超声波自动清洗设备的设计

共同成长888 2016-05-23

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超声波自动清洗设备的设计

作者：王淼浏览量：410

超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。随着清洗行业的不断发展，越来越多的行业运用到超声波清洗机，也有越来越多的企业进入超声波清洗机行业,如工业用超声波清洗机、商用超声波清洗机、实验室用超声波清洗机、家用超声波清洗机等。

目前市场上的超声波清洗机，一般为手动或半自动的继电器控制，控制电路采用的依然是220V电压，并且没有可靠接地，因此操作繁琐、生产成本高、耗电量大、安全性能差，特别是提篮式的超声波清洗机在零部件清洗完毕提出水面的过程中，噪音非常大，因此工人不愿意使用而造成设备闲置。另外，现有的智能超声波清洗机不具备自动添加洗涤剂、自动换水等功能，不能够完全实现自动化，并且每次提篮过程中不能够有效喷淋清洗，达不到很好的清洗效果。

因此，根据市场需求，研制开发一种超声波全自动清洗机，此设备操作简单、安全可靠，具有自动换水、自动添加洗涤剂、自动洗涤漂洗等功能，节能环保、维护方便，并且解决了零部件篮提出水面时有巨大刺耳噪音的问题，实际应用中效果良好。

1 系统结构设计的超声波清洗机结构如图1所示。

QQ截图20140406145847.png

图1 超声波清洗机结构

超声波全自动清洗设备下部从前至后依次设有超声波清洗池、漂洗池和净洗池，其底部和上部分别设有自动排水阀和自动注水阀；设备上部为设有导轨的框架结构。超声波清洗池的外部设有洗涤液自动添加装置，包括储液罐、内置于储液罐的洗涤泵和设置于储液罐底部的输液管，储液罐通过输液管与超声波清洗池的内部相连通。漂洗池和净洗池的上部分别装有自动喷淋传感器。框架结构上设有与导轨相配的小车，该小车的零件筐设有荷重传感器。

2控制电路

在全自动智能洗超声波清洗机柜体的电路板上装有单片机控制电路，如图2所示。

QQ截图20140406150054.png

图2 超声波清洗机电路图

单片机控制

电路包括电源、步进电机电路、液压泵电机电路、超声波清洗电路、自动换水电路、自动添加洗涤剂电路、自动喷淋电路和单片机。

3 技术创新点

零件筐在超声波清洗池清洗完毕提升至水面的过程中，会有非常巨大刺耳的噪音，因此采取以下方案解决，并在实际使用中效果很好。

当工人将零部件装上小车，荷重传感器感应到零部件重量后，小车开始下降，直至入水触碰到下限位置开关SQ2；SQ2给单片机P1.2端口（即单片机3脚）输送低电平信号，单片机P1.2端口（即单片机3脚）检测到低电平信号后，单片机P0.6端口（即单片机33脚）输出高电平信号，继电器J5吸合，J5常开触点闭合，接通超声波发生器电源，超声波发生器工作，进行清洗；当清洗时间结束后，单片机P0.6端口（即单片机33脚）输出低电平信号，继电器J5释放，J5常开触点断开，切断超声波发生器电源；超声波发生器停止工作后，单片机P0.3端口（即单片机36脚）输出信号，继电器J2吸合，J2常开触点闭合，接通上升电磁阀电源，小车开始提升。该方案切断了超声波发生器电源使超声波先停止工作，因此从根本上解决了小车提升至水面过程中的巨大刺耳噪音问题。

因商用清洗机会用多个水池来进行洗涤、漂洗、净洗，而且零部件的洗涤量非常大，因此需要频繁更换净水；每次更换净水，洗涤池都要添加洗涤剂，如果采用人工手动开关进水阀和排水阀，添加洗涤剂，无疑会增加操作复杂性，增加劳动强度，降低工作效率。因此，设计自动换水电路以解决此问题。

当小车运行一个过程回到起始位置时，单片机计数一次，累计到预定次数时，单片机P2.6端口（即单片机27脚）输出高电平信号，继电器J8吸合，继电器J8常开触点闭合，接通排水电磁阀电源，排水电磁阀打开开始排水；经过预定时间后，水池污水排完，单片机P2.6端口（即单片机27脚）输出低电平信号，继电器J8释放，继电器J8常开触点断开，排水电磁阀电源断开，排水电磁阀关闭停止排水；此时单片机P2.7（即单片机28脚）输出高电平信号，继电器J7吸合，J7常开触点闭合，接通进水电磁阀电源，进水电磁阀打开开始进水；与此同时，单片机P0.4端口（即35脚）输出高电平信号，继电器J4吸合，J4常开触点闭合，接通洗涤液输送泵电源，洗涤液按预定量添加至超声波洗涤池内；当水量达到规定水位后，液位传感器K2给单片机P1.5口（即单片机的第6引脚）输送一个低电平信号，单片机P1.5端口（即单片机6脚）检测到低电平信号之后，单片机P2.7（即单片机28脚）输出低电平信号，继电器J7释放，J7常开触点断开，断开进水电磁阀电源，停止进水。清洗机每当运行累计到预定次数，便会执行上述换水和添加洗涤液程序。

以往的提篮式清洗机的自动喷淋装置，总是在零件筐还未离开水面便开始喷淋，造成了水资源的不必要浪费，工人只好手动开关水管阀门，自动喷淋装置成了摆设。因此，为了解决上述问题，使自动喷淋装置在零件筐离开水面时开始喷淋，在漂洗池和净洗池上部分安装红外传感器并设计自动喷淋电路。

具体方案如下：当小车带动零件筐提升离开水面时，安装在漂洗池和净洗池的红外传感器检测到信号，红外传感器给单片机P1.4端口（即单片机5脚）输送低电平信号，单片机P1.4端口（即单片机5脚）检测到低电平信号后单片机P0.7端口（即单片机32脚）输出高电平信号，继电器J6吸合，J6常开触点闭合，接通喷淋电磁阀电源，喷淋头开始喷淋；当零件筐提升至上限位处触动上限位位置开关SQ1，SQ1闭合给单片机P1.1端口（即单片机2脚）输送低电平信号，单片机P1.1端口（即单片机2脚）检测到低电平信号后，单片机P0.7端口（即单片机32脚）输出低电平信号，继电器J6释放，J6常开触点断开，断开喷淋电磁阀电源，喷淋头停止喷淋。

以小车上荷重传感器的信号感应来驱动整个洗碗过程，洗碗工人操作清洗机时经常会带着橡皮手套手上沾满了水，如果频繁操作启动按钮，很容易出现安全事故。因此，为了简化操作程序，提高安全性能，设计小车重量感应自动运行装置。

清洗机接通电源在待机状态下，当工人将装满零部件的零件筐放上小车，荷重传感器感应到零部件重量给单片机P1.0端口（即单片机1脚）输入低电平信号，单片机P1.0端口（即单片机1脚）检测到低电平信号后单片机P0.5端口（即单片机34脚）输出高电平信号，继电器J3吸合，J3常开触点闭合，接通下降电磁阀电源，小车开始下降；直至入水触碰到下限位置开关SQ2，SQ2给单片机P1.1端口（即单片机2脚）输送低电平信号，单片机P1.1端口（即单片机2脚）检测到低电平信号后，单片机P0.6端口（即单片机33脚）输出高电平信号，接通超声波发生器电源，超声波发生器开始工作，进行清洗；运行一个完整的洗涤过程后，小车自动返回，触碰到左限位位置开关SQ3，SQ3给单片机P1.3端口（即单片机4脚）输入低电平信号，单片机P1.3端口（即单片机4脚）检测到低电平信号后，步进电机停止在起始位即超声波洗涤池上方；当工人再次放入零件筐，清洗机继续上述洗碗过程。

（5）全自动清洗机小车的左右运行，采用步进电机驱动，可以减少接触器、位置开关的使用数量，简化线路，具有节能环保、维修简便、安全可靠等优点。

具体实施方案：当小车提升到上限位置，触碰位置开关SQ1，SQ1给单片机P1.0端口（即单片机1脚）输送低电平信号，单片机P1.0端口（即单片机1脚）检测到低电平信号后，单片机P0.1端口（即单片机38脚）持续输出高电平信号，步进电机驱动器控制步进电机正转；同时，单片机P0.0端口（即单片机39脚）输出脉冲信号，使步进电机驱动器控制步进电机运转，在单片机给步进电机驱动器发完规定的脉冲个数后，单片机的P0.0端口（即单片机39脚）停止给步进电机驱动器输出脉冲，步进电机停止运行；在整个洗碗过程中，单片机给步进电机驱动器输出完规定的脉冲个数，同时小车提升到上限位置后，触碰位置开关SQ1，SQ1给单片机P1.0端口（即单片机1脚）输送低电平信号，单片机P1.0端口（即单片机1脚）检测到低电平信号后，单片机P0.1端口（即单片机38脚）持续输出低电平信号，步进电机驱动器控制步进电机反转；同时，单片机P0.0端口（即单片机39脚）输出脉冲信号，使步进电机驱动器控制步进电机运转，小车自动返回，触碰到左限位位置开关SQ3，步进电机停止在起始位即超声波洗涤池上方。