司机坐在车边，遥控车门开和关
——气动控制和电磁阀

　　在实际生活和生产中，根据用来传送信息或动力的物质形态，可把自动化系统分为电动、气动、液动三类，其中电动的为数最多。液动就是指油压或水压系统。在日常生活中几乎用不着液动设备，只在工业的重型设备上有用。但是气动设备却并不少见，例如公共汽车及电力的门就是气动的。公共车辆的门都是由司机前面的电开关控制的，但驱动车门并不使用电力，而是用电流控制“电磁阀”的启闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动活塞开门或关门。为什么不直接用电力却绕这么大弯呢？听我说说这个道理吧。

　　用压缩空气为人们干活有着不少好处：首先，气动工具的结构比电动工具简单，无非是气缸、活塞和膜片之类，不像电动机和电磁铁那样复杂，也用不着维护和照料。其次气动工具适用于恶劣环境，不怕潮湿、灰尘、振动和过冷过热，比电器设备坚固耐用；第三，气缸、活塞之类容易直接输出大的机械力或者长的位移，电动工具就得有复杂的传动机构来达到同样的效果；再有，气动工具允许长时间受阻挡停转或卡住而不会发热损坏，电器设备就不行；还有一个原因，若在潮湿的矿井里使用电动工具则不但有触电危险，还可能因电火花而引爆井下的易燃易爆气体。但是使用气动工具，非但安全而且它排出的空气有助于空气流通。

　　由于气动有这么多优点，所以车门采用气动代替电动是非常合适的。因为气压不很高，万一把人体夹住也不会有严重伤害。倘若是用油压车门（当然实际没这么用的）那岂不把人挤成残废吗？

　　也许有人会问，气动既然比电动好得多，那为什么不把“家用电器”全改成“家用气器”呢？最主要的原因就是气源不方便，为了用气动工具还得买空气压缩机，那就太不合算了。但是大汽车上有现成的气源，因为一般大汽车的刹车也是要用压缩空气的，所以车上有空气压缩机。像车门这样的装置工作时只需要有全开和全关两个状态就足够了，根本用不着半开半关，所以采用开关方式控制是合情合理的。不过在此要说明一点，车门的开关控制只不过是远方操作而已，算不上自动控制，与前面所说的温度、压力等等的开关控制有着本质的不同。但气动设备在工业上的应用，更多的是自动生产线上的工件夹紧放松和刀具前进后退等动作，和车门控制有相似之处。

　　就拿气动车门来说，也有自动化程度高一些的，比如地下铁道的车门，各个车厢的门都是司机通过电磁阀控制的，到站同时开，启动前同时关。你大概也注意到，开门时动作很干净利落，一次就开大了。但是在关门的过程中有时似乎犹豫不决，关了一半时忽然又急忙开大一点，然后再关。甚至这样反复两三次才完全关上。你猜这是为什么？一定是某个车厢有人被门夹住了。这种车门有个防夹措施，一旦在关的过程中遇到某些阻力，它就立刻自动地开大一点重新再关。若没这项措施，只要有人被夹就死死地夹住不放，非得等别人经过长距离传话给列车前面的司机，叫他再开一下门，被夹的人才能重获自由，那多么可笑。汽车和电车没这个措施是因为必要性不大，即使把乘客的背包或脚后跟夹住了，叫司机开门也方便。当然最好是别出这种事。

　　在机电一体化的现代工业生产系统里，气动和电动往往共存，这样才能各取所长，所以用电控制的阀门应用十分普遍，叫做“电磁阀”。它在液压系统里也用得很多。图1就是常用于全自动洗衣机上的进水电磁阀的示意图。图的上部有铁心和线圈，铁心的位置决定阀的启闭。线圈里通电时铁心被吸起，阀门开启。断电后弹簧把铁心推落，阀门就关闭了。这也就是电磁阀名称的由来。水首先进入A室，如果铁心在最下位置，膜片被压下把出水口C堵住，不能流通。但是水可以经小孔流到B室，使A、B两室的压力相等。当线圈里通电时，铁心被吸起，B室中的水先从大孔流到C室，这使B室压力迅速下降，出现膜片下方压力高于上方的不平衡力。此力把膜片抬起，水便从A直接到C并且送往出口。若用铁心直接带动膜片使阀开闭，虽然原理上可行，但动作阻力太大。采用膜上开大孔及小孔的办法，就是为了借助水的压力使膜片更容易动。

　　前面我们提到的控制气动车门的电磁阀，其原理可以用下图来说明。

　　在汽车中，车门由气缸、活塞机构带动，电磁阀就是决定活塞动作的控制器。动画的上半部左右各有一个线圈和铁心，铁心和小活塞式滑阀相连，用以控制压缩空气的气路。当滑阀杆处在中间位置时，两个线圈都没通电，滑阀把通向气缸的两个气路都堵住，下面的大活塞就停在原来位置不动。如果右线圈里通电把滑阀门杆吸到右边，压缩空气就被送往气缸左端把活塞向右推。反之，如果左线圈里通电把滑阀门杆吸到左边，压缩空气就被送往气缸右端把活塞向左推。

　　由此可见根据不同的物理对象和应用环境，选用不同的控制方法，可以达到适合的控制目的！

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