Princip činnosti pračky a jejího vybavení, provozní schéma, algoritmus a mechanismus Indesit, LG, Samsung, Ariston, Electrolux, Bosch

Alma mater je už dávno za zdí, ale svět se dnes tak rychle mění, že musíte vždy utíkat, i když chcete jen stát na místě. V oblasti vývoje elektronických technologií je tato nesmrtelná věta od Alice asi nejrelevantnější. V posledních letech jsem si pořídil nový koníček – opravy domácí elektroniky. Opravuji ne kvůli penězům, čistě pro sebe a své příbuzné, co jsem předtím bez rozmyslu vyhodil a nahradil to novým.

Elektronický obsah moderních domácích spotřebičů, zvláště pokud se nebavíme o montáži na kolena z dílny Uncle Lee’s, ale od známých značek, je zázrakem optimalizace. Při opravách zároveň sleduji pozoruhodná technická řešení a usmívám se, když si všímám chyb designérů. Někdy může být extrémně obtížné vysvětlit je jinak než požadavky obchodníků na zavedení prvků „plánovaného zastarávání“ do designu.

Počasí venku moc nepřeje, další prototyp se posílá do zkušebního provozu, proč nám neřekneš něco zajímavého? Dlouho jsem nepsal na Habr!
Proč motory, proč pračky?

Tedy alespoň proto, že motory praček jsou skvělé pro mnoho domácích projektů a získat je je snadné. Můžete ho vydolovat z vlastní staré pračky, nebo si ho můžete koupit na Avitu za směšné peníze! Pro ty, kteří raději jednou uvidí, než přečtou deset, poslouží jako bonus k článku doprovodná videa z mého kanálu.

důležitý doplněk v důsledku komentářů v komentářích

Připomínky obsahovaly řadu připomínek týkajících se níže popsaného typu motoru. Abych byl upřímný, přesnou odpověď neznám. S největší pravděpodobností mají komentátoři pravdu a mělo by se tomu říkat sběratel. Na druhou stranu se v tomto zapojení otáčky motoru liší od frekvence proudu na vinutí a z tohoto pohledu je v tomto konkrétním zapojení lze nazvat asynchronní.
Mnoho zdrojů to dělá a nazývá to kolektor asynchronní. Snad pro odlišení od jiné modifikace asynchronního motoru, ve které není vinutí rotoru a rotor je jádro s hliníkovými tyčemi zkratované koncovými kroužky.
V této takzvané „kleci na veverku“ se vytváří pole, které interaguje s polem statoru a vede k otáčení rotoru.

Tacho senzor. Co je to za zvíře a proč je to potřeba?

Ve většině moderních praček pracují střídavé komutátorové motory triak, který reguluje napětí na motoru a směr otáčení se přepíná pomocí relé. Je zřejmé, že pro nastolení a udržení stabilní rychlosti otáčení je nutné tuto rychlost alespoň určit. K tomu slouží tachometr.

V nejjednodušším případě se jedná o reverzní motor – generátor střídavého napětí, jehož frekvence se úměrně mění v závislosti na rychlosti otáčení. Výsledek krátkého otočení hřídele rukou je viditelný na oscilogramu spořiče obrazovky. Mimochodem, mění se i amplituda, což vytváří problémy při zpracování signálu. Pokud chcete, nebudeme se do tohoto tématu pouštět, o mých pokusech s ním si můžete přečíst ve videu na odkazu na konci článku.

Připojíme motor k bloku

Tento článek je úvodní, k samotnému návrhu obvodu se dostaneme v příštím, ale zatím budeme používat obvody funkční nebo značně zjednodušené.

Níže je právě takový, obsahující rozebraný motor spojený s blokem pračky.

V každém daném okamžiku jsou v provozu zapojena dvě vinutí. Vinutí statoru je navinuto na kovové základně motoru. Vinutí rotoru s ním postupně interagují. Aby se rotor neustále otáčel, musí se tato vinutí postupně přepínat. To se děje díky sérii kontaktů připojených k rotujícímu hřídeli. Napětí se na ně přenáší přes kluzné kontakty, tzv. kartáčky.

Tento přístup má své klady i zápory. Na jednu stranu je motor všežravý – může pracovat na střídavý i stejnosměrný proud, na druhou stranu posuvné mechanické kontakty nejsou nejspolehlivější a takové motory nejsou vhodné pro zařízení s nepřetržitým cyklem, ale pro domácí spotřebiče, které jsou čas od času zapnuté, jako jsou pračky nebo šroubováky, postačí.

Co je za blokem?

Přidejme k našemu obvodu prvky umístěné mimo blok. Triak a relé.

Velmi stručně, doslova v kostce, popíšu její tvorbu. Obvod využívá až tři relé se spínacími kontakty. Dva z nich, K2 a K3, slouží ke změně směru toku proudu rotorem a v důsledku toho ke změně jeho směru otáčení. Relé K4 se instaluje pouze na pokročilé pračky s vysokými otáčkami motoru. Pracuje v tandemu se statorem, který je napojen na hlavní vinutí. Díky tomu můžete dále regulovat výkon, a tedy i rychlost otáček. Výše uvedený proces je podrobněji rozebrán v mém dalším videu.

Triak je zodpovědný za zapnutí motoru a nastavení jeho rychlosti otáčení.

Do hry vstupuje mikrokontrolér

Triak je samozřejmě řízen mikrokontrolérem. Pomocí zpětnovazebního a fázově-pulzního řízení zvládá nejen nastavit danou rychlost otáčení bubnu ve velmi širokém rozsahu, ale také ji udržet při stonásobné změně zatížení hřídele!

Je překvapivé, že i přes obrovské množství senzorů a aktuátorů pro řízení všech procesů probíhajících v pračce se nepoužívá pokročilý 32bitový ARM, ale skromný dříč – pomalý, levný 8 beatnik, který má několikrát méně RAM než Sinclair z konce osmdesátých let minulého století – nějaké 2, no, maximálně 4 kilobajty. Podle dnešních měřítek je to prostě NIC. O taktovací frekvenci 8 megahertzů, která je pro tak starého pána typická, ani nemluvím – dnes už jen těžko někoho napadne. Jeden počin má ale přece jen na kontě – co do počtu závěrů dokázal stonožku předčit!

Algoritmus práce

Pro regulaci rychlosti bubnu ji mikrokontrolér potřebuje alespoň určit. K tomu počítá počet otáček motoru za jednotku času pomocí otáčkoměru namontovaného na hřídeli.

Při pohledu na obrázek není těžké pochopit, že signál tachogenerátoru ve své čisté podobě je jako vstup zcela nevhodný a k jeho převedení do stravitelné formy prostě potřebujeme tvarovač pulsů. Na provoz a obvody této jednotky se podrobně podíváme příště, ale nyní vás žádám, abyste mi dali slovo, že díky tvarovači na vstupu mikrokontroléru jsou krásné pulzy se strmými hranami a bez náznaku se objeví odraz. Všechno by bylo v pořádku, ale nabízí se otázka: „Jak tak slabé a pomalé výpočetní jádro mikrokontroléru zvládá počítat pulzy spěchající impozantní rychlostí?

Pilný účetní dělá tento nudný úkol v mikrokontroléru. Pan Vatruba. No, žerty stranou, svou roli hraje vestavěný časovač. Časovač moderního mikrokontroléru je všestranný a počítání pulsů přijatých na jeho vstupu za jednotku času s následným uložením do speciálního registru je snad nejjednodušší operace, kterou je schopen. Hlavní je, že se vůbec nevyužívají prostředky výpočetního jádra. Mikrokontrolér jednoduše načte hodnotu z registru kdykoli jemu vyhovující, řekněme 50krát nebo pouze 10krát za sekundu a podle potřeby ji použije v dalších výpočtech.

Triakový regulátor

Omlouvám se, Habr nechává příliš málo místa pro užitečné informace, takže text na grafu není vidět. Na tomto a podobných obrázcích je třeba číst takto:
Vstupní napětí ze sítě
Řídící puls
Napětí zátěže

OK. Dostali jsme informaci o rychlosti otáčení a nyní změnou výkonu dodávaného do motoru můžeme regulovat jeho rychlost, a tedy i rychlost otáčení bubnu prádla. V moderních rozpočtových pračkách se to nejčastěji provádí metodou fázového pulzu a triak funguje jako výkonový prvek. Dodává napětí motoru ve formě impulsů, přísně synchronizovaných se začátkem každé půlvlny síťového napětí a danou dobou trvání. Značná setrvačnost rotující části motoru – rotoru a ještě větší setrvačnost těžkého bubnu s prádlem, dokonale vyhlazují impulzivní charakter točivého momentu. Port mikrokontroléru se chová jako velmi rychlý spínač, který dodává krátké negativní impulsy do řídicí elektrody triaku, což je na schématu označeno červenou šipkou.

To stačí k tomu, aby se v triaku rozjel lavinový proces a odpor mezi jeho silovými elektrodami klesl téměř na nulu. V důsledku toho, jak ukazuje spodní graf, se na vinutí motoru objeví napětí. Bude trvat, dokud vstup nezmizí.

V souladu se zvoleným mycím programem a jeho aktuálním stupněm obdrží mikrokontrolér příkaz k roztočení motoru na požadované otáčky a pro udržení otáček na požadované úrovni se spustí mechanismus pro dosažení a stabilizaci daného parametru, v tomto případě otáčky motoru, nazývané PID.

Ale vraťme se k našemu mikrokontroléru. K vytvoření krátkého pulzu s daným zpožděním od začátku půlcyklu používá svůj druhý časovač. K tomu časovač počítá i impulsy, ale ne z externího zdroje, ale z vnitřního oscilátoru samotného mikrokontroléru, jehož frekvence je stabilizována quartzovým rezonátorem.

Druhý časovač pracuje v tzv. PWM režimu – generuje krátký impuls pro zapnutí triaku s daným zpožděním vzhledem k okamžiku, kdy napětí překročí nulu. Trvání zpoždění se může měnit od nuly do jedné poloviny cyklu síťového napětí. Pro ruskou síť s frekvencí 50 Hz je tato hodnota 10 milisekund.

Pro přesné určení nulového napětí se používá speciální obvod, který se nazývá „detektor nuly“. Velmi zajímavé je i zapojení tohoto celku, podíváme-li se na něj příště, vzbudí-li téma mezi čtenáři zájem; Zatím jen poznamenám, že v okamžiku přechodu napájecího napětí z kladného do záporného se na výstupu detektoru objeví logická jednička a v tuto chvíli přechází do záporu, logická nula. A právě když se změní logická úroveň, spustí se časovač vpravo na obrázku. Počítá zadanou rychlost závěrky a vyšle krátký impuls do řídící elektrody triaku. Otevírá se a dodává napětí do motoru. Důležité! Triak se automaticky uzavře, když proud protékající obvodem dosáhne hodnoty blízké nule. Z tohoto důvodu je jeho použití ve většině případů omezeno na střídavé obvody. Takže navzdory skutečnosti, že náš motor je schopen pracovat na stejnosměrný proud, ve spojení s triakovým regulátorem se budeme muset omezit na střídavý proud.
Motor je bez energie a začíná nový provozní cyklus.

Stabilizace dané rychlosti otáčení

Zbývá zjistit to hlavní – jak funguje stabilizace. Řekněme, že se náš motor otáčí požadovanou frekvencí a najednou se zatížení hřídele snížilo. To se může stát například tehdy, když se během procesu odstřeďování sníží hmotnost prádla. V tomto případě se buben začne zrychlovat a v důsledku toho se zvýší frekvence otáčení tachogenerátoru a tím i impulsy přicházející od řidiče na vstupu časovače 1.

Když si toho mikrokontrolér všimne, zvýší zpoždění při dodávání řídicího impulsu do triaku. Triak se později otevře a do motoru bude dodáván menší výkon, jeho točivý moment se sníží a otáčky bubnu klesnou na hodnotu zadanou v programu a frekvence pulsů tachogenerátoru se vrátí do normálu. Dokládá to spodní graf obrázku. Ve spodním diagramu grafu plná červená barva ukazuje, o kolik se zkrátí doba přivedení napětí na motor. Výkon dodávaný do motoru klesne ještě vážněji – se změnou amplitudy se mění kvadraticky.

Není těžké si představit jinou situaci. Ve fázi oplachování ventil doléval do stroje vodu, zatížení hřídele se zvýšilo a pulzy vycházející z tvarovače snížily svou frekvenci.

V reakci na to mikrokontrolér zkrátí dobu trvání časovače T2. Triak se zapne dříve, což znamená, že zůstane otevřený DELŠÍ, a zvýší se výkon motoru. Rychlost se vrátí do normálu.

Na závěr podotýkám, že jsem popsal typický příklad zpětné vazby. Nepracuje okamžitě a rychlost se po několika iteracích ustálí, přičemž je možné spustit i malý oscilační proces, jehož amplituda při správném nastavení PID rychle klesá.

Odkazy na moje videa na základě materiálů, ze kterých byl článek připraven, pro ty, kteří se raději dívají, a rozlišení je vyšší

• řízení motoru
• průmyslová elektronika
• obvody pračky

Pračka je složitý elektrický domácí spotřebič, který běží na vysoké napětí, které je nebezpečné pro životy lidí a jejich domácích mazlíčků Pokud máte sebemenší pochybnosti o svých znalostech, je lepší kontaktovat odborníka a neriskovat život a zdraví!

Hlavní součásti pračky

Jako každý domácí spotřebič se i pračka skládá z komponentů a periferních zařízení, z nichž každé je odpovědné za svůj vlastní úkol. Výsledky jejich práce jsou sloučeny v řídicím modulu, o kterém se v tomto kurzu nebudeme bavit, jelikož se jedná o složité zařízení, které vyžaduje základní znalosti v elektrotechnice a zkušenosti s opravami periferií. Podívejme se nyní na každý odkaz zapojený do provozu pračky.

Uzamykací zařízení poklopu

Jakýkoli rotující buben s vodou představuje zvýšené nebezpečí pro všechny členy rodiny, zejména pro její nejmenší a nejzvídavější členy. Výrobci proto k tomuto okamžiku přistoupili velmi zodpovědně a zajistili zablokování poklopu při praní prádla, dokud nedojde k zablokování, prací cyklus nebude pokračovat a většina moderních praček začne signalizovat chybu.

plnicí ventil

Jedná se o zařízení na sběr vody, což je elektrický ventil, který se otevře při přivedení napětí, a to z toho důvodu, že pro zajištění kvalitního praní je nutné používat prací prášek a aviváž v různých dobách praní, nejčastěji několik elektrických plnících ventilů slouží k vypouštění vody do různých přihrádek nádoby na mycí prostředky, které jsou spláchnuty vodou do nádrže na začátku mytí nebo oplachování.

Snímač hladiny (pressostat)

Toto periferní zařízení, zodpovědné za sledování hladiny vody v pračce, pracující na principu změny tlaku při zvyšování hladiny vody, má několik stavů (prázdná nádrž, hladina praní, přetečení) a může být buď analogové nebo digitální.

Elektrický motor

V pracím cyklu vykonává nejtěžší a nejdelší práci, otáčení přenáší na buben, který promíchává prádlo s vodou a pracím práškem, vlivem tření a neustálé cirkulace vody a rozpouštění znečištěného prádla může fungovat i elektromotor při několika rychlostech pro praní a odstřeďování existují tři hlavní typy elektromotorů: kartáčovaný, asynchronní, přímý pohon. (Není to moc spisovné jméno, ale je snazší na pochopení).

Vypouštěcí čerpadlo

Během procesu praní musíte vyměnit vodu, starou je třeba vypustit, a k tomu se používá vypouštěcí čerpadlo, které se nejčastěji vyrábí podle stejného principu, liší se pouze konstrukčními vlastnostmi upevnění a umístění kontaktů napájecího zdroje. Tato zařízení se také dělí podle výkonu, hlavně od 25 do 40 wattů. Pro ochranu oběžného kola před velkými nečistotami je k dispozici speciální plastový filtr, který je třeba pravidelně čistit.

Topný prvek

Během procesu praní musíte vyměnit vodu, starou je třeba vypustit, a k tomu se používá vypouštěcí čerpadlo, které se nejčastěji vyrábí podle stejného principu, liší se pouze konstrukčními vlastnostmi upevnění a umístění kontaktů napájecího zdroje. Tato zařízení se také dělí podle výkonu, hlavně od 25 do 40 wattů. Pro ochranu oběžného kola před velkými nečistotami je k dispozici speciální plastový filtr, který je třeba pravidelně čistit.

Mycí cykly

Všechny pračky mají více než jeden program a mnoho nastavení (teplota, rychlost odstřeďování, počet máchání), každý výrobce má své vlastní cykly a nastavení, navíc každý model má svá vlastní nastavení provedená specialisty výrobce a všechny tyto informace jsou uloženy ve firmwaru, o kterém jsme hovořili v kurzu „Firmware SMA od A do Z“, ale všechna tato nastavení lze zkombinovat do primitivního cyklu, který by se dotýkal pouze hlavních bodů, aniž by se zabýval podrobnostmi konkrétní operace uzlu a ne s ohledem na soukromé funkce, které se vyskytují u malého počtu modelů praček.

Jakýkoli proces praní lze rozdělit do tří hlavních fází, ale zde se hned sluší říci, že většina praček má také čtvrtou fázi – namáčení – kdy se před hlavním praním nalije voda do nádržky a prádlo se v ní jednoduše namočí. po určitou dobu, po které se voda vypustí a začne první hlavní mycí cyklus.

Základní mycí procesy

Mytí – proces shromažďování vody a otáčení při současném ohřevu vody (u některých modelů k otáčení dochází po zahřátí na teplotu stanovenou v mycím programu). Po oboustranném otáčení při nízkých otáčkách (asi 50 ot./min.) se voda vypustí a promývání pokračuje do další fáze.

Oplachování – proces nasátí vody na určitou úroveň a otáčení při nízkých otáčkách, po kterém se voda vypustí a proces se několikrát opakuje (obvykle třikrát, ale lze upravit nastavením a závisí na zvoleném programu). Obvykle zabere 40-60 % doby cyklu.

Předení — vysoké otáčky bubnu umožňují odstředění prádla díky odstředivé síle, paralelně s otáčením pracuje vypouštěcí čerpadlo, maximální otáčky začínají po obdržení signálu o prázdné nádrži (voda je vypuštěna), odstřeďování obvykle trvá cca 10 % cyklu a po dokončení cyklus končí.