投影儀斷電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

章怡

摘 要：本文詳細(xì)闡述了電源電路、延時(shí)電路的設(shè)計(jì)及元器件的選擇，并給出延時(shí)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(dá)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}。

關(guān)鍵詞：電源電路；555定時(shí)器；延時(shí)控制

中圖分類號：TM131 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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?yàn)橥队皟x內(nèi)部為大功率燈泡，長時(shí)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(hù)電路，關(guān)閉投影儀不切斷電源時(shí)，其內(nèi)部的散熱風(fēng)扇會繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其溫度降低到一定值時(shí)，投影儀才能正式關(guān)機(jī)。如果投影儀內(nèi)的風(fēng)扇因斷電而停轉(zhuǎn)，燈泡無法及時(shí)將余熱散盡，導(dǎo)致燈泡內(nèi)部發(fā)光部分元件的物理強(qiáng)度降低，加劇液晶片和電路的老化，嚴(yán)重的直接導(dǎo)致燈泡爆裂。因此，對投影儀斷電保護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)具有一定意義。

1.現(xiàn)狀分析與總體設(shè)計(jì)

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(jī)型當(dāng)中，有幾款有延時(shí)降溫保護(hù)外，其他機(jī)型幾乎沒有，一般都是依靠中控設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對投影機(jī)延時(shí)供電，來對投影儀降溫冷卻，以此達(dá)到自動保護(hù)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(shí)，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(shí)際情況是大多數(shù)老師在上完課后，認(rèn)為等4分鐘左右的時(shí)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(jì)損失（燈泡價(jià)格在2500左右），同時(shí)又將嚴(yán)重影響教學(xué)。因此，設(shè)備的使用和維護(hù)，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(shí)斷電的電源控制電路，需要由電源電路、開關(guān)電路、延時(shí)電路、繼電器執(zhí)行電路組成。

2.電源電路設(shè)計(jì)

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(dá)35V）則造成穩(wěn)壓器過熱，使用壽命降低，故設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)基電路功能與設(shè)計(jì)

555定時(shí)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(shí)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(shí)基電路主要采用555定時(shí)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(jì)中Vi為大于2/3Vcc。

4.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

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(shí)斷電的電源控制電路。電路主要由電源電路、時(shí)基電路、延時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)指示紅色發(fā)光二極管LED點(diǎn)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(jì)特征

（1）當(dāng)自鎖開關(guān)S1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(shí)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(jì)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(jì)后的延時(shí)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(shí)指示電路LED紅燈D1點(diǎn)亮。

（2）當(dāng)投影儀使用完畢，需要切斷電源時(shí)，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(shí)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(shí)間約為t=1.1RC，延時(shí)時(shí)間（3分鐘～40分鐘），設(shè)計(jì)中延時(shí)時(shí)間為5分鐘；當(dāng)C6電壓充至大于2/3Vcc（8V）時(shí)，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(yùn)行正常，完全達(dá)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。

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