投影儀斷電保護電路的設計

章怡

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

關鍵詞：電源電路；555定時器；延時控制

中圖分類號：TM131 文獻標識碼：A

在多媒體教學設備中，投影儀將教學內容清晰直觀地呈現(xiàn)給學生，是多媒體教學系統(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。因為投影儀內部為大功率燈泡，長時間工作導致內部溫度高，正常情況下，投影儀內部有保護電路，關閉投影儀不切斷電源時，其內部的散熱風扇會繼續(xù)運轉，其溫度降低到一定值時，投影儀才能正式關機。如果投影儀內的風扇因斷電而停轉，燈泡無法及時將余熱散盡，導致燈泡內部發(fā)光部分元件的物理強度降低，加劇液晶片和電路的老化，嚴重的直接導致燈泡爆裂。因此，對投影儀斷電保護技術的設計具有一定意義。

1.現(xiàn)狀分析與總體設計

目前在多媒體教學系統(tǒng)中的投影儀中除愛普生和松下機型當中，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。當有些多媒體教學系統(tǒng)中未配置中控設備時，那投影儀關閉后只能人為等待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閉電源，最后導致燈泡損壞、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。因此，設備的使用和維護，如何延長設備的使用壽命，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、開關電路、延時電路、繼電器執(zhí)行電路組成。

2.電源電路設計

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時基電路功能與設計

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，放電管導通。555時基電路主要采用555定時器構成的單穩(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；當自鎖開關S再次按下后，自鎖彈起，2腳和6腳輸入電位由Vi決定，設計中Vi為大于2/3Vcc。

4.系統(tǒng)整體設計

4.1 電路組成與作用

該電路要解決的技術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構成，利用555集成電路3腳輸出電壓控制開關三極管Q1、Q2的導通狀態(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K1，切斷主電源。

4.2 電路設計特征

（1）當自鎖開關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）開關三極管Q1、Q2設計為開關狀態(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，通過開關三極管Q2相連。

設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）當聯(lián)動開關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導通導致三極管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K1閉合，延時指示電路LED紅燈D1點亮。

（2）當投影儀使用完畢，需要切斷電源時，按下聯(lián)動開關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），設計中延時時間為5分鐘；當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K1斷開，插座J2斷電。

結語

電路經(jīng)過測試，電路運行正常，完全達到預定目標，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，導致投影儀快速老化和燈泡爆裂。

參考文獻

[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計[J].職大學報，2012（4）：69-70.

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

[4]張劍，張勇.模擬電子技術[M].浙江：浙江工商大學出版社，2014.

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