關于職業學校實驗室電源控制的改造方案

賴珍明

（漢陰縣職教中心陜西安康725100）

關于職業學校實驗室電源控制的改造方案

賴珍明

（漢陰縣職教中心陜西安康725100）

根據實踐經驗，本文對實驗室的電源控制提出了改造方案——利用PT2262/2272編解碼芯片及單片機制作成一對多的無線遙控。既有工作原理框圖，也有詳盡的電路圖，詳細分析了電路的工作原理和控制特點，并對電路的拓展應用提出了自己的見解。

職業學校；實驗室；電源控制；編碼；解碼；無線遙控

目前，各類學校的很多實驗室要使用220V以上的強電，而現有的實驗臺大多存在安全隱患，有教師控制不便、操控管理難度大、教學效率低等諸多弊端。

職業學校的電工電子實訓室及其他學校的物理、化學、生物實驗室，直接將強電引入實驗臺，以便于學生實踐操作。為此，多數學校購買了成套的豪華實驗臺，教師控制臺一般通過五芯線和組合開關來實現學生實驗臺電源的點對點控制。這種實訓實驗設備在使用中存在著很大的安全隱患。上課時，教師如果一開始就給學生實驗臺供電，漏電保護器難以保證安全，使用不當輕則損壞設備，嚴重的可能危及學生安全。因此，大多數教師在講授時都切斷學生實驗臺的電源，當學生連好電路經教師檢查無誤才給學生實驗臺供電。可是，當教師指導學生人數較多時，則難以全面監管，存在安全隱患；即使學生遵守紀律，教師也不得不頻繁往返于學生實驗臺和總控臺之間，增加了教師的工作負擔，降低了工作效率。

圖1 控制電路原理圖

改造方案

目前，有些學校的電工實驗室總控配電柜是多路互鎖控制的，利用交流接觸器和中間繼電器組成12位互鎖（控制電路原理如圖1），安裝在一個加鎖的機柜里。每次只接通一座實驗臺的電源，學生電路連接正常，經教師檢查無誤后，才給指定的實驗臺供電測試，其他組就會因互鎖而自動切斷電源，有效地減少了安全事故的發生。實驗結束及時關斷電源，防止學生錯誤操作引發事故。可是教師每檢查完一組，就得回到講臺給學生供電，實驗完還得回到講臺關斷電源，中途出現故障也得去講臺處操作控制，教師必須不停地往來于控制臺和學生實驗臺之間，操作很不方便。而且這種配電柜需要很多的交流接觸器和中間繼電器，布線復雜，檢修困難，總造價在5000元人民幣以上。如果實驗臺數過多，這種方案就會因為電路過于復雜、造價高、維護困難而失去優勢，不得不放棄。

筆者對部分學校的設備進行調研，查閱了大量資料，對現有的實驗室的強電控制提出合理的改造方案，并組織中職學生動手實踐，對學校的實訓室進行了無線遙控的改造，采用了利用PT2262/2272實現設備遙控的方案。

PT2262/2272是臺灣某公司生產的一種以CMOS工藝制造的低功耗、低價位通用編/解碼電路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三態地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441組地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數據端管腳，設定的地址碼、數據碼和同步碼從17腳串行輸出，信號送至無線發射模塊的數據端，以調頻信號從天線發射出去。無線接收模塊接收到信號后，解調出的數據信號送至解碼芯片PT2272M的14引腳（DIN），其地址碼與2272M的地址碼經過兩次比較核對一致后，VT腳（17腳）才輸出高電平，與此同時，相應的數據腳（D0—D6）翻轉。數據腳輸出的電平信號通過三極管控制繼電器或可控硅，最終控制交流接觸器的動作。電路原理見圖2。

圖2 電路原理圖

工作原理

發射電路（見圖3）用51單片機控制地址碼和數據碼。遙控器上12個鍵0～9、power、hold，按下第一個數字鍵后兩秒內再按下第二個數字鍵，單片機就會從P0口輸出這個兩位數的二進制代碼，該代碼被送至PT2262的地址腳（A0～A7）。如果第一個按鍵按下2秒后沒有按下第二個鍵，就按照一位數輸出八位二進制代碼。在輸出地址碼的同時，從P2.0到P2.3輸出0011（這四位每次都不變）。如果在2秒內連續兩次按下Power鍵，就會從P0口輸出11111111，以便控制實驗室的總電源，使整個實驗室的電源復位。兩秒內連續按兩次Hold鍵，可以鎖定鍵盤。這時候按下任何鍵都無效，只有再次連按兩次Hold才能解鎖，可有效防止誤操作。

圖3 發射電路圖

學生實驗臺接收電路（見圖4）的PT2272M芯片的地址腳（A0～A7）在安裝前就已經分別設置好，依次為00D—99D，與實驗臺的十進制編號一致。當遙控器按下某座實驗臺的編號時，就會發射出對應的編碼，所有的實驗臺接收到信號后，只有地址碼與遙控器輸出的地址碼一致的實驗臺PT2272M芯片的數據腳D0才會輸出信號，并將此信號鎖存，從而推動繼電器或接觸器動作（閉合或者斷開），當再次按下遙控器的同一組數字鍵，D0口信號翻轉，繼電器動作（斷開或閉合），從而實現控制。

圖4 學生實驗臺接收電路圖

優點

第一，安全，操作方便。教師上課輔導時，只需拿著遙控器，根據需要隨時隨地接通或者切斷學生實驗臺的電源乃至總電源，而不必往返于學生實驗臺和總控臺之間，減輕了教師的工作強度，提高了課堂教學效率。同時，對于突發事件還可以及時遙控關斷電源，響應時間在3秒以內，減少了惡性事故的發生。本方案中的控制電路在實驗臺內部，工作回路線路不長，因此，可以減少路端損失，控制大功率負載。

第二，性能穩定。方案中由于采用了51單片機軟件編碼、解碼鎖存電路和接觸器控制電路，前級主要部件全部是數字電路，穩定性高，抗干擾能力強，不會產生誤動作。而后級則用小型繼電器控制交流接觸器，用交流接觸器控制三相交流電，強電和弱電有很好的隔離，也可避免停電后恢復供電的錯誤自啟動。

第三，造價低廉。這種遙控裝置的元器件都是很常見的，遙控器可以利用淘汰的彩電遙控器改造，電路板可用洞洞板自行焊接，程序則可以利用學校的單片機實訓室自行編制燒錄，遙控器的造價不足30元。而解碼接收電路就更為簡單，繼電器可以使用5V的，也可用可控硅來控制三相交流接觸器，制作也很容易。包含交流接觸器每座實驗臺的控制電路也不到50元。而每座實驗臺可以節省下原有的控制設備及布線，這樣，實際上每座實驗臺的改造費用可以在20元以內。

第四，改造、維護方便。本方案既適用于生產廠家對產品進行升級，又適用于學校自行改造。可以直接在每座學生實驗臺內部加裝遙控接收裝置，教室只需安裝一個總電源開關，而這個總電源開關也是可以實現遙控的，可實現意外事故發生時立即切斷整個教室供電。經過改造，從總電源到學生實驗臺的布線就變得很簡單，只需要一根五芯線從前排走到后排，每個實驗臺并聯就可以了。無論是安裝，還是日后的檢修都變得簡單、明了。

拓展使用

第一，本方案不僅適用于實驗室的電源控制，也可以對其他多臺使用強電的設備進行有效的控制，如計算機房、路燈、校園播音、抽水、噴灌、澆花、電動門等設備，可提高工作效率。

第二，筆者經過數十次的實驗，發現PT2262/2272不僅可以實現無線編/解碼，而且可以用于有線控制。于是，筆者將上述方案中的無線發射接收模塊去掉，換之以導線直連，實現單鍵有線控制，以實現對無線信號覆蓋不良設備的控制。這樣的遙控系統可以實現用兩根細導線（如網線）實現多路電器的遠距離控制，電流的消耗也是很小的。筆者用300m導線做過實驗，無需放大信號，依然可以有效控制遠端的電器。經過這樣的改造，可實現對大型演播廳的電氣設備、整個教學樓的電鈴、路燈等電器的點對點控制，提高了工作效率。

第三，本方案通過按鍵動作，用單片機編碼來實現控制信號的發出，若進一步改造，利用辦公電腦與相應的并口串口控制軟件，從計算機輸出高低電平作為控制信號，就可以實現智能化控制。筆者曾經嘗試利用下載的一款“家電控制”軟件來控制播音設備的定時播音，只花了不到200元錢就把原有的舊設備改造好，其功能并不亞于市場上數萬元的校園播音系統。當然，如果擅長計算機編程的話，還可以利用Internet實現遠程控制，或者加上傳感器，就可在其他領域發揮更大的作用。

[1]宋澤清.無線發射、接收篇[J].無線電，2009（3）.

[2]門宏.數字信號的發射與接收[J].無線電，2009（5）.

[3]高曉，劉遠明.火炬接力遙控車的制作[J].電子制作，2011（2）.

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G718

A

1672-5727（2012）08-0134-02

賴珍明（1972—），男，陜西漢陰人，陜西省漢陰縣職教中心教師，中學一級教師，中職教學部主任，研究方向為中職教育教學管理及中職電子類專業建設。