家庭自动化简要论述

1、家庭自动化 自动动累计，无需需劳神 温度控控制，冷热不不紊 压力控制，小小心翼翼 难得如此好管家家 点点滴滴勤勤累加 自动累计计 HYPERLINK nghua/jiating/jiating.htm 现代的自动动化技术在当当今社会的各各行各业发挥挥着重要作用用，同时也为为我们的日常常生活提 供着便利。而“计量”是和居家过过日子最有关关系的。特别别是一段时间间（例如一个个月）里某种种物质或能量总共共消费了多少少，这是要心心中有数的。对对于有具体件件数的东西我我们可以数出出来，有具体形态的东东西可以通过过称重法来计计量，而水、燃燃气、电之类类的东西却是是难以计量的的。因此必须有专门的的公平合理的

2、的器具来计量量它们，在这这方面自动化化又可以大显显身手了，制制造出了自来水表、燃气气表和电表等等等仪表，帮帮我们来计量量这些难以计计量的东西。现在水之所以不好计量，是由于我们使用的是自来水，不能够按桶或罐来计量，而必须用一种连接在管管道上，能够够精确快速而而且自动地把把某段时间里里总共用了多多少水统计出出来的器具，这就是我们们常见的家用用自来水表。水水表的用途是是用来自动累累计某一段时时间里（通常常是一个月）总共用了了多少水，以以便作为收费费的依据，所所以它是一种种自动累计仪仪表。“累计”就是把过去一段时间间里“积累”的总量“统计”出来的意思思。这种统计计就是加法运运算，把以前前流过去的立方米

3、数数相加到一起起就是累计。在在这种仪表上上看不出来当当时的瞬间流流量是，每秒秒多少立方米，只能读读出曾经流过过去的水一共共有多少立方方米。即使读读表的时候水水已经不流了了，过去累计的数据依然然存在，不会会丢失。也就就是说，它不不单有进行“加法运算”的功能，而而且还有“记忆”的功能能。作为收费费依据的自动动累计仪表，记记忆力是非常常重要的，它它不会把你已已经消费的总量忘掉，否否则就没法收收费了。对水来说，如果果没有自动累累计总消费量量的仪表，还还勉强可以用用已知容积的的桶或罐来计计量，或用称重的办法法计量。燃气气的立方米数数就没法量了了，总不能用用已知容积的的塑料袋，去去一袋一袋地计量吧。其其实

4、，只要在在管道上装个个燃气表，就就能把某个时时间里总共用用了多少气累累计出来，这就是家用燃气气表。水水和燃气还算算有形物质，电电就更难计量量了，它是看看不见摸不着着的。何况电电费的收取并并不单纯按电流的大大小，也不是是按电压的高高低，而是按按电流、电压压、和用电时时间三者的乘乘积来收费的。因此更得得用专门的量量具，这就是是家用电度表表。在电度表表里有“乘法运算”功能、“加法运算”功能和和“记忆”功能。除除了水表、燃燃气表、电度度表以外，涉涉及自动累计计的仪表还很很多，比如我我们常用的钟钟表，它默默地为我们们记录着时间间的流逝，使使得我们得以以更准确地把把握我们的人人生，也使社社会更有序；还有汽

5、车中中使用的里程程表等等，这这些自动累计计表无不为我我们的生活提提供了各种各各样的方便。 光阴胜似无价宝宝 日夜累计时时分秒 计时钟钟表 HYPERLINK onghua/jiating/jiating.htm 时间看不见见，摸不着，计计量它确实很很困难，但是是聪明的古人人还是找到了了各种方法来计时。最最早的日晷（日日规）使得人人们可以根据据太阳的影子子来计时，但但是到了夜间就无法使使用了。因此此人们又开始始利用某种有有规律的活动动（漏水或漏漏沙等）来计时。直到现现在，连最先先进的原子钟钟也是通过铯铯原子的极有有规律的振荡荡周期来进行计时的。铜壶漏滴“寸金难买寸光光阴”对我们来说说是再熟悉不不

6、过的诗句了了，但是其中却揭示示了计量时间间的方法。我我国古代计时时是用铜壶滴漏，它使水水从高度不等等的几个容器器里依次滴下下来，最后滴到最低的有有浮标的容器器里，根据浮浮标上的刻度度也就是根据最低容器里里的水位来读读取时间。这这样，就是无无形的时间改换成有形的的尺寸了。光光阴自然可以以用寸来计量量。那铜铜壶漏滴中的的最低容器里里的水位，是是由高处的水水一滴一滴流下来，经经过长时间的的积累而形成成的，所以铜铜壶滴漏的计计时原理实质质上就是水滴总数的自自动累计。大约与与我国同时使使用铜壶滴漏漏的同时，在在西方有了沙沙漏计时的办办法。在一个个葫芦形玻璃瓶中中装半瓶细沙沙，把瓶子颠颠倒过来，让让沙子经

7、过瓶瓶的细腰慢慢慢地漏下来，这种方法计计时的实质是是沙粒的自动动累计。沙漏漏没有铜壶滴滴漏好，因为为它没有刻度标尺不便读读数。但是它它小巧轻便，而而且简单。后来伽利利略发现了单单摆的等时性性，即已知摆摆长的单摆，在在重力加速度度恒定的情况下，其摆动动周期不变的的规律。根据据这个规律人人们制成了机机械式钟表，起起初是靠重锤，后来多多用发条提供供动力，都是是根据摆的等等时性工作的的。机械械式钟表里有有一个叫做“擒纵机构”的关键部件件，它能把重重锤或发条里里储存的能量一点一一点地施加到到摆上，使摆摆不致因能量量损耗而逐渐渐停下来；它它又使钟表的指针一点一一点地转动，从从而将时间一一秒一秒地指指示出来

8、。所所以这类机械械式钟表的计时原理，实实质上就是机机械摆动次数数的累计。在在手表里为了了小巧紧凑，用用带弹性“游丝”的的摆轮代替单单摆，游丝是是个形似蚊香香的螺旋弹簧簧。擒纵机构所谓“擒纵纵机构”是由一个边边缘上有一圈圈尖角 的轮子，和一个个与钟摆相连连的马蹄铁形形钩子组成的的。这个轮子经过若若干传动齿轮轮被重锤或发发条驱动，它它总想转动，但是因因为旁边有个个讨厌的钩子子把轮缘上的的尖角绊住了，它它必需等钩子子放开的时候候才能转动。那讨厌的钩子和和钟摆相连，钟钟摆每摆动一一次，右侧的钩子就释放轮轮边上的一个个尖角，让轮轮子转一个角角度，如此反复不不已，轮子始始终不能痛痛痛快快地连续续旋转，只能

9、能一点一点地地转下去。不不过，这个总在轮子边上上绊腿的钩子子也有一定的的积极作用，每每当它释放一一个尖角的时时候，就会因因重锤或发条的力量顺顺势被推一把把，于是通过过钩子又间接接给钟摆加一一个力，免得得钟摆停下来来。就这样一绊一放地反反复工作，钟钟表就滴滴嗒嗒嗒地走下去去。时至至今日，各种种各样的石英英表，不论是是数字显示的的或是带指针针的，都是靠靠石英振荡元元件的稳频特性工作作的。用不着着复杂的机件件，最多不过过有带动指针针和日历的少少数齿轮，所所以价格低廉，又不需上上发条，因此此受到普遍欢欢迎。电电子线路里的的振荡、石英英振荡元件和和钟表里的摆摆轮的机械振振荡似乎迥然然不同，但是是通过理论

10、推导可知它它们的作用机机理一样的。无无论用什么样样的振荡电路路构成电子钟钟表，它实质质上是电振荡次数的累累计。而每一一次电振荡经经历的时间是是基本上固定定不变的，因因此就可以用用来计时。 叶轮带动小指针针 用水多少记记得真 自来水表表 HYPERLINK 大家一定都都见过自家自自来水管上的的水表吧，在在水表的表盘盘上有沿圆弧弧排列着的好几个小指针针，中央有个个红色的小三三角形，当龙龙头拧开有水水在流动时，这这个小红三角就转动起起来。至于那那些小指针，无无论水流不流流都几乎纹丝丝不动。标度度盘上还写着“m3”的字样，即即立方米的意意思。那就是是说，这个表表的读数的单单位是立方米。因为每一立立方米

11、的水恰恰好是一吨重重，读数直接接就是吨数，因因此水费可以以方便地按用水总量的的读数（吨数数）计算出。那么水表的工作原理是什么呢？实际上很简单，因为水表的壳体是固定的，其内部的体积是是固定的，而而水是流动的的，它推动一一个叶轮旋转转，每当叶轮轮旋转一圈，就有一恒定定体积的水流流过。因此，只只要把叶轮旋旋转的圈数累累计下来，乘乘以这一恒定体积，就就可以得到流流过的总的水水量。原理我们已经经清楚了，那那么来具体看看看水表的里里面是什么样样吧，因为为为了防止用户作弊，盖盖子上有铅封封，不允许打打开。我们只只有看看下图图（图1）所示拆开开的零部件吧。图 1水表的内部部结构从外向向里可分为壳壳体、套筒、内

12、芯三大大件。壳体是是生铁铸成的的，水从进水口出来来之后通过壳壳体的下部环环形空间，这里叫做“下环室”。在这个环形形空间的上面有“上环环室”和出水口相相通。套筒的的底部有个带有小小孔的过滤网网，滤出水中中的杂物。套筒侧面有有上下两排圆圆孔，孔的位位置恰好与壳体的上下下环室对着，显显然，下排是是进水孔，上排是出出水孔。特别别值得注意的的是，这两排孔都是沿沿圆的切线方方向斜着打的的，它的工作如动画所所示。注意上上下两排孔的的方向相反。水从下排排孔沿切线方方向流进去，势势必形成旋转的水流流，这对于水水表的工作是是十分重要的。再来看看内内芯，内芯又又分为上、中中、下三层，我我们从玻璃窗窗看到的是上上层，

13、只有指指针和刻度盘。其实最最关键的是下下层，这里面面有个塑料轮轮，轮边上有有许多塑料叶叶片，如上图图（图1），叫做“叶轮”。叶轮所所处的位置正正好在套管下下层孔所形成成的旋转流里里，水流冲击击轮周的叶片片，产生转矩矩，使叶轮旋转起来来。龙头开得得越大，水流流越急，叶轮轮就转得越快快。叶轮轮的轴垂直向向上到达中层层，轴上面有有个小齿轮，用用它和“十进制数齿齿轮”啮合，达到到累计转数的目的的。“十进制数齿齿轮”的作用是每每当个位数齿齿轮转十圈，十十位数齿轮就就转一圈。换句话说，个位位数齿轮转一一圈，十位数数齿轮就转十十分之一圈。个个位数齿轮是是主动者，靠靠它来带动十位数齿轮轮。实际上每每一级十进位

14、位用两对齿轮轮完成，以使使转动方向一一致，其中一一对传动比是9:30，另另一对是100:30，这这两对串联在在一起，总的的传动比就是是这两个的乘乘积，即0.0999999，完全可以近似为00.1。照这样样计算，如果果要读七位数数（小数点前前读四位是黑黑刻度，小数数点后读三位位是红刻度），就得用12对齿齿轮。再加上上别的一些用用途，在这个个中层小小的的空间要挤进进18根轴和34个齿轮，也可算是高密度度安装了。真真没想到，一一个自来水表表里居然还有有这么多齿轮轮呢！我我们现在虽已已经进入211世纪了，但但这种机械水水表凭借其简简单价廉，能能在潮湿环境境里长期使用而无需维修修，而且不用用电源，停电电

15、也不影响工工作的优点依依然会为我们们长期服务。电电子技术的自来水表虽虽已出现，但但是要普及到到我们寻常百百姓家还需要要相当长的时时间。你家用了多少气气 薄膜风箱来来统计 燃气表 HYPERLINK 随着生活水水平的提高和和环保意识的的加强，人们们日常做饭用用的燃料已经经从木柴、煤等资源浪费严严重，污染严严重的常规能能源转变为使使用天然气和和煤气，甚至至是电等清洁能源了。在这这里燃气表就就要发挥其作作用了，有了了它的自动累累计功能，使使得那些使用天然气或管道道煤气的人家家，可以方便便地知道用了了多少气，以以便能按照每每月消耗燃气的立方米数缴缴费。从从燃气表的外外面只能看到到小玻璃窗里里有个带数码

16、码的滚轮，滚滚轮上也有七七位数字，小数点前四四位黑色，后后三位红色。用用气的时候能能看到最低位位的数字轮慢慢悠悠地转动。当最低低位从0转到9时，它前面面的那一位数数字轮就转动动一下，使读读数增加一个数，这就是是进位。显然然，这也是一一种十进位的的计数装置，叫叫“滚轮计数器器”。其外形如下图。滚轮的外表表虽然是光溜溜溜的只有数数字，实际上上每一位数字字的两侧都有有一圈轮（有的是藏在数数字轮里边的的），相邻的的两位旁边还还有一个小齿齿轮和两个数数字轮啮合。但是小齿轮轮的形状特殊殊，平时是打打滑的，只在在进位的时候候带动比它高高的一位一起转。虽然原原理不算复杂杂，说起来却却一言难尽，而而且不容易用用

17、图形描述它它的动作。这里就不解解释其原理了了。滚轮轮计数器的优优点很多，但但它有个大缺缺点，就是进进位的时候要要同时带动高高位轮时，要克服很很大的摩擦阻阻力。燃气表表由于推动力力比较大，可可以克服这个个缺点。燃气表与古古老的火车头头有着相同的的原理，靠燃燃气的压力对对外做功，推推动滚轮计数器计数。具具体怎么做呢呢？把火车头头中的汽缸、活活塞机构大大大简化一番，用用“风箱”代替汽汽缸，用“薄膜”代替活塞。所所谓“风箱”不过是用金金属做成的空空盒子而已，盒子子由两半拼起起来，中间夹夹一张柔软而而不透气的薄薄膜。薄薄膜的中间部部分有金属片片夹着，是硬硬邦邦不能弯弯曲的“硬芯”，但周围的的薄膜十分柔软

18、，使使硬芯可以在在盒子里左右右运动。薄膜膜把盒内空间间一分为二，各各形成两个“气室”，即即图中的、。每个气室室都有通气口口，可经过这这个口进气或排气。当当左室的口进进气，右室的的口排气时，燃燃气的压力作作用在薄膜上上，使硬芯向右运动。反反之，若右边边进气，左边边出气时，硬硬芯就向左运运动。可见，如如果把盒子看成汽缸缸，把薄膜和和硬芯看成活活塞，这不就就和蒸汽机一一样了吗？在燃气表表里使用了与与蒸汽机相同同的技术，使使得薄膜和硬硬芯运动到最最左边或最右边时，燃气表表可以继续运运动。具体说说来，用两套套风箱和薄膜膜，它们的硬硬芯都用杆和同一根竖立立着的轴相连连，这个轴上上有两个曲柄柄，两个曲柄柄也

19、是相差990度，使得两个硬芯的动动作差半步。其其中一个运动动到头时，另另一个恰好在在中间，永远远不会停下来。示意图图可参看下图图。这个图的上上半部是目光光平视时看到到的曲轴和连连杆，图的下下半部分是从从上往下俯视视的样子。 从这里可以看出出曲轴OC和OC恰好相相差90度。与前前面的图联系系起来看，其其实连杆ABB及BC和左边的硬芯相连，连连杆AB及BC和右右边的硬芯相相连。从这个个图中我们还还可以清楚看看到曲轴的转转动就带动了滚轮轮计数器，从从而把耗费的的气量累计下下来。燃燃气收费是按按立方米来计计算的。风箱箱里的薄膜每每动作一次所所排出的气体体体积由薄膜膜的面积和动作行程（也也就是动作的的幅

20、度）决定定。通过设计计好这个体积积，可以使得得滚轮计数器器读数的单位正好为立立方米，这样样用气总量就就可由滚轮计计数器直接读读出了。 HYPERLINK 一千瓦时算一度度 电流电压要要兼顾 电度表 HYPERLINK 电自从其诞诞生初，就开开始改变着我我们的生活。时时至今日，电电作为一种最最重要的能源跟我们的的工作、生活活紧密地联系系着，可以这这么说，如果果没有了电，人人类社会就不能正常地地运转，整个个社会就会混混乱。电作为为这么重要的的能源，如何何来计量它就具有了重要要的意义。但但若要谈及计计量它，首先先必须知道如如何计算电能能？在物物理课里我们们知道常用的的电能单位是是“度”，科学一点点的

21、叫法是“千瓦时”。它代表的的就是在一个个1伏的直流电电压，给某个个灯泡供电，电电流是1安的情况下，点亮一千个个小时所消耗耗的电能。这这是在简单的的直流电情况况下“度”的含义。在交流电的情况况下其计算比比较复杂，而而工程上由于于使用电压和和电流的有效效值，使得其意义与直流流电的情况基基本上一致。从电能单位的定义可见，要累计某段时间耗费了多少电能，必须把电流的安数、电压的伏数数、时间的小小时数全都测测出来，然后后把三者相乘乘，才能得到到瓦时数。此数除以10000就是电能能的度数。这这看起来挺复复杂，但就是是安在各家墙墙上的电度表表轻松地完成了上上述计算功能能。从外外面看，电度度表上除了有有类似燃气

22、表表的滚轮计数数器之外，最最突出的特点点是有个圆形的铝盘盘，能绕着竖竖轴转动。盘盘边上还画了了一道红油漆漆，用电时铝铝盘一转就看到红漆记号号向右边动。用用电越多（电电流大）那红红道就动的越越快。一一般家用电度度表用在单相相交流电路里里，目前这种种表决大多数数是靠电磁感感应方式工作的。接在在线路里正在在使用的电度度表是有铅封封的，是不允允许拆开的。这这里可以把它的工作原原理简单描述述一番，让你你对它的结构构也略知一二二。为了便于于理解，我们可以演示下下面的动画。下面我们解解释动画的内内容。在在“U”字形铁心上上绕一个线圈圈，并且通上上交流电，当当然就会在它它的两极间形形成交变磁力力线，这就是个交

23、交流电磁铁。再用用一个铝做的的圆盘，圆心心处穿一根轴轴，用两个轴轴承把它支撑撑起来，竖立立在电磁铁的的旁边，使铝盘尽可可能靠近电磁磁铁的两个极极，但是互相相不接触。交交变磁力线穿穿过铝盘，就就在盘上产生涡流，图上上用带箭头的的细线表示。再把另一个电磁铁固定在铝盘的上方，使它的磁极向下并且处在涡流密集的地方。这时我们如果把图中中的两个电磁磁铁都通上交交流电，将会会出现什么现现象呢？下面面的电磁铁在在铝盘上形成的涡流恰好好处在上面电电磁铁的磁场场里，物理上上学过，通电电的导线在磁磁场里会产生生力，这里铝盘就是导线线。这个力对对铝盘来说形形成转矩，使使铝盘像电动动机那样旋转转起来。正是是由于它的旋转

24、使电度表表走字的。进一步分分析，铝盘上上的力是与上上、下电磁铁铁线圈里各自自流过的两个个电流的乘积积成正比的。因此，只要把下下电磁铁的线线圈和用户的的用电设备串串联起来，使使得流过下电电磁铁线圈的的电流等于用户的总电流；把上电磁铁铁的线圈接到到进线电源，使使流过它的电电流和电源电电压成正比。这这样，铝盘上的力就就与电流乘电电压的积联系系了起来。但是铝盘盘转得太快也也不行，用户户会抱怨计量量不准收费太太高。所以每每台电度表都都要经过校验标定，调整它它的快慢。为为了便于调整整，在靠近铝铝盘处安装一一块能调距离离的永久磁铁铁，磁铁的两级间有个不不大的间隙，磁磁铁是不吸铝铝的，但是会会在转动的铝铝盘上

25、产生反反力矩，阻碍碍其运动，其大小随磁磁铁离铝盘中中心的远近而而变化。到这里我们们已得到了瓦瓦，而电能是是瓦时，因此此我们只差一一步就大功告告成了，这就就是还得和用电的时间长长短联系起来来。恰好滚轮轮计数器帮我我们解决了问问题，滚轮计计数器本身就就是个转动圈数的累计器器，它能自动动地把已经消消耗掉的电能能统计出来，它它既起了测量量作用，又起起了运算作用，连乘法法带累加都有有了。而且用用的是机械计计数器，即使使停电，所计计的数也能无无限期的保存。至此，一一个完整的电电度表完成了了热量供销要做好好 公平合理还还靠表 热量表 HYPERLINK a/gongye/jiating.htm 北方冬季要要

26、供暖，为了了节约能源，减减少烟尘，大大多数地区已已通过热网集集中供热。但是热能作作为一种商品品来出售，当当然要收费了了。可是目前前因为居民家家里还没安装热量表，只只好暂且按建建筑面积收费费。但是按建建筑面积收供供热费显然是是不合理的，应该按照用用户实际用的的热能来计算算。自动累计计热量的仪器器并不是没有有，只不过价格较高，还还未进入家庭庭，现在已经经用于供热总总管上了。我们在谈谈及计量热能能时，首先必必须知道如何何计算热能？从物理课本本中我们学过热量的单位是是“焦”，符号是J。但是工程程上常用的单单位是“千卡”即“大卡”，符号是kcaal。换算关关系是1kccal=41186.8JJ。每一千卡

27、卡的热量相当当于一千克的的水温度下降一摄氏度度所放出的热热量。由此我我们知道了要要计算用户使使用的热能数数，必须测量进入用户和和流出用户的的水的温度差差，这一部分分的温度降低低是由于用户户的消费导致的。但这并并不足够，我我们还必须知知道在此过程程有多少水在在放热，因此此必须测得此时刻的热水水的瞬时流量量，然后把它它和温度差相相乘，就可以以得到这一时时刻热水释放热量的千卡卡数（也就是是用户消费的的热量）。再再用自动累加加的方法随时时把用户的消费热量加在在一起，累计计满一个月就就是当月消费费的热量总数数。根据据上面的分析析，我们就可可以开始设计计热量表了，首首先要把温度度差测出，这这就需要两个“温

28、温度传感器”；然后再把把流量测出来来，这就需要要一个“流量传感器器”；最后还要具具有相减和相相乘功能的辅辅助器件，以以便能随时把把得数累加起起来；就这样一个热量表表就制成了。数字式热量表图中为清华华同方公司开开发的数字式式热量表。该该表可以通 过液晶显示器将将所用热量和和流量显示出出来，并且可可以将记数值以数字的形式式传送到供热热中心进行统统计。热热量表中常用用的温度传感感器，是由铂铂丝绕成的电电阻，温度越高它的阻值值越大，电阻阻的大小可以以通过导线传传到很远的地地方去测量，根据据铂电阻的变变化我们就可可以得到温度度的变化。当当然温度传感器并并不是这一种种，也可以采采用其它种的的传感器。流量传

29、感感器种类也很很多，热量表表里常用的有有孔板差压式式、旋涡式、涡涡轮式等。那那么，什么是涡轮式流量量传感器呢？其实它就是是一个小水轮轮发电机，和和水力发电用用的水轮发电电机是一个道理。只不过过非常小巧而而简单，仅仅仅是由管道里里的一个叶轮轮和管外的线线圈所构成。叶叶轮上有一小块磁铁，当当叶轮被水冲冲动而旋转时时，线圈切割割磁力线就会会发出交流信信号来。管道道里的水流量越大，当当然叶轮转得得越快，发出出的交流频率率就越高。用用频率来代表表流量，这样样就容易传到别处去了，所所以这才称得得上是传感器器。虽然和水水轮发电机原原理相同，用用途当然不是是为了提供电力，仅仅仅是传感而已已。至于差压压式和旋涡

30、式式的道理，确确实有点一言言难尽，就不不在这里细说了。由由温度传感器器测量的温度度信号和流量量传感器测量量的流量信号号最终都送到到微处理机中中，由它的软件来完成成相乘、相减减、累加等运运算。算起来来又快又准，最最后把结果用用数字显示在在仪表的窗口里，一目目了然。甚至至可以进一步步通过网络送送到银行，自自动从你的户户头里把供暖暖费扣掉，既省心又省事。 HYPERLINK donghua/gongye/jiating.htm 喇叭一响车轮转转 转数就把里里程算 里程表 HYPERLINK m/zhishi/zidonghua/gongye/jiating.htm 乘出租车已已成为大家日日常生活中一

31、一件很平常的的事，而出租租车收费的主主要依据是所行驶的里程程，收费多少少是由计价器器根据里程表表的数据算出出来的。知道道里程表的原理吗？且听听我慢慢道来来。其实实其原理很简简单，因为汽汽车车轮的直直径已知，车车轮的圆周长长便是恒定不不变的。由此可以计计算出每走一一里路车轮要要转多少圈，这这个数也是恒恒定不变的。因因此只要能够自动把把车轮的转数数积累下来，然然后除以每一一里路对应的的转数就可以以得到行驶的里程了。这这样简单的原原理古人就已已经发现，并并且开始使用用了。“记里鼓车”就是这样的装装置，它是利利用上述原理理，再加上巧巧妙的机构使使得车轮每转转一定圈数就自动敲一下下鼓，此时只只要有专人把

32、把它记下了，就就可以得到所所走里程。此此装置十分巧妙无论白白天、黑夜均均可使用，而而且盲人也可可使用，体现现出了我国古古代劳动人民的聪明才智智。不过，如如果车上没有有人默记鼓声声数目的话，单单靠记里鼓车车本身还不能累计一共共走了多少里里。而且车停停下来之后谁谁也不知道这这车曾经走过过多少里路，这是美中不不足之处。现在汽车车上的里程表表可就不一样样了，它克服服了“记里鼓车”的不足之处处，既能告诉你这次走走了多少公里里，也能记忆忆自从出厂以以来一共走了了多少公里，于于是，车辆是否需要大大修，发动机机比例关系是是否应该报废废，全都有记记录可依。汽车发动动机的轴把动动力传给变速速箱，从变速速箱的输出轴

33、轴到车轮的传传动比是不变的。在变速箱箱的输出轴上上装有一根“软轴”，一直通到到驾驶员面前前的里程表里里去。所谓“软轴轴”就是像自行行车线闸用的的拉线那样有有钢丝芯的螺螺旋管，管壁壁和内芯之间有润滑油油，外管固定定而内芯可以以转动，这个个内芯的转速速与车轮的转转速有着恒定的比例关系系。软轴通到到车速表，使使得指针能把把车的行驶速速度指示出来来。同时，软轴旋转还经过过蜗轮蜗杆传传到车速表中中间的滚轮计计数器上，把把车轮的转数数所代表的里程数累计了了下来，因为为车速和里程程都是靠同一一根软轴传来来的旋转动作作驱动的，所以这两个表在在一起，前者者用指针指示示，后者由滚滚轮计数器累累计。工作原原理参见下

34、图。图中软轴1把旋旋转动作传来来，经过减速速器6送到滚轮计计数器7，累计出的的里程在小窗窗口里显示。新型小汽车的里程表里包括由同一软轴带动的两个滚轮计数器，分别累计本次里程和总 里程。本次里程程通常有四位位数，供短期期计数，这是是可以清零的的；总里程则则有六位数，不不能清零。本次里程的的单独指示和和清零对于出出租车的计费费十分不方便便。最近近电子式车速速里程表逐步步推广，它不不用软轴，而而是在变速箱箱输出轴上安安装脉冲发生生器，用导线把电脉冲冲传到仪表里里，用脉冲频频率指示速度度，用脉冲计计数器累计里里程。看起来来电子式车速里程表比先先前的机械电电磁式的更合合理，因为它它不用软轴传传动。但是因

35、因为机械电磁磁式的价格比较便宜，在在目前汽车里里用得仍然比比较多。直线膨胀一点点点，弯曲变形形真明显 双金属温温控 HYPERLINK 在日常生活活中，温度开开关可能是人人们接触最多多也是最简单单的控制元件件了，所谓温温度开关 就是根据所要控控制的对象的的温度来决定定通断的开关关，我们在很很多小家电中中经常能看到到它的身影。根据其动作作原理不同我我们可以将它它分为双金属属式，压力式式和热敏铁氧氧体式几种，我我们将对它们进行逐一一介绍。这里里先介绍双金金属温度开关关。各种金金属都有热胀胀冷缩的特性性，而不同金金属随着温度度变化的膨胀胀系数不一样样，双金属温温度开关就是根据据这个原理来来工作的。在

36、在下面的动画画中，我们可可以看到双金金属片是怎样样控制电路通断的。 动画的解释如如下：双金属属片由上面的的“高锰合金”和下面的“殷钢”组成。前者者的膨胀系数是后者的好几几十倍，分别别称为“主动层”和“被动层”，在正常温温度下图中的的弹簧片的触触点和主动层的触触点是接触的的，整个电路路处在接通状状态。温度升升高时，主动动层膨胀的比比被动层多，双金属片向向下弯曲，温温度升高到一一定程度时，电电路断开。冷冷却到一定程程度双金属片片伸直，电路接通。反之之，我们同样样可以解释温温度降低的情情况。图中的的调温旋钮是是来调节通断断时的平均温度的。这种温度开开关的特点是是简单便宜，但但是精度不高高，电熨斗，电

37、电暖瓶和电烘烘箱中的温度度开关就是这个原理理。除了设计计温度开关外外，根据同样样的原理，人人们还可以设设计出双金属属温度计。荧光灯中的起辉辉器也是借助助这个方法来来实现电路通通断为整流器器产生瞬间高高压的。这种种开关还有动作时间慢的的缺点，只适适合于小电流流设备，因为为电流大的场场合开关的过过慢动作会形形成电火花，影响触点的的功能。人们们想出了其他他办法来加快快开关动作速速度。一种是是在触点旁安安放磁铁，使得触点难以断断开而易于闭闭合。还有一一种方法就是是把双金属片片设计成蝶形形的，触点要要动作必须克服其内部应应力，产生快快速变形，从从而实现快速速通断。但是是速动开关也也有缺点，就就是延时太大

38、，控制不够够及时，就会会大大影响控控制效果。所所以我们要根根据不同的控控制要求来加加以选择。时通时断省省电力，凉风风习习真惬意意 压力式温温控 HYPERLINK ngye/jiating.htm 既然根据金金属热胀冷缩缩的原理，可可以设计出双双金属温度开开关，人们不不禁要问那么能不能利用用其他物体的的这种特性来来做成温度开开关呢？回答答是肯定的，压压力式温控开关就是利利用了气体受受热膨胀，压压力增大来实实现开关的功功能的。压力温控开开关在工业领领域应用很广广，主要是因因为它的输出出力比较大，而而且不用电源，完全是是气体，符合合本征安全的的要求。但是是由于其体积积比较大，所所以不适合于一般的小

39、家家电，家用一一般用于冰箱箱和空调。一般的冰冰箱就是利用用压力温度开开关来维持冰冰箱的恒定温温度的。下面面我们通过介绍它，来说明明一般的压力力温控开关的的工作原理。冰箱温控器的工工作原理温度调节旋旋钮和凸轮 是用来设定冰箱箱平均温度的。在封闭的温温包中装有气液共存的“湿湿饱和蒸汽”，一般是制冷剂剂磠甲烷或氟里昂，因为它它们的沸点比较低，受热容容易气化和膨胀。通过毛细细管，温包和膜盒相连，这这个膜盒是用特殊材料做成成的，极具弹弹性。开始杠杠杆一端的电电触点没有闭闭合，当温度度升高时，温温包内的饱和蒸汽，受热热膨胀，压力力增大，通过过毛细管的传传压，使得膜膜盒也胀大起起来。从而推推动杠杆克服弹簧的

40、拉力力产生的力矩矩逆时针转动动，当温度达达到一定程度度时，触点闭闭合，冰箱压压缩机开始工作，进行制制冷。当温度度降低时，饱饱和气体收缩缩，压力降低低，触点断开开，停止制冷冷。如此循环，把冰箱温温度恒定在一一定范围之内内而且节省了了电能。其实这种控控制的精度也也不高，现在在市场上高档档的冰箱和空空调一般利用用变频调节。但但是由于价格便宜，原原理简单，老老式的调节方方式还是很受受欢迎的。饭熟自动把温保保，胜似雇个个家务嫂 热敏铁氧氧体温控 HYPERLINK 在家用电饭饭煲中有两种种温度开关，一一种就是前面面提到的，双双金属温度开开关，它可以不停地通通断，用来对对煮熟的米饭饭进行保温，还还有一种温

41、度度开关是用“热敏铁氧体”做成的的，它能实现现只接通一次次，可以使电电饭煲煮饭温温度高于一百百多度后断开，不再接通通。因为米汤汤煮沸后，焖焖锅一阵子就就可以，过多多通断反而会会把饭煮糊。有类似的温温度控制要求求的场合也很很多，都可以以利用“热敏铁氧体体”温度开关来实现。所所谓“热敏铁氧体体”是一种化学学物质，类似似于磁棒，对对温度很敏感感，在一定温度下能被磁铁铁吸引，而高高过一定温度度就对磁性不不敏感了，这这个温度可以以由改变其组成的化学成成分的比例而而改变，所以以温度设定十十分方便。在在电饭煲中，这这个温度一般设定为略略高于一百度度。如下图所所示，开始煮煮饭时，我们们将按钮压下下，通过杠杆，

42、热敏铁氧氧体和磁铁结结合在一起，由由于弹簧的作作用力，电节节点闭合，开开始煮饭，热敏铁氧体体通过与锅底底接触其温度度也升高，当当温度升高到到一百多度时时，其和磁铁之间的吸引引力消失，压压着杠杆往下下掉，作用于于下面的金属属片，把电节节点断开，煮饭结束，进入入保温阶段。以以后的温度控控制就交给双双金属温度开开关了，因为为一来，米饭保温不会有有这么高的温温度，二来即即使温度够恢恢复了磁性，还还是难以克服服其本身的重力的。电饭煲煮饭温度度开关当然我们从从上边的 原理分析可以看看出，如果要它实现多次通通断也是很方便的，但是不不免有点“大材小用”的的感觉。连续调节控暖暖通，数九寒寒天沐春风 温度比例例调

43、节 HYPERLINK http:/ 温度开关只只有开关两种种状态，它总总是在这两个个状态之间来来回转换。温温度有很大的的震荡， 工作不平稳。就就像压力控制制一样，温度度也有连续的的比例调节方方法。在北方方寒冷的冬季季，每个家庭都会有暖气气用来取暖。供供热的能力是是由供暖中心心所供应水的的温度和室内内暖气片的多多少来决定，但是每个个家庭的居室室环境不同，所所以对室内温温度的要求也也不同，对于于老年人室内内温度要求高，而年轻轻人相对要求求温度低一些些。但是暖气气片中的水温温是没有办法法根据每个家家庭的情况来改变的。怎怎样解决这个个问题呢？其其实很简单，现现在新型的暖暖气片在进水水管端都安装装一个

44、调节阀，通过调调节阀来控制制室内温度保保持在某一个个要求值。调节阀怎怎样来控制室室内的温度呢呢？调节阀内内有一个装有有易挥发液体体的波纹管，波波纹管与压力控制中的波波纹管一样，可可以根据不同同的压力改变变自己的长度度。波纹管与与调节阀的阀阀门相连。当室内温度度很高的时候候，波纹管内内的挥发液体体受热膨胀，就就会使波纹管管伸长。推动动阀门关小进水管的开开度，使进水水的量变小，这这样室内的温温度就会下降降。当室内的的温度较底的的时候，挥发气体就会收收缩，波纹管管缩短，使进进水管阀门开开度增大，进进水增多，室室内温度上升升。只要每个房间都安装装这种调节阀阀，每个家庭庭就可以根据据自己的需要要调节室内

45、温温度，这样既既可以使冬天的生活更加加舒适，也可可以节约能源源。其实在我我们经常乘坐坐的汽车上也也有温度的自自动调节装置，汽车上都都存在冷却系系统，以使汽汽车的发动机机不至于过热热，以免影响响正常的工作作。冷却水的温度要保持持在一个温度度值，冷却效效果才会最佳佳。所以在冷冷却系统中也也有一个调节节水温的调节器，其工作作原理与上面面提到的暖气气调节阀的原原理是一样的的。在工工业生产中，有有很多温度调调节器。他们们大多有复杂杂的电子电路路和用来测温温的热敏电阻阻，工作原理要比这这里介绍的调调节复杂得多多，而且调节节效果更好。 HYPERLINK 压力千万别太大大，安全保护护防爆炸 压力锅安安全阀

46、HYPERLINK 大家对压力力是很熟悉的的，我们每天天都处在大气气的重压之下下。只是由于于我们体内空气的平衡作作用，所以我我们对此没有有什么感觉。在在我们的日常常生活和工业业生产中，压力给我们们带来了很大大的方便。例例如大家熟悉悉的高压锅，它它可以在很短短的时间内，把我们喜喜欢吃的排骨骨炖烂；工业业上常用的锅锅炉，利用锅锅炉中的压力力可以使蒸汽输送到很远远的地方。但但是压力的大大小对安全至至关重要。如如果没有合理理的安全保护，压力过大大就会发生类类似爆炸、毒毒气泄露等的的事故。压力力就会从一个个天使变成了魔鬼。为了了防范压力的的危害，人们们在需要高压压的设备上设设计了很多自自动安全装置。大家

47、家一定在厨房房里见到过这这样的场景吧吧，从高压锅锅的一个小孔孔处，蒸汽不不停地在向外冒。并并且伴随着哨哨声。这个小小孔就是排气气孔。排气孔孔与一个阀门门配合使用。这个阀门就就是为了控制制压力而设计计的，它的名名字就叫重锤锤式安全阀。安安全阀上有一个重锤，它它平时压在高高压锅的排气气孔上，当高高压锅内的压压力达到一定定的压力值，由于压力力的作用，重重锤被抬起。蒸蒸汽从排气孔孔中排除，以以使高压锅内内的压力下降到安全值值范围内。工工业锅炉对压压力的控制更更加重要，在在每个锅炉上上也都安装有安全阀，它它们的工作原原理与高压锅锅上的安全阀阀是一样的。如如下图所示锅炉安全阀原理理图也是利用重重锤的方法，

48、但但把重锤挂在在横杆上，杆杆的支点在最最左端，中间间是锅炉的排排气孔 。当压力过高的的时候，蒸汽汽把横杆连同同重锤顶起来来，一时锅炉炉内的蒸汽排排除压力下降降。而且可以通过调节重重锤离左端的的距离来改变变所限制的压压力值。仅仅有了安安全阀，压力力设备并不是是就绝对安全全了。为了保保证万无一失失，人们采用用了双保险。通常在压力力设备上还安安装有一个保保险片。它是是由易熔的金金属片做成。当当安全阀由于于故障失灵的时候，过过大的压力会会把保险片冲冲开，防止事事故的发生。如如果锅内的水水分被蒸干，锅锅内温度的升高，会会把金属片熔熔化掉也可以以起到安全作作用。在工业业生产中，很很多压力容器器上都安装有防爆片，它它的作用类似似于高压锅上上的保险片。当当压力超过一一定值时，防防爆片就会自自毁而保证容器的安全全。安全阀是是可以重复使使用的装置，每每次压力超过过一定值时起起作用，当压压力下降的时候，安全全阀复位。但但是保险片和和防爆片起作作用后就会毁毁坏，需要更更换新的才可可以。虽虽然有各种安安全装置的保保护，压力装装置也并不是是绝对安全的的。在使用过过程中，还是是要求使用者有足够的的安全意识，不不能把安全问问题完全留给给自动装置来来保证。只有有人和自动装装置共同防范事故的发发生，才能够够安