論述機電一體化技術(shù)在家用電器的應(yīng)用與發(fā)展

候永祥

摘要：隨著人們生活水平的提高以及人類對生活環(huán)境的要求，機電一體化技術(shù)在家用電器中將是未來發(fā)展的核心。家用電器會在機電一體化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)下向著自動化、環(huán)?；?、智能化、微型化、人性化、網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。其產(chǎn)品功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。

關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù);產(chǎn)品功能;協(xié)調(diào)與綜合;家用電器

1機械一體化技術(shù)

1.1機電一體化的基本概念

將電子器件的信息處理和控制功能附加或融合在機械裝置中的一種復(fù)合化技術(shù)。俗稱機電一體化。機械電子學主要研究目的是把機械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)有機地結(jié)合為一體，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)化。機械電子學可以充分發(fā)揮機械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各自的長處和特點，促進機械產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機械電子學系統(tǒng)主要由機械主體、傳感器、信息處理和執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。較高級的系統(tǒng)不但有硬件，而且還有相應(yīng)的軟件，利用軟件技術(shù)可以實現(xiàn)硬件難以實現(xiàn)的功能，使機械系統(tǒng)增加柔性。機械電子學技術(shù)除用于單個機器、設(shè)備或一般的生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造之外，還用于柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化等方面。

機電一體化發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學科。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機電技術(shù)、微電子技術(shù)，自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)，信息技術(shù)，傳染測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，同服驅(qū)動技術(shù)一級系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標要求，合理配置與布局各種功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低消耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值。并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的工程技術(shù)。機電一體化是眾多科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求，他促進機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化，大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面，機電一體化是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其他技術(shù)的簡單組合、拼湊，這是機電一體化與機械加電氣所形成機械電氣化在概念上地根本區(qū)別。

1.2機電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性

1.2.1使用安全性和可靠性提高

機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性。

1.2.2生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高

機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

1.2.3使用性能改善

機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復(fù)實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

1.2.4機電產(chǎn)品的分類

在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：主要產(chǎn)品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等。這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為機械裝置。在家用電器方面的應(yīng)用：很多家用電器都采用機電一體化技術(shù)，主要包括電磁爐、全自動洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電視機等。在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用：在醫(yī)療設(shè)備中應(yīng)用很廣泛，主要包括呼吸機、監(jiān)護儀及病床呼叫系統(tǒng)等。

2機電一體化執(zhí)行機構(gòu)

空調(diào)制冷原理：空調(diào)器通電后，制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時軸流風扇吸人的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓液體經(jīng)過過濾器、節(jié)流機構(gòu)后噴人蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍的熱量。同時貫流風扇使空氣不斷進入蒸發(fā)器的肋片間進行熱交換，并將放熱后變冷的空氣送向室內(nèi)。如此室內(nèi)空氣不斷循環(huán)流動，達到降低溫度的目的。制熱工作原理：熱泵制熱是利用制冷系統(tǒng)的壓縮冷凝器來加熱室內(nèi)空氣?？照{(diào)器在制冷工作時，低壓制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱而高溫高壓制冷劑在冷凝器內(nèi)放熱冷凝。熱泵制熱是通過電磁換向，將制冷系統(tǒng)的吸排氣管位置對換。原來制冷工作蒸發(fā)器的室內(nèi)盤管變成制熱時的冷凝器，這樣制冷系統(tǒng)在室外吸熱向室內(nèi)放熱，實現(xiàn)制熱的目的。

3?？照{(diào)經(jīng)過機電一體化技術(shù)改進后的優(yōu)點

3.1.舒適度高

家用中央空調(diào)的工作原理是利用水系統(tǒng)換熱，出風溫度舒適，風大卻溫和，室內(nèi)溫度均勻，不易得空調(diào)病。

3.2.不占空間

一般的空調(diào)需要裸露在外，這就需要占用一定的空間，對于房間大小有限的房屋來說就有一定的不便。而中央空調(diào)則可以放在儲藏室室等一些隱蔽的地方，不必擔心制冷效果不好，因為它可以同時對好幾個房間同時制冷。

3.3.噪音低

家用中央空調(diào)的主機和末端是分離開的，一般主機放在物流指定的設(shè)備區(qū)域，和生活區(qū)有一定的距離，這就使得噪音大大降低。

3_4_個性化安裝

中央空調(diào)安裝是一個周期性的工程，需要綜合解決方案，在這之前可以在客戶的要求下對安裝的方案進行詳細設(shè)計，以配合屋內(nèi)設(shè)計。

3.5.節(jié)能省電

全程自動化運行，相對于一般空調(diào)可以省30%左右的電，戶型越大，比傳統(tǒng)空調(diào)使用費越低，適合大戶型住宅安裝。

3.6.長久耐用

家用中央空調(diào)的使用壽命一般在15到20年之間，是一般空調(diào)的一倍，同時出現(xiàn)故障的幾率也比傳統(tǒng)空調(diào)小很多，如果定期進行維護清洗，家用中央空調(diào)使用壽命可以更長。

4.我國發(fā)展“機電一體化”的對策

4.1.加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車！

4.2.強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能?！皡f(xié)會”要進一步擴大領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)——理事會的代表層面和復(fù)蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設(shè);要通過其精明干練的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制;指導(dǎo)行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關(guān)項目的發(fā)標、招標工作。

結(jié)語：

迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術(shù)。在人們生活的各個領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，并以蓬勃的生機向前發(fā)展，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。