自动化博览 > 家庭自动化 > 顺控程控,亲疏不同
  

先洗后漂再甩干 有条不紊记心间
——洗衣机

  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之后开始漂,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,开始漂净,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。最后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,则在最后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。

图1:全自动洗衣机的顺序控制框图

  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。不论是完全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。

  全自动洗衣机不仅自动化的程度高了,而且功能也有很大扩展。如可以判断所装衣物的总重量,从而决定加水量和洗涤剂量等等,不一而足。总之,洗衣机的发展不但使人越来越省力,而且还更省心了。随着智能控制技术的发展和模糊控制,神经元网络等新型控制技术的引入,相信洗衣机也会有长足的进步。在不久的将来洗衣机不仅可以洗衣,还会融合其他的电器功能,便利人们的生活!就让我们感受新技术带给我们的方便吧。
 

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