關(guān)于職業(yè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室電源控制的改造方案

賴(lài)珍明

（漢陰縣職教中心陜西安康725100）

關(guān)于職業(yè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室電源控制的改造方案

賴(lài)珍明

（漢陰縣職教中心陜西安康725100）

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文對(duì)實(shí)驗(yàn)室的電源控制提出了改造方案——利用PT2262/2272編解碼芯片及單片機(jī)制作成一對(duì)多的無(wú)線(xiàn)遙控。既有工作原理框圖，也有詳盡的電路圖，詳細(xì)分析了電路的工作原理和控制特點(diǎn)，并對(duì)電路的拓展應(yīng)用提出了自己的見(jiàn)解。

職業(yè)學(xué)校；實(shí)驗(yàn)室；電源控制；編碼；解碼；無(wú)線(xiàn)遙控

目前，各類(lèi)學(xué)校的很多實(shí)驗(yàn)室要使用220V以上的強(qiáng)電，而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)大多存在安全隱患，有教師控制不便、操控管理難度大、教學(xué)效率低等諸多弊端。

職業(yè)學(xué)校的電工電子實(shí)訓(xùn)室及其他學(xué)校的物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室，直接將強(qiáng)電引入實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以便于學(xué)生實(shí)踐操作。為此，多數(shù)學(xué)校購(gòu)買(mǎi)了成套的豪華實(shí)驗(yàn)臺(tái)，教師控制臺(tái)一般通過(guò)五芯線(xiàn)和組合開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制。這種實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在使用中存在著很大的安全隱患。上課時(shí)，教師如果一開(kāi)始就給學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)供電，漏電保護(hù)器難以保證安全，使用不當(dāng)輕則損壞設(shè)備，嚴(yán)重的可能危及學(xué)生安全。因此，大多數(shù)教師在講授時(shí)都切斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源，當(dāng)學(xué)生連好電路經(jīng)教師檢查無(wú)誤才給學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)供電。可是，當(dāng)教師指導(dǎo)學(xué)生人數(shù)較多時(shí)，則難以全面監(jiān)管，存在安全隱患；即使學(xué)生遵守紀(jì)律，教師也不得不頻繁往返于學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)和總控臺(tái)之間，增加了教師的工作負(fù)擔(dān)，降低了工作效率。

圖1 控制電路原理圖

改造方案

目前，有些學(xué)校的電工實(shí)驗(yàn)室總控配電柜是多路互鎖控制的，利用交流接觸器和中間繼電器組成12位互鎖（控制電路原理如圖1），安裝在一個(gè)加鎖的機(jī)柜里。每次只接通一座實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源，學(xué)生電路連接正常，經(jīng)教師檢查無(wú)誤后，才給指定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)供電測(cè)試，其他組就會(huì)因互鎖而自動(dòng)切斷電源，有效地減少了安全事故的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)束及時(shí)關(guān)斷電源，防止學(xué)生錯(cuò)誤操作引發(fā)事故。可是教師每檢查完一組，就得回到講臺(tái)給學(xué)生供電，實(shí)驗(yàn)完還得回到講臺(tái)關(guān)斷電源，中途出現(xiàn)故障也得去講臺(tái)處操作控制，教師必須不停地往來(lái)于控制臺(tái)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間，操作很不方便。而且這種配電柜需要很多的交流接觸器和中間繼電器，布線(xiàn)復(fù)雜，檢修困難，總造價(jià)在5000元人民幣以上。如果實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)過(guò)多，這種方案就會(huì)因?yàn)殡娐愤^(guò)于復(fù)雜、造價(jià)高、維護(hù)困難而失去優(yōu)勢(shì)，不得不放棄。

筆者對(duì)部分學(xué)校的設(shè)備進(jìn)行調(diào)研，查閱了大量資料，對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室的強(qiáng)電控制提出合理的改造方案，并組織中職學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，對(duì)學(xué)校的實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)遙控的改造，采用了利用PT2262/2272實(shí)現(xiàn)設(shè)備遙控的方案。

PT2262/2272是臺(tái)灣某公司生產(chǎn)的一種以CMOS工藝制造的低功耗、低價(jià)位通用編/解碼電路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441組地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼、數(shù)據(jù)碼和同步碼從17腳串行輸出，信號(hào)送至無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)端，以調(diào)頻信號(hào)從天線(xiàn)發(fā)射出去。無(wú)線(xiàn)接收模塊接收到信號(hào)后，解調(diào)出的數(shù)據(jù)信號(hào)送至解碼芯片PT2272M的14引腳（DIN），其地址碼與2272M的地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)一致后，VT腳（17腳）才輸出高電平，與此同時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳（D0—D6）翻轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)腳輸出的電平信號(hào)通過(guò)三極管控制繼電器或可控硅，最終控制交流接觸器的動(dòng)作。電路原理見(jiàn)圖2。

圖2 電路原理圖

工作原理

發(fā)射電路（見(jiàn)圖3）用51單片機(jī)控制地址碼和數(shù)據(jù)碼。遙控器上12個(gè)鍵0～9、power、hold，按下第一個(gè)數(shù)字鍵后兩秒內(nèi)再按下第二個(gè)數(shù)字鍵，單片機(jī)就會(huì)從P0口輸出這個(gè)兩位數(shù)的二進(jìn)制代碼，該代碼被送至PT2262的地址腳（A0～A7）。如果第一個(gè)按鍵按下2秒后沒(méi)有按下第二個(gè)鍵，就按照一位數(shù)輸出八位二進(jìn)制代碼。在輸出地址碼的同時(shí)，從P2.0到P2.3輸出0011（這四位每次都不變）。如果在2秒內(nèi)連續(xù)兩次按下Power鍵，就會(huì)從P0口輸出11111111，以便控制實(shí)驗(yàn)室的總電源，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的電源復(fù)位。兩秒內(nèi)連續(xù)按兩次Hold鍵，可以鎖定鍵盤(pán)。這時(shí)候按下任何鍵都無(wú)效，只有再次連按兩次Hold才能解鎖，可有效防止誤操作。

圖3 發(fā)射電路圖

學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)接收電路（見(jiàn)圖4）的PT2272M芯片的地址腳（A0～A7）在安裝前就已經(jīng)分別設(shè)置好，依次為00D—99D，與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的十進(jìn)制編號(hào)一致。當(dāng)遙控器按下某座實(shí)驗(yàn)臺(tái)的編號(hào)時(shí)，就會(huì)發(fā)射出對(duì)應(yīng)的編碼，所有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)接收到信號(hào)后，只有地址碼與遙控器輸出的地址碼一致的實(shí)驗(yàn)臺(tái)PT2272M芯片的數(shù)據(jù)腳D0才會(huì)輸出信號(hào)，并將此信號(hào)鎖存，從而推動(dòng)繼電器或接觸器動(dòng)作（閉合或者斷開(kāi)），當(dāng)再次按下遙控器的同一組數(shù)字鍵，D0口信號(hào)翻轉(zhuǎn)，繼電器動(dòng)作（斷開(kāi)或閉合），從而實(shí)現(xiàn)控制。

圖4 學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)接收電路圖

優(yōu)點(diǎn)

第一，安全，操作方便。教師上課輔導(dǎo)時(shí)，只需拿著遙控器，根據(jù)需要隨時(shí)隨地接通或者切斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源乃至總電源，而不必往返于學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)和總控臺(tái)之間，減輕了教師的工作強(qiáng)度，提高了課堂教學(xué)效率。同時(shí)，對(duì)于突發(fā)事件還可以及時(shí)遙控關(guān)斷電源，響應(yīng)時(shí)間在3秒以?xún)?nèi)，減少了惡性事故的發(fā)生。本方案中的控制電路在實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部，工作回路線(xiàn)路不長(zhǎng)，因此，可以減少路端損失，控制大功率負(fù)載。

第二，性能穩(wěn)定。方案中由于采用了51單片機(jī)軟件編碼、解碼鎖存電路和接觸器控制電路，前級(jí)主要部件全部是數(shù)字電路，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。而后級(jí)則用小型繼電器控制交流接觸器，用交流接觸器控制三相交流電，強(qiáng)電和弱電有很好的隔離，也可避免停電后恢復(fù)供電的錯(cuò)誤自啟動(dòng)。

第三，造價(jià)低廉。這種遙控裝置的元器件都是很常見(jiàn)的，遙控器可以利用淘汰的彩電遙控器改造，電路板可用洞洞板自行焊接，程序則可以利用學(xué)校的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室自行編制燒錄，遙控器的造價(jià)不足30元。而解碼接收電路就更為簡(jiǎn)單，繼電器可以使用5V的，也可用可控硅來(lái)控制三相交流接觸器，制作也很容易。包含交流接觸器每座實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制電路也不到50元。而每座實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以節(jié)省下原有的控制設(shè)備及布線(xiàn)，這樣，實(shí)際上每座實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改造費(fèi)用可以在20元以?xún)?nèi)。

第四，改造、維護(hù)方便。本方案既適用于生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)，又適用于學(xué)校自行改造?？梢灾苯釉诿孔鶎W(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部加裝遙控接收裝置，教室只需安裝一個(gè)總電源開(kāi)關(guān)，而這個(gè)總電源開(kāi)關(guān)也是可以實(shí)現(xiàn)遙控的，可實(shí)現(xiàn)意外事故發(fā)生時(shí)立即切斷整個(gè)教室供電。經(jīng)過(guò)改造，從總電源到學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布線(xiàn)就變得很簡(jiǎn)單，只需要一根五芯線(xiàn)從前排走到后排，每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)并聯(lián)就可以了。無(wú)論是安裝，還是日后的檢修都變得簡(jiǎn)單、明了。

拓展使用

第一，本方案不僅適用于實(shí)驗(yàn)室的電源控制，也可以對(duì)其他多臺(tái)使用強(qiáng)電的設(shè)備進(jìn)行有效的控制，如計(jì)算機(jī)房、路燈、校園播音、抽水、噴灌、澆花、電動(dòng)門(mén)等設(shè)備，可提高工作效率。

第二，筆者經(jīng)過(guò)數(shù)十次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PT2262/2272不僅可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)編/解碼，而且可以用于有線(xiàn)控制。于是，筆者將上述方案中的無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊去掉，換之以導(dǎo)線(xiàn)直連，實(shí)現(xiàn)單鍵有線(xiàn)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋不良設(shè)備的控制。這樣的遙控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)用兩根細(xì)導(dǎo)線(xiàn)（如網(wǎng)線(xiàn)）實(shí)現(xiàn)多路電器的遠(yuǎn)距離控制，電流的消耗也是很小的。筆者用300m導(dǎo)線(xiàn)做過(guò)實(shí)驗(yàn)，無(wú)需放大信號(hào)，依然可以有效控制遠(yuǎn)端的電器。經(jīng)過(guò)這樣的改造，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型演播廳的電氣設(shè)備、整個(gè)教學(xué)樓的電鈴、路燈等電器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制，提高了工作效率。

第三，本方案通過(guò)按鍵動(dòng)作，用單片機(jī)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的發(fā)出，若進(jìn)一步改造，利用辦公電腦與相應(yīng)的并口串口控制軟件，從計(jì)算機(jī)輸出高低電平作為控制信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)智能化控制。筆者曾經(jīng)嘗試?yán)孟螺d的一款“家電控制”軟件來(lái)控制播音設(shè)備的定時(shí)播音，只花了不到200元錢(qián)就把原有的舊設(shè)備改造好，其功能并不亞于市場(chǎng)上數(shù)萬(wàn)元的校園播音系統(tǒng)。當(dāng)然，如果擅長(zhǎng)計(jì)算機(jī)編程的話(huà)，還可以利用Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，或者加上傳感器，就可在其他領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

[1]宋澤清.無(wú)線(xiàn)發(fā)射、接收篇[J].無(wú)線(xiàn)電，2009（3）.

[2]門(mén)宏.數(shù)字信號(hào)的發(fā)射與接收[J].無(wú)線(xiàn)電，2009（5）.

[3]高曉，劉遠(yuǎn)明.火炬接力遙控車(chē)的制作[J].電子制作，2011（2）.

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G718

A

1672-5727（2012）08-0134-02

賴(lài)珍明（1972—），男，陜西漢陰人，陜西省漢陰縣職教中心教師，中學(xué)一級(jí)教師，中職教學(xué)部主任，研究方向?yàn)橹新毥逃虒W(xué)管理及中職電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)。