «дальше?»).
Включится УБЛ, а при отсутствии сигнала срабатывания УБЛ появится надпись ЛЮК. Далее включится режим быстрой стирки. Если температура стоит 20, нагрева не будет, если 40, появится надпись «НАГРЕВ» и включится ТЭН.
Разработка электронного блока управления стиральной машины «Иволга»
За все время эксплуатации (порядка 30 лет) стиральная машина показала себя с хорошей стороны. Слабым местом являются насос, датчик уровня воды и электронный блок управления. В родном блоке управления вышла из строя микросхема логики. Заменил микросхему, но вскоре вылетела К556РТ1. Пришлось менять всю плату электроники на новую. В этой плате тоже после нескольких лет вылетела РТшка. Мысль разработки своей платы витала долго в голове, но как-то находились более приоритетные задачи. Хотелось что-то простое, с минимальной номенклатурой и свое. И тем не менее, этот день настал.
Подробности ниже.
Конечно, можно было купить другую современную стиральную машину и не усложнять себе жизнь, но мне было интересно сделать свой модуль. Ну а раз делать свой блок управления, то непременно надо привнести что-то более интересное, чем копия оригинального блока по функциям.
Рис.2. Оригинальная плата электронного блока управления
Из оригинальных функций стиральной машины были оставлены только режимы: «стирка», «полоскание», «отжим». Настройка типа ткани, уровня воды и режимов стирки были исключены, так как ими практически никогда не пользуешься. Настройки заданы по умолчанию для среднего уровня воды, обычной ткани и обычной стирки.
Как я уже писал ранее, проблемы возникали с датчиком уровня воды. Конструктивно он выполнен в виде пенопластовых тороидальных поплавков с магнитами, скользящих по вертикальному стержню, в котором располагаются герконы. Загрязнение элементов датчика нарушало его правильную работу, и оригинальная электроника не включала циклы стирки или полоскания. Также не было возможности оценить правильную работу датчика уровня воды.
В описываемом блоке управления датчик уровня используется в основном для наглядности. Если произошло «залипание» поплавков внутри датчика, то уровень будет моргать на дисплее. Включить стирку теперь можно с любым количеством воды, повторно нажав на кнопку «Пуск». Причем не важно исправен датчик уровня или нет. Геркон аварийного уровня воды обычно исправен, т.к. находится всегда в сухом виде и на нем нет различных отложений. При достижении аварийного уровня воды автоматически включается насос, откачивающий воду до уровня ниже аварийного.
Все циклограммы работы стиральной машины были в точности повторены.
В конструкцию был добавлен OLED-дисплей, на котором отображаются основные параметры. Также были добавлены термодатчики на двигатель активатора/центрифуги, на насос и на радиатор симисторов. Тем самым можно контролировать текущую температуру этих элементов и, в случае перегрева, отключить силовую часть.
На панели управления имелось окошко с логотипом «Иволга». Было решено вмонтировать в это окошко дисплей. Стекло с линзой было использовано от корпуса медицинского термометра очень удачно подходящего по размерам.
Рис.3. Окошко для OLED-дисплея
Рис.4. Установка датчиков температуры
Рис.5. Внешний вид модифицированной панели управления
Также добавлен Wi-Fi модуль ESP-12e При включении электроники происходит подключение к домашней точке доступа и запрос текущего времени с NTP-сервера. Запускается web-сервер. Управлять режимами работы стиральной машины и видеть текущее состояние и режимы также можно через Интернет с web-странички машинки.
Рис.6. Принципиальная схема блока управления
Мозгом является PIC-контроллер. Силовая часть гальванически развязана посредством оптронов. Применен импульсный источник питания. На Wi-Fi модуле ESP-12E запущен web-сервер, который динамически формирует страничку в соответствии с режимом работы стиральной машины. Для сокращения количества портов использую аналоговые входы.
Рис.7. Плата блока управления (Вид со стороны установки элементов)
Рис.8. Плата блока управления (Вид со стороны монтажа)
Рис.9. Крепление платы блока управления
Программное обеспечение
При включении питания на дисплее отображается логотип «Иволга», подключение к точке доступа и запрос текущего времени с NTP-сервера. При нажатии на кнопку выбора режима работы включается соответствующий светодиод на панели (как и на оригинальной электронике) и на дисплее отображается название режима. Также на дисплей выводятся оставшееся время стирки/полоскания/отжима, температура двигателя, насоса, электроники. В случае нештатной ситуации на экран выводится сообщение о перегреве или о превышении допустимой вибрации центрифуги.
Со смартфона или компьютера через web-интерфейс также можно включить нужный режим стиральной машины или осуществлять прямое управление двигателем и насосом для поиска неисправностей.