Введение
Электромеханическая система управления событиями
Кулачковый таймер или барабанный секвенсор — это электромеханическая система для автоматического управления последовательностью событий. Он устроен подобно музыкальной шкатулке с перемещаемыми штифтами, управляющими электрическими переключателями вместо музыкальных нот.
Описание
Электродвигатель приводит в движение вал, на котором расположен ряд кулачков или барабан, усеянный выступами по всей поверхности. С каждым кулачком связан один или несколько переключателей. Двигатель вращается с постоянной скоростью, а кулачковый вал приводится в движение через редуктор на удобной низкой скорости. Углубления или выступы на кулачках приводят в действие переключатели в разное время. Комбинируя расположение кулачков и переключателей, можно создавать сложные последовательности включения и выключения переключателей. Затем переключатели управляют различными элементами управляемой системы, например, двигателями, клапанами и т.д. Программист может изменять или перестраивать (перепрограммировать) положение выступов или кулачков. Подобно тому, как штифты в цилиндре музыкальной шкатулки активируют ноты, в барабанном секвенсоре, когда барабан секвенсора вращается, штифты проходят по переключателям, активируя машинные процессы. Расположение штифтов вдоль длины цилиндра определяет, какой переключатель вдоль длины барабана будет активирован. Положение штифта по окружности барабана определяет, в какой момент вращения барабана штифт активирует переключатель. Контролируя время и последовательность переключения, барабан выполняет повторяющиеся операции. Большинство кулачковых таймеров используют миниатюрный синхронный двигатель для вращения механизма с точной постоянной скоростью. Иногда встречаются более сложные таймеры с двумя двигателями. Барабанный секвенсор – это перепрограммируемое электромеханическое устройство, используемое для активации электрических переключателей в повторяющихся последовательностях. В основном эти секвенсоры использовались в промышленных приложениях для автоматизации производственных процессов.
Методы, используемые для усиления контроля
Самый простой тип кулачкового таймера вращается непрерывно, что не подходит для ситуаций, когда необходимо ждать событий, происходящих в разное время. В кулачковых таймерах стиральных машин необходимо выдерживать переменное время (например, ждать, пока бак с водой нагреется до заданной температуры). Для этого двигатель таймера подчиняется управлению одним из его переключателей. Последовательность работы таймера отключает двигатель, а термостат снова запускает его, когда достигается необходимая температура. Обычно термостаты стиральных машин имеют меньше фиксированных точек определения температуры, чем количество используемых температур стирки. Для промежуточных температур кулачковый механизм использует метод остановки и ожидания, чтобы нагреть воду до ближайшей температуры, ниже требуемой, а затем использует фиксированное время работы нагревательного элемента для повышения температуры воды до желаемого значения. Некоторые кулачковые таймеры также имеют режим ускоренного хода, когда подача питания на определенную точку контроллера приводит к быстрому перемещению механизма. Это часто встречается в контроллерах стиральных машин. Ускоренный ход может быть достигнут за счет перемещения зубчатой передачи, которая может быть активирована различными способами. Используя обратную связь, внешнюю задержку времени и другие сенсорные схемы, можно создать электромеханический автомат с помощью кулачкового таймера. Они широко используются в стиральных машинах, где таймер работает поэтапно, но также останавливается и ждет внешних сигналов, таких как датчик уровня воды или датчик температуры нагрева воды.
Замена электронными контроллерами
Хотя кулачковые таймеры всё ещё достаточно распространены, они механические и, следовательно, подвержены износу и проблемам с надёжностью. Их надёжность остаётся на хорошем уровне, но всегда существует определённый процент отказов механических контактов переключателей. Электронные контроллеры в значительной степени заменили кулачковые таймеры в большинстве применений, главным образом для снижения затрат, а также для расширения функциональности продукта. Кулачковые таймеры не обладают той гибкостью, которую обеспечивают контроллеры на базе процессора. Помимо большего разнообразия программ стирки, контроллер стиральной машины на базе процессора может реагировать на неисправности, автоматически запускать тестовые циклы, снижая производственные издержки, и предоставлять коды ошибок непосредственно у пользователя, что также снижает затраты на ремонт и обеспечивает обратную связь о реальных показателях отказов и их причинах. Всё это способствует снижению производственных и коммерческих затрат.