用于洗衣机的电源频率自动检测控制的系统及方法 一、技术领域
本发明涉及一种洗衣机的电源频率的系统及方法，尤其是指一种用于洗衣机的电源频率自动检测控制的系统及方法。
二、背景技术
目前大部分的电动洗衣机都使用感应异步电动机驱动。由于世界上各地区使用的交流电源有50Hz或60Hz等频率的差异，因此导致电动机同步转速的差异，同一洗衣机在不同地地区使用时，电动机的转速和和力距有明显差异，影响运行效果。洗衣机制造厂要把同一机械结构的产品出口到不同的地区时，一般要根据不同的电源频率在控制电路固定对应的达至接近运转效果的运行时间参数，将洗衣机设计成不同的型号，以保持相近的运转效果。这就降低了产品的通用性。
中国专利ZL97122989.9公开了一种洗衣机的运转控制装置，通过检测电动机断电后的反电动势，反馈控制电动机的运行时间，以消除不同的电源频率对洗衣机运行速度的影响。闭环控制会产生不稳定且明显提高了成本。该设计也未涉及除脱水转速的其它控制，例如洗涤水流节拍的控制。因而产品的通用性问题仍然存在。
三、发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单，经济实用的用于洗衣机检测控制的系统和方法，根据电源频率自动转换对应的运行时间参数，使得洗衣机可以在不同的电源频率地区通用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于洗衣机的电源频率自动检测控制的系统，该系统包括：电源装置110、电子电路装置120及洗衣机驱动装置130，洗衣机驱动装置130包括洗衣机电动机131和其它电器132；电源装置110的输出端与电子电路装置120的输入端相连，电子电路装置120的输出端与洗衣机驱动装置130的输入端相连；其特征在于，所述的电子电路装置120包括电源频率检测电路121和微计算机123，所述的电源频率检测电路121的输出端接入微计算机123的输入端，微计算机123的输出信号传送给洗衣机电动机131。
所述电源频率检测电路121为电源过零检测电路，向微计算机123提供电源过零信号，所述微计算机利用这一信号在程序中判别电源频率。所述电源频率检测电路121的输出端将电源过零信号传送给微计算机123的I/O口，也可以是INT外部中断口。系统还可包括其它检测电路122，例如水位传感器等，所述的其它电器132可以是进水、排水电磁阀等。
一种用于洗衣机的电源频率自动检测控制的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(a)、检测：由电源装置提供一交流的电源频率，通过电源频率检测电路中的采样部分拾取频率信号，
(b)、控制：采样的信号经电源频率检测电路的处理后，输送到微计算机内，通过控制程序对所接收到的检测信号进行判断、控制的处理，经处理后的检测信号转换成控制指令，
(c)、执行：从微计算机发出的控制指令以控制洗衣机电动机的转动，使洗衣机可以在不同频率下工作；
在步骤(a)检测中，电源频率检测电路中的采样部分采用变压器降压全波整流的方式拾取频率信号，向所述微计算机提供电源过零信号，电源频率检测电路中的采样部分采用电阻或电容分压半波整流的方式采样频率信号，向所述微计算机提供电源过零信号。在步骤(b)控制中，所述控制程序包括电源频率检测程序、时间参数控制程序，电源频率检测程序读取电源检测信号，并且判断电源频率的高低，判断得出的信号传给时间参数控制程序，从而调用水流节拍、脱水时间参数，控制洗衣机电动机的运行速度。
在步骤(b)控制中，采样信号送到微计算机，其内部控制程序步骤如下：
(1)初始化开始程序，先给累加器清零，然后设置定时器的初始值；
(2)当信号达到时，开定时器中断，开INT外部中断；
(3)如果在步骤(2)中信号送到微机的INT口，累加器加1，返回步骤(2)；
(4)如果在步骤(2)中信号送到微机的I/O口，读I/O口状态，如果I/O口状态有变化，累加器加1后转到读I/O口状态；如果I/O口状态没有变化，也转到读I/O口状态；
(5)累加器不断记录脉冲数，当定时器溢出中断时，停止累加器计数，将累加器中的数值与设定的初始值进行判断比较；
(6)如果步骤(5)中累积器值大于设定初始值，调用小的参数，累加器清零，返回步骤(2)；
(7)如果步骤(5)中累积器值小于设定初始值，调用大的参数，累加器清零，返回步骤(2)。
所述电源频率检测程序在单位时间内记录所述过零信号脉冲个数，并与设定值比较。其中，微计算机为单片机MCU或现有的一般微机都可以。
使用本发明的有益效果在于：微计算机及控制程序将电源频率检测电路将测到的方波脉冲信号，经过微计算机对信号的判断、控制程序的处理后，具有自动检测并控制的功能，按照电源频率自动转换对应的运行时间参数，使得洗衣机在不同电源频率下维持较好的运转效果，因而可通用于不同电源频率的地区。此外，本发明采用的控制方案可在现有技术的洗衣机电子程序控制器中编程实现，电路结构简单，且为开环控制，不会产生振荡等不稳定的问题。四、附图说明
图1是本发明实施例洗衣机的电源频率自动检测控制系统；
图1(a)是图1中微计算机及控制程序的控制程序流程图；
图2是本发明实施例洗衣机的电源频率检测电路图；
图3是本发明是本发明第1实施例的电源频率检测控制程序中单片机MCU的主程序流程图；
图3(a)是本发明第1实施例的INT外部中断服务子程序流程图；
图3(b)是本发明第1实施例的定时器中断服务程序流程图；
图4是本发明第2实施例的电源频率判别程序流程图；
图4(a)是本发明第2实施例的定时器中断服务程序流程图。五、具体实施方式
下面以具有50Hz和60Hz二种电源频率的自动检测控制系统进行详细说明如下，这种检测控制系统和方法可在波轮式、搅拌式或滚筒式电动洗衣机中实施。
如图1所示，是本发明实施例洗衣机的电源频率自动检测系统。包括电源装置110、电子电路装置120及洗衣机驱动装置130；电源装置110的输出端与电子电路装置120的输入端相连，电子电路装置120的输出端与洗衣机驱动装置130的输入端相连；电子电路装置120包括电源频率检测电路121、其它检测电路122和微计算机123，所述的洗衣机驱动装置130包括洗衣机电动机131和其它电器132，所述电源频率检测电路121将变压、整流后的交流电信号变为方波脉冲信号，获得的脉冲信号输送到微计算机及控制程序123内，经过微计算机对信号的判断、控制程序的处理后，输出指令以控制洗衣机电动机131的转动。其中的电源频率检测电路121为电源过零频率检测电路。
如图1(a)所示，是图1中的微计算机及控制程序的控制程序流程图。它包括电源频率检测程序210和时间参数控制程序220，其具体步骤如下：
首先，电源频率检测程序210读取由电源频率检测电路121提供的电源频率检测电路211的信号；然后，判断电源频率212的高低；判断的结果传送给时间参数控制程序220，再由所述的时间参数控制程序220，调用水流节拍、脱水时间参数221，最后发出指令控制洗衣机电动机131的运行222。
如图2所示，是本发明实施例洗衣机的电源频率检测电路图。具体地说此电源频率检测电路属于电源过零频率检测电路，由变压器TR、整流桥D1-D4、电阻R1-R4、电容C1、C2、NPN型三极管、5V直流电源、87C1202型单片机MCU组成，变压器TR将电源装置110提供的电压变压到10V左右，经过整流桥D1-D4的整流后，将交流电信号变为一组方波脉冲信号，送到单片机MCU的INT外部中断口或I/O口，由单片机MCU读取该电源过零中断信号。电源频率检测电路的采样部分除了如图2变压器降压全波整流电路外，也可以采用电阻或电容分压半波整流电路。
在单片机MCU的信号处理过程中，由于过零中断信号由交流电信号变换得到，方波脉冲信号的个数反映了交流电源过零的次数，也即反映了交流电源的频率。单片机MCU在一定的时间内记录下信号脉冲的个数，根据脉冲数的多少即可判断出电源的频率。
接着，单片机MCU根据所检测到的电源频率，通过时间参数控制程序选择对应的时间参数控制洗衣电动机的运行，使洗衣机在不同频率下工作时，都能得到较好的洗涤效果。
下面就输出过零信号分别送给单片机MCU的INT外部中断口或I/O口，所设计的微计算机及控制程序进行详细说明。
图3、图3(a)、图3(b)是过零信号送到单片机MCU的INT口时，微计算机及控制程序的实施例。如图3所示，是单片机MCU的主程序流程图。程序初始化执行步骤300开始后，执行步骤301将累加器清零，然后执行步骤302给定时器设置初始值，其中，步骤302是根据单片机MCU时钟频率及编程所需记录方波个数的时间来选取。如果将定时器的初始值302取0.5秒，在电源频率为50Hz时，可以记录到约50个脉冲，在电源频率为60Hz时，可以记录到约60个脉冲，50Hz和60Hz之间就有10个脉冲数的分别，这样就可以将电源频率分辨出来了。程序初始化后，执行步骤303开定时器中断，接着执行步骤304开INT外部中断。当过零信号到达INT口时，程序转入INT中断服务子程序。如图3(a)所示，是INT外部中断服务子程序流程图，该子程序中，执行步骤304INT外部中断开始，然后执行步骤305累加器进行加1记数，接着执行步骤306返回主程序。因此，累加器记录了INT口的脉冲数，直到定时器溢出中断。程序转到定时器溢出中断服务子程序。图3(b)所示，是定时器中断服务程序流程图，该子程序中，步骤303定时器中断开始，首先停止累加器计数，再将累加器中的数值与设定值比较。将定时器定时为0.5秒，设定值为55，进入步骤307累加器值大于55中进行比较：如果累加器值小于55，则程序将电源频率判为50Hz，调用50Hz参数308；如果累加器值大于55，则程序将电源频率判为60Hz，执行步骤309调用60Hz参数，调用不同的参数后，执行步骤310累加器清零，最后执行步骤311返回。
这样，程序根据电源频率判别的结果，调用不同的参数运行，实现了程序控制器在不同的频率下通用。该实施例可以随时跟踪电源频率，按照电源频率进行控制，适应性较好。
图4、图4(a)是过零信号送到单片机MCU某一I/O口时，微计算机及控制程序的实施例。如图4所示，是单片机MCU电源频率判别程序流程图。当接通电源时，首先进入频率判别程序，程序初始化开始400，将累加器清零401，然后给定时器设置初始值402。定时器的初始值的选取与第1实施例的方法相同，这里就不再进行详细叙述了。程序初始化后，执行步骤403启动定时器中断计时。程序不断读I/O口状态404，当测得I/O口状态改变由0变1时，执行步骤406累加器加1计数；当测得I/O口状态改变不是由0变1时，则返回步骤读I/O口状态404，继续读I/O口状态，直到定时器溢出中断，程序转到定时器溢出中断服务子程序。以上设计关于I/O口状态的检测是拾取由0变1的状态，即脉冲的上升沿，当然也可以设计为拾取由1变0的状态，即脉冲的下降沿。图4(a)是定时器中断服务子程序流程图，该子程序与实施例1中的定时器中断服务子程序的流程图图3(b)作用和步骤相同，这里就不再进行详细叙述了。
在判别出电源频率后，调用相应参数，转入洗衣主程序运行。该实施例仅于开机时检测电源频率，按照该电源频率进行控制，稳定性较好。
以上实施在现有技术单片机控制的洗衣机电子程序控制器上实现：在程控器的程序编制时，在完成上述自动识别电源频率的过程后，根据50Hz和60Hz的周期的差异，按照维持接近的运转效果的原则，设置对应于二种频率的二组时间参数，供程序在不同频率时调用。所述接近的运转效果和对应的时间参数，可以通过同一洗衣机驱动装置在二种频率下的洗衣运行试验中得到。这样就实现了洗衣机在50Hz和60Hz的电源频率下均可通用。