【正文】 學(xué)家，從而有了倫琴發(fā)現(xiàn) x光和湯姆森發(fā)現(xiàn)電子的結(jié)果。而放電管中不同氣壓和不同氣體時(shí)色彩變化，也吸引了科學(xué)家對(duì)它的應(yīng)用進(jìn)行研究。 1893年謬?yán)粘珜?dǎo)把氣體放電的豐富色彩和明亮光線運(yùn)用于照明。 1904年已經(jīng)初步試制出了霓虹燈，它的燈管直徑是 45毫米、長(zhǎng)60米，用次級(jí)電壓為一萬多伏的變電器供電，當(dāng)時(shí)霓虹燈管的電極是石墨制的，管內(nèi)充的是氮?dú)饣蚨趸?，前者發(fā)粉紅色光，后者發(fā)白光。由于這些氣體較活潑，易和電極起化學(xué)反應(yīng)，陰極濺射出來的石墨在玻 璃上形成薄膜，強(qiáng)烈吸收這些氣體，使放電管內(nèi)氣壓很快下降，所以這種霓虹燈壽命很短。為了解決這個(gè)問題，在霓虹燈管上加個(gè)特殊的電磁閥門，一定時(shí)間后往燈管內(nèi)放人一定量氣體。這種燈不僅壽命短、使用不便，而且造價(jià)也高，所以很難推廣。 1907 年克勞特和林德發(fā)明了利用液態(tài)空氣分餾提取惰性氣體的新方法，使惰性氣體的工業(yè)生產(chǎn)成為可能。 1910 年法國科學(xué)家克勞特將各種惰性氣體代替原來的活潑氣體，充入霓虹燈管，改變了霓虹燈內(nèi)充的氣體成分，從而大大減慢了氣體在燈管內(nèi)消耗的速度，為實(shí)用的霓虹燈打下基礎(chǔ)。 1910 年世界上第一支商業(yè)性霓 虹燈在巴黎的皇宮大廈作照明裝飾獲得成功。同時(shí)惰性氣休的應(yīng)用也豐富了霓虹燈的色彩，使它具有藝術(shù)性、裝飾性的效果。在燈的家族中獨(dú)樹一幟，占其特殊地位。這是霓虹燈發(fā)展歷史上一項(xiàng)重大突破，從此霓虹燈止式誕生?？藙谔赜?1915 年獲得霓虹燈發(fā)明專利。此后霓虹燈的優(yōu)越性被充分認(rèn)識(shí)，于上個(gè)世紀(jì)二十年代在世界各地得到迅速發(fā)展。 此時(shí)的霓虹燈都是采用無色玻璃管制作，利用輝光放電正柱區(qū)的輝光作光源，充入氣體的種類決定了燈的顏色。表 11給出了填充氣體正柱區(qū)內(nèi)的顏色特征。 表 11 正柱區(qū)內(nèi)填充氣體的放電顏色 氣體名稱 氦 氖 氬 氪 氙 化學(xué)符號(hào) He Ne Ar Kr Xe 發(fā)光顏色 黃 紅 藍(lán) 紫 鮮藍(lán) 發(fā)現(xiàn)時(shí)間 1868 1898 1893 1890 1900 這種霓虹燈的原理較為簡(jiǎn)單，有許多缺點(diǎn) :第一，彩不夠豐富。透明玻璃管霓虹燈的燈色完全由填充氣體決定。若所要求的色彩沒有氣體與之對(duì)應(yīng)，就無法得到這種色彩，色彩種類受到很大限制。第二，有些色彩要求的填充氣體制各復(fù)雜，成本很高，導(dǎo)致霓虹燈價(jià)格昂貴，無法普及應(yīng)用。第三，為了豐富透明玻璃管霓虹燈的色彩常采用在玻璃管壁上涂敷其它色彩的方法。這種方法雖改善了其色彩選擇范圍，但 降低了光效，浪費(fèi)能源。第四，制造透明玻璃管霓虹燈過程當(dāng)中除氣、充氣工藝比較復(fù)雜，霓虹燈成品率 基于 PLC 控制的霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng) 4 低。 二次世界大戰(zhàn)前夕，人們?cè)诠庵掳l(fā)光的研究中有了新的突破。一種能用紫外輻射激發(fā)而發(fā)可見光的熒光粉被制造出來。它能利用汞蒸氣放電輻射出的紫外線，激發(fā)出數(shù)十種不同顏色的可見光，其色彩大大豐富，便霓虹燈的裝飾照明作用得到很大提高。同時(shí)熒光粉的使用提高了燈的光效，降低了燈的成本。制作工藝也簡(jiǎn)化了，所以得以大量推廣應(yīng)用。近年來發(fā)展起來的三基色熒光粉采用不同的熒光粉配比，可調(diào)節(jié)白光的色溫和霓虹燈的光色，為霓虹燈的應(yīng)用開辟了一個(gè) 新階段。 人們還在研究各種新型霓虹燈及配套裝置。近年來，在電光源學(xué)科研究中，逐步出現(xiàn)了個(gè)邊緣學(xué)科，即燈用電子學(xué)。這一新學(xué)科的形成給電光源技術(shù)、工藝帶來了重大的突破，從深度和廣度兩個(gè)方面促進(jìn)著電光源的發(fā)展。目前，己出現(xiàn)的電子鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器、電子啟輝器和電子變壓器等新的電子部件，成功應(yīng)用于光源產(chǎn)品中。新型的電子部件與霓虹燈相結(jié)合的產(chǎn)物 :霓虹燈電子變壓器、掃描式霓虹燈控制器和變色霓虹燈等新產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。而在這些新的電子部件中，尤以電子變壓器特別引起霓虹燈行業(yè)的關(guān)注和歡迎。霓虹燈長(zhǎng)期沿用的 漏磁變壓器，性能穩(wěn)定可靠，制造也已日趨成熟，但它還存在一些明顯的缺點(diǎn)。如它的體積較大因而顯得笨重，一臺(tái)規(guī)格 45OVA 的漏磁變壓器重量達(dá) 1OKg，功率大，功率因素低，造價(jià)高，耗材多，在安裝、使用和維修上不方便。 新型電子變壓器的研究正是針對(duì)這些缺點(diǎn)，經(jīng)過科技人員的長(zhǎng)期努力，終于實(shí)現(xiàn)了每個(gè)可帶 68m長(zhǎng)的霓虹燈的電子變壓器，其價(jià)格僅為 30元左右，從而實(shí)現(xiàn)電子變壓器實(shí)際應(yīng)用于霓虹燈技術(shù)中。節(jié)能電子變壓器具有重量輕，節(jié)電、功率因數(shù)高、維修和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因此目前在美國已大量被推廣使用。我國特別是在廣州、北京和上海 地區(qū)，節(jié)能型型電子變壓器研制也十分活躍，應(yīng)用日趨廣泛。但作為一種新型電子器件的發(fā)展，它還存在不夠成熟的地方，迫切需要進(jìn)一步完善，例如對(duì)燈管負(fù)載變化的適應(yīng)性，電磁干擾的克服，工藝的成熟和性能的穩(wěn)定等。正因?yàn)檫@個(gè)原因，在歐洲和亞洲大多數(shù)國家的霓虹燈都依然使用電感式漏磁變壓器。國內(nèi)外為了推廠和改善節(jié)能電子型變壓器質(zhì)量，由國際照明委員會(huì) (CIE)，國際電工委員會(huì) (IEC)，德國的工業(yè)電器質(zhì)量委員會(huì) (TUV)，和中國照明學(xué)會(huì) (CIES)都制定出節(jié)能電子變壓器質(zhì)量的推薦標(biāo)準(zhǔn)，相信隨著研究工作的深入和電子元件加工工業(yè)的進(jìn) 步，克服現(xiàn)有不足之處的電子變壓器一定會(huì)在霓虹燈行業(yè)中占主導(dǎo)地位，這一發(fā)展趨勢(shì)己成為霓虹燈科技人員的共識(shí)。 一些特殊效果變壓器為霓虹燈提供了激動(dòng)人心和不同尋常的活力和靈活性，也代表霓虹燈品種的發(fā)展趨勢(shì)。它們是 : （ 1）書寫式霓虹幻變壓器 一些電子變壓器具有調(diào)光功能，與控制信號(hào)如音樂信號(hào)連接在起來，能創(chuàng)造出脈沖效果，允許連續(xù)的增強(qiáng)或減弱，產(chǎn)生所謂書寫效果，即本文研究的變壓器。而書寫變壓器也有資料上稱為呼吸式霓虹燈變壓器。光可以在發(fā)光管的一端出現(xiàn)，流到發(fā)光管的另一端，還能再返回。 （ 2）變色霓紅燈 畢業(yè)論文 5 還有一種 顏色 轉(zhuǎn)換霓虹燈變壓器使用于特殊的發(fā)光管，有選擇地激活管中某種氣體，產(chǎn)生連續(xù)、不同顏色的交替變換，產(chǎn)生單管變色效果。變色霓虹燈管由 70年代后期日本的青野正明等人首先提出了變色氣體放電概念，自此以后有許多科技人員進(jìn)行深入的研究 .1988年東南大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里采用鋸齒波電壓激勵(lì) 63mm長(zhǎng)的放電管初步觀察到了放電管的變色現(xiàn)象。 1992年，日本科技人員在第六屆國際電光源技研討會(huì)上，發(fā)表了可變光色的放電燈論文，并在會(huì)上展示了樣品。變色霓虹燈管的出現(xiàn)和發(fā)展，受到人們的重視和歡迎，隨著電子技術(shù)和氣體放電研究的深入，這種變色霓虹燈 技術(shù)會(huì)日趨成熟，并有可能得到越來越廣泛的應(yīng)用。 （ 3）單電極、無電極變壓器霓虹燈 單電極霓虹燈它只有一個(gè)電極，體積小、亮度低，常用于雕塑作品和精選建筑物背景，效果很好。還有一種無電極霓虹燈，因?yàn)闊o極氣體高頻放電燈具有高光效、長(zhǎng)壽命、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，制造過程中的電極加工、處理和封排全部簡(jiǎn)化，同時(shí)把傳統(tǒng)霓虹燈所需的芯柱電極、引線、玻璃套、絕熱片和支撐架全部革除，它可使霓虹燈的壽命得到極大的提高，甚至達(dá)到 6 一 8 萬小時(shí) （ 4）低壓電子霓虹燈 一種低壓電子霓虹燈也引人注意，這種霓虹燈區(qū)別于高壓電子霓虹燈，既安全不易觸電 著火，還可采用無汞工藝來加以制作，從而不會(huì)傷害人體健康或污染周圍環(huán)境，還具有功耗低、省電、耐用以及掃描功能。因而這類低壓電子霓虹燈已引起了世界各國霓虹燈行業(yè)的關(guān)注，并已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)十種的產(chǎn)品。 還有光纖霓虹燈、彩虹霓虹燈等等。相信不久的將來，還會(huì)有各種新的霓虹燈產(chǎn)品涌現(xiàn)，豐富、美化我們的生活。 另外人們正在不斷研究霓虹燈的新用途，藝術(shù)家也積極地投入這項(xiàng)工作，讓霓虹燈技術(shù)與藝術(shù)的結(jié)合得愈來愈緊密，在建筑業(yè)霓虹燈的造型使建筑物在晚間旱現(xiàn)出比白大更美的魅力，它能構(gòu)劃出建筑物新的風(fēng)格，使建筑物色彩艷麗、栩栩如生，更好 地吸引人們的注意力。購物中心和娛樂場(chǎng)所常常大量使用霓虹燈進(jìn)行的內(nèi)部裝飾，用具體或抽象的霓虹燈圖案，單獨(dú)或與其它手段合用，實(shí)現(xiàn)功能與藝術(shù)的完美結(jié)合。 PLC的性能指標(biāo) 為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較， PLC 機(jī)有以下特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 （ 1）工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求：平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)，故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： 1）偶發(fā)性故障。 由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部 件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì) PLC 而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。 2）永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。 如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC 在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影 基于 PLC 控制的霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng) 6 響的后果限制在最小范圍，使 PLC 在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在 PLC 上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低 PLC 的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各 PLC 的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方 面采取了多種措施，使 PLC 除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使 PLC 具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。 （ 2）通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 PLC 品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變 PLC 的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此， PLC 除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。 （ 3）功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序 控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。 （ 4）編程簡(jiǎn)單，容易掌握 目前，大多數(shù) PLC 仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀 PLC 的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供 了功能圖、語句表等編程語言。 PLC 在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（ PLC 內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 （ 5）減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量 由于 PLC 采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)， PLC 的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于 PLC 的低 故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 （ 6）體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于 PLC 的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的 F1型 PLC為例：其外型尺寸僅為 305 110 110mm，重量 ，功耗小于 25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司的FX 系列 PLC，與其超小型品種 F1 系列相比：面積為 47%,體積為 36%，在系統(tǒng)的配置 上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá) 24～ 128 點(diǎn)。 （ 7） 從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理，是從下往上的。 畢業(yè)論文 7 （ 8） 可用一臺(tái) PC 機(jī)為主站，多臺(tái)同型 PLC 為從站。也可一臺(tái) PLC 為主站，多臺(tái)同型 PLC 為從站，構(gòu)成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。這比用 PC 機(jī)作主站方便之處是：有用戶編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型 PLC也兼有閉環(huán)控制功能。 PLC的工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程 序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)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(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃