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      投影儀斷電保護電路的設(shè)計

      2016-12-08 02:15:38
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年22期
      關(guān)鍵詞:三極管投影儀斷電

      章 怡

      (江蘇理工學(xué)院信息中心,江蘇 常州 213001)

      投影儀斷電保護電路的設(shè)計

      章怡

      (江蘇理工學(xué)院信息中心,江蘇 常州 213001)

      本文詳細闡述了電源電路、延時電路的設(shè)計及元器件的選擇,并給出延時控制電路的整體原理圖與工作方法。電路經(jīng)過測試能夠達到預(yù)期目標(biāo),有效地防止了對投影儀人為操作不當(dāng)?shù)膯栴}。

      電源電路;555定時器;延時控制

      在多媒體教學(xué)設(shè)備中,投影儀將教學(xué)內(nèi)容清晰直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生,是多媒體教學(xué)系統(tǒng)的核心,隨著使用人數(shù)與頻率的增多,一些不規(guī)范的操作大大減少了投影儀的使用壽命,尤其是投影儀燈泡的使用壽命。因為投影儀內(nèi)部為大功率燈泡,長時間工作導(dǎo)致內(nèi)部溫度高,正常情況下,投影儀內(nèi)部有保護電路,關(guān)閉投影儀不切斷電源時,其內(nèi)部的散熱風(fēng)扇會繼續(xù)運轉(zhuǎn),其溫度降低到一定值時,投影儀才能正式關(guān)機。如果投影儀內(nèi)的風(fēng)扇因斷電而停轉(zhuǎn),燈泡無法及時將余熱散盡,導(dǎo)致燈泡內(nèi)部發(fā)光部分元件的物理強度降低,加劇液晶片和電路的老化,嚴重的直接導(dǎo)致燈泡爆裂。因此,對投影儀斷電保護技術(shù)的設(shè)計具有一定意義。

      1.現(xiàn)狀分析與總體設(shè)計

      目前在多媒體教學(xué)系統(tǒng)中的投影儀中除愛普生和松下機型當(dāng)中,有幾款有延時降溫保護外,其他機型幾乎沒有,一般都是依靠中控設(shè)備來實現(xiàn)對投影機延時供電,來對投影儀降溫冷卻,以此達到自動保護投影儀的目的。當(dāng)有些多媒體教學(xué)系統(tǒng)中未配置中控設(shè)備時,那投影儀關(guān)閉后只能人為等待4分鐘左右再切斷電源,實際情況是大多數(shù)老師在上完課后,認為等4分鐘左右的時間太麻煩而直接關(guān)閉電源,最后導(dǎo)致燈泡損壞、甚至燒壞液晶板,使投影儀的使用壽命大大降低。大多數(shù)高等院校,其多媒體教學(xué)系統(tǒng)都在100左右,此錯誤操作定會帶來很大的經(jīng)濟損失(燈泡價格在2500左右),同時又將嚴重影響教學(xué)。因此,設(shè)備的使用和維護,如何延長設(shè)備的使用壽命,這一工作就顯得非常重要。

      電路要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、能夠在切斷電源的情況下,可以延時斷電的電源控制電路,需要由電源電路、開關(guān)電路、延時電路、繼電器執(zhí)行電路組成。

      2.電源電路設(shè)計

      電源部分采用降壓變壓器降壓,橋式全波整流,7812三端穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓輸出12V直流供電電壓,電源部分原理圖如圖1所示。

      一般7812輸入電壓Ui大于Uo電壓3V~5V,才能保證穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。若輸入電壓太小3V則電路不工作,輸入電壓太高(最高可達35V)則造成穩(wěn)壓器過熱,使用壽命降低,故設(shè)計降壓變壓器選220V降到12V變壓器,由橋式整流電路兩端輸入與輸出電壓關(guān)系Uo=0.9Ui,電容C1上兩端電壓為Uc1=0.9Ui×1.414≈15.3V,其中Ui=12V。該設(shè)計的12V直流電源供電電路三端穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定,使用壽命長。

      3. 555時基電路功能與設(shè)計

      圖2 555電路原理圖

      圖1 電源電路

      555定時器是一種多用途數(shù)字與模擬混合集成電路,功能主要由兩個比較器決定,兩比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器與放電管狀態(tài)。在電源腳與地腳接入電壓后,5腳懸空,則電壓比較器C1的同相輸入端電壓為2/3Vcc,C2的反相輸入端電壓為1/3Vcc。當(dāng)觸發(fā)器輸入端TR電壓小于1/3Vcc,則比較器C2輸出為零,RS觸發(fā)器置1,輸出端3腳為0,放電管截止;當(dāng)C1比較器輸入端電壓大于2/3Vcc,同時TR端電壓大于1/3Vcc,則C1的輸出為0,C2輸出為1,RS觸發(fā)器置1,輸出端3腳為低電平,放電管導(dǎo)通。555時基電路主要采用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路,該部分電路原理圖如圖2所示。

      其工作原理自鎖開關(guān)S按下并自鎖后,2腳和6腳輸入電位為0,555電路3腳輸出高電平;當(dāng)自鎖開關(guān)S再次按下后,自鎖彈起,2腳和6腳輸入電位由Vi決定,設(shè)計中Vi為大于2/3Vcc。

      4.系統(tǒng)整體設(shè)計

      4.1電路組成與作用

      該電路要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、能夠在切斷電源的情況下,可以延時斷電的電源控制電路。電路主要由電源電路、時基電路、延時電路、繼電器執(zhí)行電路組成,各電路的作用為:(1)電源電路是將220V交流電轉(zhuǎn)變成12V直流,提供后續(xù)電路供電電壓;(2)時基電路主要由555集成電路T1構(gòu)成,利用555集成電路3腳輸出電壓控制開關(guān)三極管Q1、Q2的導(dǎo)通狀態(tài);(3)延時電路主要由三極管Q1、Q2,電解電容C6、555集成電路T2組成,其作用S聯(lián)動開關(guān)切斷后的延時4分鐘后切斷投影儀電源;(4)繼電器執(zhí)行電路主要由繼電器K與續(xù)流二極管組成,其作用是S聯(lián)動開關(guān)切斷后,延時指示紅色發(fā)光二極管LED點亮,表明4分鐘后繼電器執(zhí)行電路控制主電源開關(guān)K1,切斷主電源。

      4.2電路設(shè)計特征

      (1)當(dāng)自鎖開關(guān)S 1按下后,220V/12V變壓器輸出12V交流電,經(jīng)過橋式整流,電容C1、C2濾波后為15V,再經(jīng)過7812穩(wěn)壓成直流12V輸出給555時基電路T1、T2供電。

      (2)555電路T1的2腳與6腳相連后與電阻R1、R2、自鎖開關(guān)S2的一端相連,R1、R2串聯(lián)分壓,555電路T1的2腳與6腳電壓取自電阻R2,且R2=3K、R1=1K。

      (3)開關(guān)三極管Q1、Q2設(shè)計為開關(guān)狀態(tài)。

      (4)555電路T2的2腳與6腳相連后與電解電容C6正極、自鎖開關(guān)S3的一端相連。

      (5)電解電容C6取值為1000uf/25V,電阻R5為可變電阻,阻值2M,通過開關(guān)三極管Q2相連。

      設(shè)計后的延時斷電控制電路原理圖如圖3所示,電路工作原理如下:

      (1)當(dāng)聯(lián)動開關(guān)S1、S2、S3按下并自鎖,J2插座及電路得電,555電路T1的2腳與6腳輸入電壓為0,小于1/3Vcc,555電路T1的3腳輸出高電平,三極管Q1導(dǎo)通導(dǎo)致三極管Q2基極電位為0,三極管Q2截止;同理555電路T2的2腳與6腳輸入電壓為0,小于1/3Vcc,555電路T2的3腳輸出高電平,繼電器K1得電,開關(guān)K1閉合,延時指示電路LED紅燈D1點亮。

      (2)當(dāng)投影儀使用完畢,需要切斷電源時,按下聯(lián)動開關(guān)S1、S2、S3,由于電解電容C6兩端電壓不能突變,其正極仍然是0電位,555電路T2的3腳仍輸出高電平,繼電器開關(guān)仍然吸合,J2插座及電路仍然得電;與此同時555電路T1的2腳與6腳輸入電壓為9V,大于2/3Vcc(8V),555電路T1的3腳輸出低電平,三極管Q1截止,其集電極為高電位,三極管Q2導(dǎo)通,電解電容C6充電,充到電壓2/3Vcc(8V)時間約為t=1.1RC,延時時間(3分鐘~40分鐘),設(shè)計中延時時間為5分鐘;當(dāng)C6電壓充至大于2/3Vcc(8V)時,555電路T2輸出低電平,繼電器K失電,開關(guān)K1斷開,插座J2斷電。

      結(jié)語

      電路經(jīng)過測試,電路運行正常,完全達到預(yù)定目標(biāo),且該電路具有成本低廉、體積小巧,極大地減少因人為操作不當(dāng),導(dǎo)致投影儀快速老化和燈泡爆裂。

      [1]吳慶州,戴新宇.投影儀專用延時斷電插座的制作[J].電子世界,2004(8):61-62.

      [2]王麗卿,劉如春.投影儀強制延時自動斷電保護器設(shè)計[J].職大學(xué)報,2012(4):69-70.

      [3]張振國,張軍.投影儀延時保護電路[J].中國教育技術(shù)裝備,2009(40):48-49.

      [4]張劍,張勇.模擬電子技術(shù)[M].浙江:浙江工商大學(xué)出版社,2014.

      [5]張林,陳大欽.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2014.

      圖3 系統(tǒng)電氣連接原理圖

      TM131

      A

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