一種遙控式升降旋轉(zhuǎn)電視機(jī)架電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

【摘 要】遙控式升降旋轉(zhuǎn)電視機(jī)架是醫(yī)院病房，大型會(huì)議中心廣受歡迎的機(jī)電產(chǎn)品。設(shè)計(jì)的這一款電視機(jī)架升降行程可以達(dá)到300mm，電視機(jī)架總成旋轉(zhuǎn)可以達(dá)到360°。簡要介紹了電視機(jī)架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了該款電視機(jī)架遙控升降旋轉(zhuǎn)的控制功能，并對能夠完成這些功能的控制電路作了較為詳細(xì)的分析。并對其優(yōu)越性和創(chuàng)新點(diǎn)作了說明。

【關(guān)鍵詞】遙控；電視機(jī)架系統(tǒng)；控制電路

Abstract：Remote controlled lifting rotating television rack is a hospital ward，a large conference center popular mechanical and electrical products.Design of a TV frame lifting distance can achieve 300mm，TV rack assembly can reach 360°rotation.Briefly introduced the television rack mechanical structure，elaborated the TV remote control lifting and rotating frame control function，and can complete the function of the control circuit is analyzed in detail.And its advantages and innovations are described.

Keywords：remote control；TV rack system；control circuit

1.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)、享受生活的最佳依賴品，人們也越來越離不開電視。然而，人們在長時(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。

2.電視機(jī)架系統(tǒng)描述

電視機(jī)架立柱實(shí)現(xiàn)無極升降。升降由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過渦輪蝸桿和絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)立柱上下運(yùn)動(dòng)。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。支架采用減速電機(jī)和一對齒輪帶動(dòng)上面支架總成旋轉(zhuǎn)，支架總成的旋轉(zhuǎn)速度10度/秒，水平旋轉(zhuǎn)角度360°。減速電機(jī)選用2.5r/min的同步電機(jī)[1-4]。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。電視機(jī)架總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 電視機(jī)架總體設(shè)計(jì)圖

3.電視機(jī)架控制系統(tǒng)構(gòu)成

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[5-6]。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。電視機(jī)架控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 電視機(jī)架控制系統(tǒng)電路圖

圖2中，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，用流程圖3將其控制工作過程表示如下：

圖3 電視機(jī)架上升控制流程圖

其具體分析為：當(dāng)按下按鈕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[7]。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)器模塊采用PT2272四路超再生固定碼接收板非鎖型M4 315M插針式無線接收模塊，遙控器發(fā)射模塊采用加強(qiáng)版1000米大功率四鍵遙控器1000-4B1，頻率選用315M。

4.結(jié)束語

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，如液晶電視屏幕的豎直安放，背投電視以及晶體管電視的水平安放等。

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基金項(xiàng)目：交通運(yùn)輸職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2013年交通運(yùn)輸職業(yè)教育科研項(xiàng)目（編號(hào)：2013B15）。

作者簡介：徐良雄（1956—），男，湖北武漢人，高級(jí)講師，主要從事數(shù)字電子技術(shù)、機(jī)床電氣控制技術(shù)和可編程序控制器研究。