電子控制技術(shù)是一項(xiàng)運(yùn)用電子電路實(shí)現(xiàn)控制功能的技術(shù)。幾十年來,它已成為推動(dòng)新技術(shù)革命的一項(xiàng)重要技術(shù),廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事、航天及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。
電子控制系統(tǒng)分為開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。其中,閉環(huán)電子控制系統(tǒng)能對(duì)控制的輸出結(jié)果進(jìn)行檢測,并將檢測信號(hào)反饋到控制處理部分,從而對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響(見圖1)。下面,我們就以俞同學(xué)創(chuàng)新制作的智能除臭機(jī)為例,來具體說明閉環(huán)電子控制系統(tǒng)在生活中的應(yīng)用。
在現(xiàn)實(shí)生活中,衛(wèi)生間的異味令人無法忍受,而學(xué)校、車站、高速公路服務(wù)區(qū)等人群密集區(qū)域的衛(wèi)生間異味更難處理。一般來說,人們會(huì)采用芳香劑來遮蓋原來的臭味,但遮蓋并不能有效去除異味。
經(jīng)過不斷探究,我們發(fā)明了一種新的除臭法,即從薄荷、樟腦、月桂、檸檬、柑橘橙、松樹、雪松、迷迭香、留蘭香、桉樹、茉莉、玫瑰、九里香等植物中,通過冷浸法提取了植物油。然后,按一定的組分配置成專用的植物液,并設(shè)計(jì)制作了一款智能除臭機(jī)(見圖2)。它可以根據(jù)周邊空氣中的氮含量來控制智能開關(guān)噴霧裝置,做到實(shí)用節(jié)能。
這款除臭機(jī)由洗滌過濾和超聲波霧化兩個(gè)功能單元組成。
除臭機(jī)左側(cè)是洗滌過濾單元,設(shè)有風(fēng)機(jī)。殼體背面設(shè)有若干通風(fēng)孔。殼體內(nèi)設(shè)有填料部分,填料上分散有植物液。填料部分下方的殼體內(nèi)自下而上設(shè)有格柵、儲(chǔ)液槽和多孔環(huán)氧板。儲(chǔ)液槽中儲(chǔ)存著稀釋后的植物液。其作用是通過過濾除臭。
除臭機(jī)右側(cè)是超聲波霧化單元。其中下方是控制部分,主要是控制器,正面設(shè)有總開關(guān)、洗滌開關(guān)、霧化開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、指示燈、濃度傳感器等,均與控制器相連。其作用是保持環(huán)境的芳香。
總開關(guān)、洗滌開關(guān)、霧化開關(guān)及指示
我們最初設(shè)計(jì)制作的除臭機(jī),霧化單元會(huì)一直工作。這就碰到了一個(gè)問題,當(dāng)空氣被凈化到相對(duì)清新時(shí),植物液還一直在揮發(fā)。由于植物液是有一定成本的,如果24小時(shí)開機(jī),勢(shì)必會(huì)增加成本。當(dāng)時(shí),俞同學(xué)正在學(xué)習(xí)通用技術(shù)的選修課程——電子控制技術(shù)。他想,能不能將除臭機(jī)設(shè)計(jì)成一個(gè)閉環(huán)電子控制系統(tǒng),來解決這個(gè)問題呢?
除臭機(jī)背面整體圖,右部為洗滌過濾單元的通風(fēng)孔
于是,他設(shè)定了一個(gè)氨含量目標(biāo)值,即一個(gè)空氣清新程度目標(biāo),利用氨濃度傳感器檢測空氣中實(shí)際的氨含量。然后,將檢測到的信息傳到控制器,與設(shè)定的氨濃度值進(jìn)行比較。如果氨濃度超過設(shè)定值,則超聲波霧化單元啟動(dòng),植物液霧化風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),洗滌過濾單元將霧化的植物液推向四周。當(dāng)氨濃度傳感器檢測到空氣中的氨含量低于設(shè)定值時(shí),則控制器發(fā)出停止指令,除臭機(jī)停止霧化。此時(shí),除臭機(jī)雖然停止工作,但是氨濃度傳感器一直處于工作狀態(tài)中,一旦氨濃度上升,除臭機(jī)又會(huì)開始工作。這樣就能利用閉環(huán)電子控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能除臭功能(見圖3)。
其實(shí),在我們的生活中,閉環(huán)電子控制的應(yīng)用還有很多,例如溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、水位控制系統(tǒng)等。讓我們用好這些電子技術(shù),共同創(chuàng)建更美好的生活吧。