Глава 3 бытовая электроника

3.1. Микро-эвм в бытовой технике

И в бытовой технике все более широкое применение находят микропроцессоры. Гигантское развитие элект­роники, стремительный прогресс в области миниатюри­зации и необходимость экономии электроэнергии по­ставили перед конструкторами бытовой электротехники новые задачи. К машинам для бытового пользования, где применяется электроника, могут быть отнесены, на­пример, стиральные автоматы (которые освобождают хозяйку от замачивания белья, стирки, полоскания, сушки, а также и от подогрева воды), сушилки для одежды, гладильные машины, микроволновые плиты, посудомоечные автоматы, различного типа холодиль­ники, морозильники, пылесосы, кондиционеры, термо­кастрюли и др. (рис. 132).

Бытовая техника (машины и приборы) значительно облегчает работу современной домохозяйки. Известно, что еще несколько лет назад все задачи по управлению и регулированию каких-либо процессов решались в бы­товых электротехнических приборах при помощи элект­рических и электромеханических элементов. Теперь все шире используют для этого электронику. В ближайшем будущем применение электронных схем управления и регулирования произведет революцию в промышлен­ности, выпускающей товары бытовой техники.

В этой главе мы знакомим читателей с теми важ­нейшими функциями, которые становятся выполнимы­ми благодаря применению электроники в бытовых ма­шинах и приборах. Конечно, мы не будем описывать конструкцию всех устройств, наша цель, скорее, — пробудить интерес к конструированию таких устройств. Ключевыми элементами новой техники являются ин­тегральные микросхемы, микропроцессоры и запоми­нающие устройства. Микро-ЭВМ на основе этих эле­ментов дополняются другими составными устройства­ми, обеспечивающими возможность программирова­ния.

Следует упомянуть также о том, что новейшую мик­роэлектронику целесообразно использовать там, где она выгодно отличается от традиционных электричес­ких и электромеханических устройств. Основными пре­имуществами микроэлек­тронной техники являются: высокая надежность, много­функциональность, малое потребление энергии, слабое влияние на окружающую среду (например, работает она практически бесшумно), износостойкость, так как в ней нет подвижных меха­нических узлов, обычных для электрического прибора.

Рис. 132. Важнейшие электробытовые приборы для домашнего хо­зяйства

Рис. 133. Поток информации в бытовых машинах с микропро­цессорным управлением

На рис. 133 изображена схема распределения пото­ка информации бытового электроагрегата (на примере стиральной или посудомоечной машины), управляемого с помощью микро-ЭВМ. Ввод данных осуществляется человеком посредством сенсорных и кнопочных пере­ключателей, а также датчиками импульсов. Введенную в микро-ЭВМ информацию и команды надо хранить, анализировать и обрабатывать. Человек воспринимает подтверждающие получение информации, контрольные и предупредительные сигналы, поступающие на соот­ветствующие индикаторы (лампы накаливания, звонки и т. д.). Данные измерений (температура, давление, уровень воды, жесткость воды и т. д.), полученные мик­ропроцессором, сравниваются с заранее установленны­ми значениями. При возникновении различий между этими данными на реле и переключатели поступают со­ответствующие команды управления.

Рис. 134. Расчетное распределение стоимости электронных устройств бытовой техники (по данным 1984 г.)

При создании бытовых электроприборов должны учитываться следующие условия: во-первых, возросшие требования пользователя (например, комфортность, высокая надежность, простота и удобство пользования, современный дизайн; во-вторых, уровень развития по­лупроводниковой технологии; в-третьих, экологические требования (например, низкое энергопотребление, бес­шумность работы и т. д.).

В будущем микроэлектроника сделает возможным введение в управление и регулирование программы и характеристики с любой возможной комбинацией. За­дачей промышленности будет составление таких про­грамм, которые были бы оптимальны для пользовате­ля. Разработчики стремятся, скорее, к упрощению, чем к усложнению обращения с приборами. Управление со­временными бытовыми приборами или машинами в то же время не должно быть настолько сложным, чтобы с ним пользователь не справился.

На рис. 134 дано расчетное распределение стоимо­сти электронных устройств для бытовой электротехники. Микро-ЭВМ составляют только 10 % общей стоимости. Как видно из рисунка, технологическая стои­мость датчиков (сенсорных) и, прежде всего, пере­ключателей мощности не уменьшилась с уменьшением цен на микро-ЭВМ. Так что в настоящее время промыш­ленность располагает только условно экономичными датчиками, благодаря которым могут полностью реали­зоваться достоинства микро-ЭВМ.

Сейчас развитие производства такой техники идет различными путями. На рис. 135 приведена структура интегральной микросхемы КМОП-типа, используемой для управления крупными машинами бытового назна­чения. Все функции контроля и соблюдения заданного режима выполняет интерфейсная электроника. Такая интегральная микросхема спроектирована для стираль­ных, посудомоечных машин и сушилок для одежды.

Можно считать, что в ближайшем будущем автоном­ные микро-ЭВМ будут регулировать климатические ус­ловия в помещении, следить за освещением и бытовыми электроприборами. Начало уже положено современ­ными стиральными машинами, сушилками, холодильни­ками, термокастрюлями и т. д. Кроме того, в наших домах все более важную роль будут играть электрон­ные устройства защиты от проникновения посторонних лиц и противопожарная сигнализация.