基于plc霓虹灯控制的设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc霓虹灯控制的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

电极要能经受质量相当大的正离子轰击而不致升温过高，不熔化和减少阴极溅射。 金属电极外有云母片，其作用一是支撑电极，二是隔热，防止在真空除气过程中，电极升温过高导致外玻璃管炸裂。 电极作为霓虹灯管的核心部件，其质量与性能的优劣将直接影响灯管的寿命。 质量好的灯管除了对真空度有较高的技术要求外，更重要的是必须有一对发射性能良好的电极，因为电极壳的表层通过轰击加热的过程中，能形成一层非常有利于电子发射激活层。 若在轰击中，完全丧失了这一激活层，那么 真空度再高，其寿命也不会超过 1000 小时的。 实验也证明了灯管寿命不是跟真空度成正比关系。 霓虹灯的电极发射电子是由正子轰击阴极表面而产生二次电子发射的。 它取决于阴极的材质及阴极的表面状态。 实验证明，当阴极表面被其它单层低逸出功金属原子覆盖时，其二次电子发射系数变大，逸出功降低，发射性能好，溅射少。 霓虹灯电极材料大都使用铜、铁、镀镍铁等金属制作的，这些金属的逸出功较高，电子发射性能相对较差。 如果灯管使用这些纯金属发射电子势必造成其阴极压降大，阴极溅射得快，从而使灯管很快因溅射失效，特别是铜电极5 溅射得更快。 实验证 明，纯金属容易溅散，但在金属表面氧化一层有益的氧化膜或涂一层其它逸出功较低的金属或其氧化物，这样做可以大大降低其逸出功的，提高了电子发射性能，从而减缓了阴极溅散，起到了延长灯管寿命的作用。 于是人们在制造电极时，大都把电极进行预处理。 常见的霓虹灯变压器有两种：漏磁变压器和电子变压器。 漏磁变压器既是变压器，与普通变压器有同样的结构，在铁芯上绕上初级和次级线圈，同样在铁芯窗口的中间部位增加了一个普通变压器所没有的磁分路，这个磁分路用小的硅钢片叠合而成，且与铁芯之间有空气隙，有意让铁芯中的磁通能通过这一分路漏出铁 芯。 其作用相当于在变压器上安装了一个安全阀，当次级电流增加时，铁芯中的磁通就会被这磁分路所旁路，只有少数磁通与次级线圈相联系，使次级的感应电动势减小，从而使漏磁变压器获得了霓虹灯变压器所需的保持灯管电流不变的特性。 实际上，灯管的寿命与电极的性能和结构有着紧密的联系着的。 漏磁变压器通过长期的使用和改进，设计及制作工艺都已达到完善和成熟。 它的性能可靠，工作稳定，被广泛使用。 漏磁式霓虹灯变压器功率高 450vA ，重量大于 10 公斤，虽然具有工作稳定可靠，负载能力强 (可带 1米到 12 米霓虹管 )，但是漏磁变压器需耗费大量 的铜和钢，笨重且价高，安装困难，而且功率因数仅为 左右。 在电力资源日益紧张的今大，传统的漏磁式霓虹灯变压器正被能低、体积小、重量轻的电子式霓虹灯变压器所取代。 电子式霓虹灯变压器一般 6 米的功耗不大于 80W， 12 米的功耗不大于 105W，大型霓虹灯工程中能大幅度节约电力资源，且方便安装维护，但也有缺点，主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱，其中以可靠性问题最为突出。 电子变压器原理并不复杂，所用之电经过整流滤波后得到 3OOV 左右的直流电压，然后通过逆变电路，将直流电转变为高频交流电，再经升压变压器升压到很高 的电压供霓虹灯启辉工作电路通常设置有保护电路，以保证霓虹灯管开路或短路等异常情况时电路的安全。 用电子技术制成的霓虹灯电子变压器，在霓虹灯工程中得到广泛应用，相当大范围内取代了传统的漏磁变压器。 变压器通过霓虹灯专用高压绝缘线、杜美丝与玻璃管内电极相连。 常见的高压线有两种：一是普通高压线即塑料高压线，这种高压线价格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等，安全性较差。 另一种是硅橡胶绝缘高压线，是目前较理想的霓虹灯连接线，安全性强，可靠性好。 6 第三节 高可靠性霓虹灯的设计 针对霓虹灯电子变压器可 靠性差的问题，本文从性价比及可靠性两方面研究市场上逐渐成为主流的 6 到 8 米电子式霓虹灯变压器，主要考虑关键部件设计、器件优选和易损器件的保护，以期提高可靠性和性价比。 电子变压器的线路及工作原理霓虹灯电子变压器电子线路见图。 图 霓虹灯电子变压器线路图 工作原理为 :220V 交流电经 DlD4 整流、 C2 和 C3 滤波后变成直流电，供给后面的振荡线路， C2 和 C3 联接点的电压在 15V 左右， R R2 稳定 155V 电压。 A1 是按的保险丝，起短路及大电流保护作用。 R C1 消除交流电高频干扰。 振荡起振线路由 R R C D6 和 D7 构成， 220V 直流电经 R R6 对 C4 充电，当 C4 电压上升到某一个值时，触发二极管 D7 导通，使得三极管 T2 基极与发射极得到正向偏置电压而导通，注意 R5 的功率要有 2W。 振荡主线路由 T T L L L R8 和 R9 组成，由于起振线路的触发使得 T2 导通，一旦 T2 导通， C3 通过 B 初级、 L3 和 T2 放电。 7 L L2 和 L3 绕在同一个高频铁氧体磁芯上，且同名端如图 1 所示，由于有电流流过L3， L1 和 L2 上感应电压使得 T2 由导通变为截止，而 T1 由截止变为导通。 一旦 T1导通， C2 通过 T L3 和 B 的初级放电，此时通过 L3 和 B 的初级的放电电流的方向与先前正好相反，导致 T1 由导通变为截止，而 T2 由截止变为导通，如此周而复始，使电路产生振荡。 R R9 分别是三极管 T T2 基极限流保护电阻， D6 的作用是把触发起振后 C4 上依旧存在的充电电压释放掉， R10 和 C6 有保护 T T2 三极管和改善波形的作用。 R C D R C R11 及 SCR 构成过流及开路保护线路， R4 是过流电压取样电阻， C1 的作用是使得保护电路工作可靠， C5 可消除干扰信号及开机保护，一旦出现过流，保护线路工作， 单向可控硅 SCR 导 通，振荡线路停振不工作，保护T1T2。 保护线路一旦起作用，待故障排除后，重新开机才能恢复正常工作。 一、功率管的选择 霓虹灯电子变压器出现故障大多数原因是功率管损坏，功率管的选择直接关系到霓虹灯电子变压器的可靠性， 用图 线路不同 T1T2 功率管带不同长度霓灯管做比较试验，结果见表。 表中负载是Ф 12 霓虹灯管，全亮电压 /电流是指霓虹灯电子变压器刚好使整个负载长度都点亮时的输入交流电压 /电流， 而正常亮度电压 /电流指霓虹灯电子变压器是整个负载长度都达到正常你正常亮度时的输入交流电压 /电流。 8 表 不同功率管点亮不同长度霓虹灯灯管比较试验 从表 可以得到如下结论 :不同的功率管带负载的能力是不一样的，随着负载长度的增加霓虹灯电子变压器的全亮电压 /电流及正常亮度电压 /电流均增加， D140BU50 BUT11A 都具有带 6 到 8 米负载的能力，即使 D1403 与 BU508 混合使用，其全亮及正常亮度电压 /电流也没有多大改变， 输入电压高达 220V 时电子变压器也能正常工作。 二、保护线路的设计 保护线路的设计直接影响霓虹灯电子变压器可靠性。 霓虹灯在使用过程中难免会出 现灯管破裂、灯头线脱落、潮湿天气高压对地打火等异常现象，导致电子变压器电流剧增，功率管发热烧毁。 所以保护线路必须在电流大于某阀值时及时工作，保护功率管。 试验中用增加工作电压的方法模拟增加的异常电流。 依然用图 线路，输出变压器匝数为 100/2875，选择 L1L2 匝数均为 5 匝， L3 匝数为 8 匝， R8R9 阻值均为 /W， 8 米负载，改变 R7 的阻值，在确定的 R7 阻值情况下，输入交流电电压逐渐增加，观察记录起始保护线路工作时的电流，结果见表 22。 当 R7 阻值确定后，起始保护动作仅与工作电流有关，与工作电压及负 载管长没有关系。 R7 阻值越大，起始保护线路电流越大。 R7 阻值取 ，此时 8 米负载输入 电压大于 240V，起始保护电流 500MA， 5 分钟后起保。 试验中发现不同功率管对 R7 取值很不相同，表 9。