洗衣机是现代人们生活必不可少的家用电器,它为人们提供了很多便利,从功能上分,洗衣机有普通型、半自动型、全自动型及智能型等。主要区别就在其自动化程度不同,而洗衣机的自动化就体现在它能否按人的要求实现自动控制。人们往往把全自动洗衣机的自动化说成是实现了“程序控制”。其实,它是按多个开关信号的逻辑关系一步步执行的。严格地说应该把它叫做“顺序控制”。顺序控制和程序控制性质相似,都是完成这一步再进行下一步的控制形式。但是顺序控制多半用在纯开关作用的情况下,程序控制则包含有连续调节的作用。例如电梯停稳后自动开门,这就是顺序控制;金属零件的热处理要求先以每分钟10度的速度升温到300度后保温半小时,再以每分钟不大于5度的速度冷却至室温,这就是程序控制了。但是通常人们习惯于把它们都叫做程序控制,这也没有原则性错误。
普通型洗衣机也不是没有自动化,比方说,它能自动正反交替地转动,到达定时后自动停转。半自动型是把洗涤、漂净、脱水(甩干)这三大步骤中的两步合并在同一个缸里进行(有的是洗和漂结合,有的是漂和甩结合),由顺序控制自动控时转换,剩下的一个步骤要由人来参与。这个“参与”也就是把衣物从一个缸里取出放到另一个缸里,进行下一步骤罢了。全自动型将三大步骤都在同一缸里实现,全都由控制系统自动进行,不用人管。使用者只要设定各步的时间,把脏衣服放进去(洗衣粉备足,水管接好),等听见铃声响再去拿出已经甩干的衣服就完事了。智能型可就花样多了,有能自动识别衣料品种和脏度,从而决定洗涤强度和时间的功能;有根据衣物数量自动计算水量和洗涤剂投放量的功能,如此等等不一而足。其运行步骤全由微处理器来控制。 洗衣机里的某个程序在什么情况下开始执行,有两种决定办法。一种是取决于时间;另一种是取决于条件。比如洗10min之后xxx,那就由定时器来控制洗和漂两阶段的转变,这就是“时间控制”。但是进水程序之后才能开始洗涤程序,洗涤何时开始就得看进水何时终结,而进水的时间长短与需要的水位高低有关,也与当时自来水的压力有关,谁也说不准该用多长时间,这就要由水位开关决定,,因此称之为“条件控制”。。全自动洗衣机里这两种控制都有,所以它既有定时器也有一些条件开关。常用的条件开关有以下几种: 首先是水位开关,它利用测定水的压力来侧的水位。而后是盖或门的安全开关,这是装在盖或门上的一个微动开关,与电动机的电路连锁,使洗衣机开着门不能够启动,从而确保了使用者的安全。第三,洗涤选择开关。为了高效地洗涤重量不同的衣物,凸轮设计有三种,分别对应强洗、中洗、弱洗三档,他们的触点都接到一个切换开关上,如果不放在合适的位置上就不能洗涤。还有漂净选择开关,洗涤之后的漂净至少有两种方式。一种是进水达到所需水位后停止进水,xxx净,这叫”储水漂洗”。另一种是不停止进水,让它继续进,一边进水一边漂,这叫”溢水漂洗”。后一种方式漂得比较干净,但费水多。漂净选择开关就是让人们选择适合自己情况的漂洗方式的。{zh1}一种是排水选择开关。排水的两种方式是指要不要自动脱水(甩干)。如果不要,则在{zh1}一次漂净完毕之后就不进行排水,让衣物泡在水里等主人亲自捞出来晾干。其实定时器所设定的时间也是条件之一,任何一步工作如果结束时间未到,当然不会停止,下一步也不能开始。 全自动洗衣机的定时器相对于简单洗衣机里用的定时器要复杂,简单洗衣机里用的定时器只控制电机正反转和洗涤的总时间,所以空的定时任务比较少。全自动洗衣机就不然,除了洗涤时的正反转和其间的停止片刻之外,还有进水、排水、漂净、脱水等一系列程序,绝大部分程序都与时间有关,所以其定时器要复杂得多,常常有十几个凸轮。其中转速高的用于控制电机正反转和其间的暂停,因为洗涤分为强、中、弱三档或四档,因此相应就得有同样多的凸轮。它们虽然都是边缘带有三级台阶的凸轮,但台阶的长度(也可以看成是时间的长短)不一样。其余那些转速低的除控制整个洗衣的时间之外,还用来控制进出水及漂净和脱水等程序。所以顺序控制的关键主要就在这一大串凸轮上,叫它做“控制器”也未尝不可。 若把这一大串凸轮组成的控制器画成一个方框,再把前面介绍过的条件控制用的各个开关,以及各个执行器都画在方框的周围,就构成了全自动洗衣机的顺序控制系统框图,即图1。图中的虚线框就代表由一大串凸轮组成的控制器。其中的开关符号都不是普通意义上的开关。而是由凸轮控制的触点,或是各种传感器的触点。凡是定时通断的触点都由小电动机TM带动。如果按图上的电路仔细分析就会发现,因为K处于中间位置,电源从导线N引入根本就不通,这要靠定时器设置时间时的启动作用才能投入运行。不论是xx由凸轮及开关等元器件组成的非智能型洗衣机,还是用微处理器控制的智能型洗衣机,只要是全自动洗衣机,其顺序控制系统的方框图基本上是一样的。主要区别是,后者用微处理器为核心的计算机技术和集成电路芯片,代替了前者的凸轮和触点电路。 |
喷泉是现代城市生活的重要娱乐设施之一,近来许多大城市的街心花园有各具特色的喷泉点缀其间,成为引人注目的一景。喷泉并不稀奇,物理上早就解释过,根据帕斯卡定理只要有足够高的水塔,形成有压力的水头,就能人造喷泉。我国古代园林里最xx的喷泉大概要算圆明园西洋楼的大水法了。那是清代乾隆十年(1745年)动工修建的,设计者是法国人蒋友仁。两年以后完成了{dy}个工程即谐奇趣,到乾隆二十四年(1759年),他和意大利人郎世宁主持的整个西洋楼景点才完工。现在还可以看到那附近有个高大的长方台子,据说就是蓄水池(水塔)的地基。当初不但修建艰难,就单说把大量的水靠唧筒压到高高的水塔里去,在没有电动水泵的时代,得多少人劳动才够帝王观赏一回呀!在大水法完工之前,圆明园里已经有了一处叫“水木明瑟”的景点。那虽不是喷泉,却也别具匠心,它是利用水力驱动风扇以避暑的地方。如今人们只知有电扇,岂不知在二百多年前的中国就有“水扇”了。在那里体现了中国劳动人民的智慧,也说明了古代中国人对一些自然现象的认识和对一些自然规律探索取得的成绩。
闲话少说,书归正传。现在可好了,自来水本身就有压力,如嫌不够加个高压泵也极其容易。设计和修建的技术也早就不在话下了,根本用不着请外国专家。而且喷泉头组成喷泉群才有气魄,才够壮观。又有人说这还不够,得用彩色灯光照射,使景色丰富多彩,还要有配音伴奏更加活跃气氛。于是乎锦上添花越来越吸人,后来索性把现代自动化技术里的遥控、程控、计算机控制等十八般武艺,一股脑儿全用上了。这样一来喷出的水更有动感,和单调的水柱子有了天壤之别。喷泉的水路系统无非是泵和阀,但是要得到丰富多彩的变化,这两者不能是静止的,至少其中之一是变动的。所以要用变速的泵,以图得到变化不定的水压。或是用能调节阻力的阀门,通过改变流动阻力的办法得到变化的水流。而这里所用的泵和阀都应该防堵塞,耐磨损,动作快速,易于操作。当然还必须防锈防腐。因为喷水池里的水难免有杂物,喷泉的流型变化又有节奏要求,必须快速,而且要令行禁止,不可拖泥带水。为达到上述要求,往往用特制的各种器材。 上文所说变转速的泵应由变转速的电动机带动,而普通交流电机不能大范围改变转速,必须用“变频调速电路”与之配合,才最适合喷泉控制的要求。控制喷泉的电路往往不能仅仅靠开关信号动作,例如喷泉水柱的高度、方向、变化速度、停顿时间等,这些都是连续变量的,尤其是和音乐配合更不是开关动作所能胜任的,所以xx的喷泉控制电路应该是个程序控制电路。当然小规模的喷泉也可以用类似全自动洗衣机那样的凸轮顺序控制的办法,大面积的喷泉群或长时间工作的喷泉,尤其是用变频调速泵的喷泉,应该用微处理机构成的无触点控制器,按照程序控制设计。这种用微处理机构成的无触点控制器并不需要特制,可以用工业上广泛使用的“可编程逻辑控制器”(简称“可编程控制器”或用PLC代表)为主体,外配若干接口之类附属电路,就可以和变频调速器及阀门连起来工作。“可编程”的意思是程序可以任意编写,当然也就能够任意改变,这对于使用者是非常灵活机动的。喷泉的水流xx可以根据所配音乐的节奏,做到有起有伏,时缓时急,观众也会在美景之下和乐曲声中逐渐地如醉如痴起来。 上面说的可编程逻辑控制器又是什么呢?他没有很深的原理,但是却有一些现代控制的思想。它有点像微处理机控制的全自动洗衣机里那种控制器,但是功能要多,规模更大。它包括时钟、输入输出接口、能任意组合的逻辑运算电路、程序存储器等。它可以接很多个输入开关信号,接很多个输出开关执行器,而且还带有少量的模拟量(连续增减的变量)输入输出接口,用起来非常方便。而且没有凸轮、触点、继电器之类带机械运动和电接点的部件,所以体积小,寿命长,可靠性高。可编程逻辑控制器在自动化领域用得非常普遍,尤其是以各种开关信号为主的逻辑控制系统里及程序控制系统里,用起来更是得心应手。但是目前它在日常生活里还不那么普及,在此只是粗略地提一提而已。 |