【正文】 2537埃紫外線，被熒光粉吸收而產(chǎn)生熒光，氛氣作用提高光效降低著火電壓。在玻璃管兩端各置一個金屬電極，作為發(fā)射電子和收集電荷之用。常用電解銅或鍍鎳鐵制成圓錐形，有足夠的發(fā)射面積，保證散熱和降低陰極電位。電極要能經(jīng)受質量相當大的正離子轟擊而不致升溫過高，不熔化和減少陰極濺射。金屬電極外有云母片，其作用一是支撐電極，二是隔熱，防止在真空除氣過程中，電極升溫過高導致外玻璃管炸裂。電極作為霓虹燈管的核心部件，其質量與性能的優(yōu)劣將直接影響燈管的壽命。質量好的燈管除了對真空度有較高的技術要求外，更重要的是必須有一對發(fā)射性能良好的電極，因為電極殼的表層通過轟擊加熱的過程中，能形成一層非常有利于電子發(fā)射激活層。若在轟擊中，完全喪失了這一激活層，那么真空度再高，其壽命也不會超過 1000小時的。實驗也證明了燈管壽命不是跟真空度成正比關系。霓虹燈的電極發(fā)射電子是由正子轟擊陰極表面而產(chǎn)生二次電子發(fā)射的。它取 決于陰極的材質及陰極的表面狀態(tài)。實驗證明，當陰極表面被其它單層低逸出功金屬原子覆蓋時，其二次電子發(fā)射系數(shù)變大，逸出功降低， 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 5 發(fā)射性能好，濺射少。霓虹燈電極材料大都使用銅、鐵、鍍鎳鐵等金屬制作的，這些金屬的逸出功較高，電子發(fā)射性能相對較差。如果燈管使用這些純金屬發(fā)射電子勢必造成其陰極壓降大，陰極濺射得快，從而使燈管很快因濺射失效，特別是銅電極濺射得更快。實驗證明，純金屬容易濺散，但在金屬表面氧化一層有益的氧化膜或涂一層其它逸出功較低的金屬或其氧化物，這樣做可以大大降低其逸出功的，提高了電子發(fā)射性能，從而減緩了 陰極濺散，起到了延長燈管壽命的作用。于是人們在制造電極時，大都把電極進行預處理。 常見的霓虹燈變壓器有兩種：漏磁變壓器和電子變壓器。漏磁變壓器既是變壓器，與普通變壓器有同樣的結構，在鐵芯上繞上初級和次級線圈，同樣在鐵芯窗口的中間部位增加了一個普通變壓器所沒有的磁分路，這個磁分路用小的硅鋼片疊合而成，且與鐵芯之間有空氣隙，有意讓鐵芯中的磁通能通過這一分路漏出鐵芯。其作用相當于在變壓器上安裝了一個安全閥，當次級電流增加時，鐵芯中的磁通就會被這磁分路所旁路，只有少數(shù)磁通與次級線圈相聯(lián)系，使次級的感應電動勢減小， 從而使漏磁變壓器獲得了霓虹燈變壓器所需的保持燈管電流不變的特性。實際上，燈管的壽命與電極的性能和結構有著緊密的聯(lián)系著的。漏磁變壓器通過長期的使用和改進，設計及制作工藝都已達到完善和成熟。它的性能可靠，工作穩(wěn)定，被廣泛使用。漏磁式霓虹燈變壓器功率高 450vA ，重量大于 10公斤，雖然具有工作穩(wěn)定可靠，負載能力強 (可帶 1米到 12米霓虹管 )，但是漏磁變壓器需耗費大量的銅和鋼，笨重且價高，安裝困難，而且功率因數(shù)僅為 。在電力資源日益緊張的今大，傳統(tǒng)的漏磁式霓虹燈變壓器正被能低、體積小、重量輕的電子式霓虹燈變 壓器所取代。 電子式霓虹燈變壓器一般 6米的功耗不大于 80W， 12米的功耗不大于 105W，大型霓虹燈工程中能大幅度節(jié)約電力資源，且方便安裝維護，但也有缺點，主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱，其中以可靠性問題最為突出。電子變壓器原理并不復雜，所用之電經(jīng)過整流濾波后得到 3OOV左右的直流電壓，然后通過逆變電路，將直流電轉變?yōu)楦哳l交流電，再經(jīng)升壓變壓器升壓到很高的電壓供霓虹燈啟輝工作電路通常設置有保護電路，以保證霓虹燈管開路或短路等異常情況時電路的安全。用電子技術制成的霓虹燈電子變壓器，在霓虹燈工程中得到廣泛應 用， 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 6 相當大范圍內(nèi)取代了傳統(tǒng)的漏磁變壓器。變壓器通過霓虹燈專用高壓絕緣線、杜美絲與玻璃管內(nèi)電極相連。常見的高壓線有兩種：一是普通高壓線即塑料高壓線，這種高壓線價格便宜，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，安全性較差。另一種是硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強，可靠性好。 高可靠性霓虹燈的設計 針對霓虹燈電子變壓器可靠性差的問題，本文從性價比及可靠性兩方面研究市場上逐漸成為主流的 6到 8米電子式霓虹燈變壓器，主要考慮關鍵部件設計、器件優(yōu)選和易損器件的保護，以期提高可靠 性和性價比。 電子變壓器的線路及工作原理霓虹燈電子變壓器電子線路見圖 23。 圖 23 霓虹燈電子變壓器線路圖 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 7 工作原理為 :220V交流電經(jīng) DlD4整流、 C2和 C3濾波后變成直流電，供給后面的振蕩線路， C2和 C3聯(lián)接點的電壓在 15V左右， R R2穩(wěn)定 155V電壓。 A1是按的保險絲，起短路及大電流保護作用。 R C1消除交流電高頻干擾。振蕩起振線路由 R R C D6和 D7構成， 220V直流電經(jīng) R R6對 C4充電，當 C4電壓上升到某一個值時，觸發(fā)二極管 D7導通，使得三極管 T2基極與發(fā)射極得到正 向偏置電壓而導通，注意 R5的功率要有 2W。振蕩主線路由 T T L L L R8和 R9組成，由于起振線路的觸發(fā)使得 T2導通，一旦 T2導通， C3通過 B初級、 L3 和 T2放電。 LL2和 L3繞在同一個高頻鐵氧體磁芯上，且同名端如圖 1所示，由于有電流流過 L3，L1和 L2上感應電壓使得 T2由導通變?yōu)榻刂?，?T1由截止變?yōu)閷āＲ坏?T1導通，C2通過 T L3和 B的初級放電，此時通過 L3和 B的初級的放電電流的方向與先前正好相反，導致 T1由導通變?yōu)榻刂?，?T2由截止變?yōu)閷ǎ绱酥芏鴱褪迹闺娐樊a(chǎn)生振蕩。 R R9分別是三極管 T T2基極限流保護電阻， D6的作用是把觸發(fā)起振后 C4上依舊存在的充電電壓釋放掉， R10和 C6有保護 T T2三極管和改善波形的作用。 R C D R C R11及 SCR構成過流及開路保護線路， R4是過流電壓取樣電阻， C1的作用是使得保護電路工作可靠， C5可消除干擾信號及開機保護，一旦出現(xiàn)過流，保護線路工作， 單向可控硅 SCR導通，振蕩線路停振不工作，保護 T1T2。保護線路一旦起作用，待故障排除后，重新開機才能恢復正常工作。 ⑴ 功率管的選擇 霓虹燈 電子變壓器出現(xiàn)故障大多數(shù)原因是功率管損壞，功率管的選擇直接關系到霓虹燈電子變壓器的可靠性， 用圖 22線路不同 T1T2功率管帶不同長度霓燈管做比較試驗，結果見表 。表中負載是Ф 12霓虹燈管，全亮電壓 /電流是指霓虹燈電子變壓器剛好使整個負載長度都點亮時的輸入交流電壓 /電流， 而正常亮度電壓 /電流指霓虹燈電子變壓器是整個負載長度都達到正常你正常亮度時的輸入交流電壓 /電流 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 8 表 23(1)不同功率管點亮不同長度霓虹燈燈管比較試驗 T1T2型號 負載長度 全亮電壓 /電流 正常亮度電壓 /電流 240V電流 BUT11A 6M 120V/230mA 150V/270mA 381mA 7M 150V/315mA 170V/325mA 422mA 8M 180V/354mA 200V/387mA 430mA D1403 BU508 6M 105V/230mA 150V/276mA 7M 140V/308mA 180V/326mA 8M 180V/346mA 190V/375mA BU508 7M 150V/284mA 8M 190V/338mA 從表 23(1)可以得到如下結論 :不同的功率管帶負載的能力是不一樣的，隨著負載長度的增加霓虹燈電子變壓器的全亮電壓 /電流及正常亮度電壓 /電流均增加， D140 BU50 BUT11A都具有帶 6到 8米負載的能力，即使 D1403與 BU508混合使用，其全亮及正常亮度電壓 /電流也沒有多大改變， 輸入電壓高達 220V時電子變壓器也能正常工作。 ⑵ 保護線路的設計 保護線路的設計直接影響霓虹燈電子變壓器可靠性。霓虹燈在使用過程中難免會出現(xiàn)燈管破裂、燈頭線脫落、潮濕天氣高壓對地打火等異?，F(xiàn)象，導致電子變壓器電流劇增，功率 管發(fā)熱燒毀。所以保護線路必須在電流大于某閥值時及時工作，保護功率管。試驗中用增加工作電壓的方法模擬增加的異常電流。依然用圖 ，輸出變壓器匝數(shù)為 100/2875，選擇 L1L2匝數(shù)均為 5匝， L3匝數(shù)為 8匝，R8R9阻值均為 ， 8米負載，改變 R7的阻值，在確定的 R7阻值情況下，輸入交流電電壓逐漸增加，觀察記錄起始保護線路工作時的電流，結果見表 。 當R7阻值確定后，起始保護動作僅與工作電流有關，與工作電壓及負載管長沒有關系。 R7阻值越大，起始保護線路電流越大。 R7阻值取 ，此時 8米負載 輸入 電 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 9 壓大于 240V，起始保護電流 500MA， 5分鐘后起保。試驗中發(fā)現(xiàn)不同功率管對 R7取值很不相同，表 BU508 的結果，改用 BUT11A， R7有大的改變。即使同一型號功率管，不同廠家生產(chǎn)的 R7也不同。 表 23（ 2） R7阻值與起始保護電流的關系 R7阻值（ KΩ） 3 4 5 6 8 起始保護電流（ MA） 430 450 465 490 500 515 ⑶ 使用情況 根據(jù)以上討論設計的霓虹燈電子變壓器使用后發(fā)現(xiàn)可靠性明顯增加，即使全天候使用的情況下返修率 已達到能接受的程度，特別是下雨使用時電子變壓器能可靠動作，第二天不下雨又能正常工作，客戶對此也能接收。同時發(fā)現(xiàn)氣溫升高和電子變壓器使用環(huán)境散熱差使得電子變壓器損壞率明顯增加。仔細分析原因是工作電流長時間超過正常值，但又沒有達到起始保護電流，使得功率管溫升過高燒毀。 R7阻值的下降調整可以降低起始保護電流，但會使電子變壓器保護線路過于敏感，影響正常使用。所以在保護線路增加正溫度系數(shù)開關型熱感電阻，當功率管溫升達到居里點時觸發(fā)保護線路工作，從而達到保護功率管的目的。 當然還可以進一步保護功率管，在功率管 CE間反向 并聯(lián) FR107二極管，防止 CE反向擊穿。 C2C3耐壓要到 275V，防止 C2C3擊穿損壞。 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 10 第三章、可編程序控制器簡介（ PLC） PLC 簡介 可編程序控制器 PC（ Programmable Controller）又稱可編程序控制器 PLC（ Programmable Logic Controller），是微機技術與繼電器常規(guī)控制技術相接合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿 足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電器操作維護人員的技能和習慣，擯棄了微機常用的計算機編程語言的表達形式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調試和查錯都很容易。 PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（ PLC、 CAD/CAM、 ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備告訴計數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電 器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電－接觸控制系統(tǒng)在機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業(yè)得到廣泛應用。 PLC的應用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標志之一。 PLC 的結構 PLC 和一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。 PLC 的硬件系統(tǒng)由微處理器 (CPU)、存儲器 (EPROM， ROM)、輸入輸出 (I/O)部件、電源部件、編程器、 I/O 擴展單元和其他外圍設備組成。各部分通過總線 (電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線 )連接而成。其結構簡圖如 下 西安工業(yè)大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)（設計）論文 11 圖 32 PLC 硬件結構圖 PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合，通常可分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)程序是每一個 PLC 成品必須包括的部分，由 PLC 廠家提供，用于控制PLC 本身的運行，系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC 系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。 PLC 的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在 PLC 運行時，CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存 于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪