遙控式升降旋轉(zhuǎn)電視機(jī)架設(shè)計(jì)研究

徐良雄，歐陽全會(huì)，徐炎炎

XU Liang-xiong, OUYANG Quan-hui, XU Yan-yan

（武漢交通職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系，武漢 430065）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電視機(jī)已經(jīng)走入了醫(yī)院病房，大型會(huì)議中心乃至老百姓家庭的千家萬戶，它已然成為了人們獲取信息、了解社會(huì)和享受生活的最佳依賴品，人們也越來越離不開電視。然而，人們?cè)陂L時(shí)間觀看電視節(jié)目的過程中，往往會(huì)出現(xiàn)由于視覺高度和角度不當(dāng)引起視覺疲勞、眼睛干澀等問題。本文設(shè)計(jì)了一款電視機(jī)架，可以通過遙控裝置很方便的改變電視在豎直方向的高度和機(jī)架總成在水平方向的旋轉(zhuǎn)，使我們能夠更加健康舒適的享受生活。

1 電視機(jī)架系統(tǒng)描述

1.1 性能指標(biāo)

電視機(jī)架立柱實(shí)現(xiàn)無極升降。立柱升降行程為300mm，最大高度可達(dá)到830mm，最低高度達(dá)到530mm，加上輪子和頂上電視支架的高度，電視正中心高度達(dá)到100cm～130cm的高度，水平視線剛好適合人們的坐姿要求。支架總成的旋轉(zhuǎn)速度在 10度 /秒，水平旋轉(zhuǎn)角度 360°[1～4]。

1.2 機(jī)械裝置系統(tǒng)[5～7]

1.2.1 升降部分

采用電動(dòng)升降立柱，升降器主要是由電機(jī)、絲杠螺母、推桿、導(dǎo)套和電路控制裝置組成的一種新型直線升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過渦輪蝸桿改變旋轉(zhuǎn)的空間方向，將渦輪蝸桿的水平旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)變?yōu)榻z桿螺母副的上下移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)立柱上下運(yùn)動(dòng)的功能。絲桿螺母具有自鎖功能，可以使立柱在行程中的任意位置停止，實(shí)現(xiàn)立柱的無極升降。電視機(jī)架高度可在100cm～130cm之間變動(dòng)。

1.2.2 旋轉(zhuǎn)部分

采用減速電機(jī)和一對(duì)齒輪帶動(dòng)上面支架總成旋轉(zhuǎn)，選用2.5r/min的同步電機(jī)，經(jīng)過齒數(shù)為33和57的兩齒輪來帶動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)，最終上部支架總成的旋轉(zhuǎn)速度在10度/秒。齒輪軸的支撐下端采用推力軸承，可承受更大的軸向重量，推力軸承的上圈安裝帶套筒的從動(dòng)直齒輪，該齒輪與DVD盒固結(jié)用來保證上部支架的穩(wěn)定。在套筒中安裝一個(gè)深溝球軸承，以使齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，并保證支撐的剛度和穩(wěn)定，使支架不易傾斜而且容易轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2.3 支架部分

電視機(jī)的翻轉(zhuǎn)支架由四個(gè)鉸鏈和四根支撐桿形成兩組四桿機(jī)構(gòu)，只要讓中間連桿向內(nèi)旋轉(zhuǎn)即可完成由豎直懸掛電視支架轉(zhuǎn)換成水平平放電視支架的平面。

圖1 電視機(jī)架總體設(shè)計(jì)圖

圖2 電視機(jī)架總裝配圖

電視機(jī)架總體設(shè)計(jì)如圖1所示，總裝配圖設(shè)計(jì)如圖2所示。

2 電視機(jī)架控制系統(tǒng)構(gòu)成[8,9]

電視機(jī)架立柱升降部分和支架總成旋轉(zhuǎn)部分都是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)開始，帶動(dòng)機(jī)械部分分別實(shí)現(xiàn)升降和旋轉(zhuǎn)功能。電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下。

采用M4無線點(diǎn)觸式四路收發(fā)器成品模塊，結(jié)合數(shù)字邏輯電路和三極管開關(guān)電路，直接驅(qū)動(dòng)左右轉(zhuǎn)向及升降電機(jī)M2、M1。收發(fā)器接收模塊直接與接線端子HDR1X5連接，與74LS86異或門和74LS00與非門結(jié)合，再經(jīng)反相器74LS04后用三極管8050構(gòu)成的開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)四個(gè)繼電器J2—J5，J2—J5的常開觸點(diǎn)使電動(dòng)機(jī)M2、M1通電分別作正反轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)字邏輯電路74LS系列芯片保證了M2、M1分別具有互鎖功能，防止升降電機(jī)M1、左右旋轉(zhuǎn)電機(jī)M2正反轉(zhuǎn)同時(shí)工作，出現(xiàn)燒毀電源的錯(cuò)誤。電源電路由市電經(jīng)變壓器變壓后通過全橋整流后得到直流，再由LC電路濾波，最后由三端穩(wěn)壓模塊W7812和W7805穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電，分別供電給繼電器J2—J5和74LS系列芯片。電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

電視機(jī)架控制系統(tǒng)電路工作過程如下。

由于M4無線點(diǎn)觸式四路收發(fā)器模塊和遙控器發(fā)射模塊的四路電路工作原理一樣，本文以A按鈕為例對(duì)其工作過程作一介紹。當(dāng)按下A后，遙控器發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)，接收模塊接受信號(hào)后HDR1X5的A腳出現(xiàn)高電位，異或門U3A由于兩輸入端輸入不同電位而輸出高電平，就導(dǎo)致U1B與非門輸出端輸出低電平，再經(jīng)U4A反相器輸出高電平。U4A反相器輸出的高電平使三極管Q1飽和，繼電器J2線圈得電繼而使其常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)M1作上升運(yùn)動(dòng)工作。當(dāng)上升達(dá)到需要的高度后松開A按鈕，接收模塊HDR1X5的A腳還原成低電位，異或門U3A由于兩輸入端輸入相同電位而輸出低電平，就導(dǎo)致U1B與非門輸出端輸出高電平，再經(jīng)U4A反相器輸出低電平。U4A反相器輸出的低電平使三極管Q1截止，繼電器J2線圈不能得電繼而使其常開觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M1因未能得電停止工作。從而完成了一次電機(jī)M1作上升運(yùn)動(dòng)的工作。M4無線點(diǎn)觸式四路收發(fā)器模塊的B、C、D按鈕的工作過程與A按鈕的工作過程相同。二極管D2為保護(hù)三極管8050Q1而設(shè)置，用以保證三極管8050開關(guān)電路在飽和與截止的轉(zhuǎn)換過程中能夠正常的工作，防止12V電源電壓與繼電器J2的反電動(dòng)勢(shì)之和損壞三極管8050Q1。C、D按鈕實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向功能。行程開關(guān)J12、J13用于左右運(yùn)動(dòng)限位，它們分別作用于與非門U1A和U1D的輸入端，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的部件到達(dá)極限位置后J12、J13行程開關(guān)動(dòng)作使U1A或U1D門電路為高電平，U4C或U4D為低電平，Q3或Q4截止。繼電器J4或J5線圈不能得電繼而使其常開觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M2因未能得電停止工作，達(dá)到了限位目的。當(dāng)J12、J13安裝在相同的位置時(shí)，可實(shí)現(xiàn)左右360°的控制角度。M4無線點(diǎn)觸式四路收發(fā)器模塊和遙控器發(fā)射模塊分別如圖4和圖5所示。

圖3 電視機(jī)架控制系統(tǒng)電路

圖4 接收模塊

圖5 遙控器（發(fā)射模塊）

3 結(jié)束語[10]

本產(chǎn)品彌補(bǔ)了很多傳統(tǒng)電視、DVD、投影儀等安放位置的不足之處，比如。

1）本產(chǎn)品能夠通過遙控裝置實(shí)現(xiàn)電視機(jī)架的自由升降和任意角度旋轉(zhuǎn)的功能，避免由于視角不當(dāng)引起的視疲勞等問題；同時(shí)也避免了為找尋合適的視角而改變坐姿所帶來的身體上的酸痛。

2）本產(chǎn)品的遙控裝置可以很方便地遠(yuǎn)距離調(diào)整電視的最佳觀看角度和高度，避免了遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)的不便。

3）本產(chǎn)品底盤的萬向腳輪可以很方便的移動(dòng)電視到合適的位置后再將產(chǎn)品底盤固定，解決了傳統(tǒng)的電視安放固定位置移動(dòng)不便的問題。

4）本產(chǎn)品頂端的連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)安放外形各異的家用電視機(jī)的功能，如液晶電視屏幕，背投電視以及晶體管電視等。

[1]陳萬航. 升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)設(shè)計(jì)方案[J]. 福建輕紡, 2009, (2):51-53.

[2]榮志曉, 于紅松. 舞臺(tái)輔助升降臺(tái)滾珠絲杠副失效原因分析[J]. 設(shè)備管理與維修, 2012, (2): 66.

[3]葛永飛, 鄭晨升, 白路, 等. 舞臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, (6): 108-111.

[4]姚吉芳. 常規(guī)劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)工作淺析[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào), 2011(08): 78.

[5]王發(fā)虎. 常規(guī)劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)方案[J]. 甘肅科技,2010(18): 77-79.

[6]向德祥, 魏發(fā)孔. 樂池升降臺(tái)的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用, 2007, 20(05): 86-87.

[7]屈鐵軍 ,趙禹洲, 劉廣東, 等. 智能舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師 ,2009(04): 148.

[8]劉紅. 轉(zhuǎn)向架自動(dòng)化立體倉庫機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械 ,2010(04): 78-79.

[9]秦栓子. 電視臺(tái)演播室多功能舞臺(tái)機(jī)械簡(jiǎn)介[J]. 科技資訊, 2011(21): 9-11.

[10]劉星. 邏輯代數(shù)與常用邏輯門電路[J]. 硅谷, 2010, (09):34-35.