王文恒

(包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014000)

1 引言

事故照明切換電路設(shè)計(jì)，在正常情況下照明由交流回路380V提供照明，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，由直流220V投入運(yùn)行提供照明。其中電站在交直流切換中都是利用各自連接公共母線實(shí)現(xiàn)可靠供電。本次設(shè)計(jì)為完善切換電路，加入了報(bào)警控制電路，利用這個(gè)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)交直流切換過(guò)程的報(bào)警，使得電站事故照明切換電路更加完善。

2 主要元器件特性

2.1 電阻、電容

電阻是所有電路中使用最多的元件之一。在物理學(xué)中，用電阻來(lái)表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電容(或稱電容量)是表現(xiàn)電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)，可能電荷會(huì)永久存在。

2.2 熔斷器

熔斷器稱為保險(xiǎn)絲，是一種保證電路安全運(yùn)行的電器元件。熔斷器其實(shí)就是一種短路保護(hù)器，廣泛用于配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。

2.3 隔離開關(guān)

隔離開關(guān)是高壓開關(guān)電器中使用最多的一種電器，隔離開關(guān)用于各級(jí)電壓，用作改變電路連接或使線路或設(shè)備與電源隔離。

2.4 電磁繼電器

電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。

2.5 晶體管

晶體管(transistor)是一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其它功能。

2.6 555 定時(shí)器

555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5～16V工作，7555可在 3～18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200 mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。

2.7 計(jì)數(shù)器

計(jì)數(shù)器是一種非常典型應(yīng)用很廣的時(shí)序電路，計(jì)數(shù)器不僅能統(tǒng)計(jì)輸入時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，還能用于分頻，定時(shí)、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等。計(jì)數(shù)器的類型很多，按計(jì)數(shù)器時(shí)鐘脈沖引入方式和觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)序的異同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二－十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器運(yùn)用起來(lái)比較簡(jiǎn)潔方便，結(jié)構(gòu)圖和原理圖也比其它進(jìn)制的簡(jiǎn)單明了，但二進(jìn)制表示一個(gè)數(shù)時(shí)，位數(shù)一般比較長(zhǎng)。十進(jìn)制是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的，不用轉(zhuǎn)換，所以設(shè)計(jì)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器比設(shè)計(jì)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器應(yīng)用廣泛，加法器是以數(shù)據(jù)的累加過(guò)程，對(duì)我們的生活有一個(gè)積極地促進(jìn)作用。

74LS161是可編程中規(guī)模同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其中，Q3、Q2、Q1、Q0 為計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出端，C 為進(jìn)位輸出端，EP，ET為計(jì)數(shù)控制端，LD為預(yù)置數(shù)控制端，D3、D2、D1、D0為預(yù)置數(shù)輸入端，RD為異步置零控制端，CP為計(jì)數(shù)脈沖輸入端。

2.8 數(shù)字顯示譯碼器

在數(shù)字系統(tǒng)中，譯碼器的功能是將一種數(shù)碼變換成另一種數(shù)碼。譯碼器的輸出狀態(tài)是其輸入變量各種組合的結(jié)果。譯碼器的輸出既可以用于驅(qū)動(dòng)或控制系統(tǒng)其他部分，也可驅(qū)動(dòng)顯示器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字、符號(hào)的顯示。顯示譯碼包括驅(qū)動(dòng)液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管(LED)、熒光數(shù)碼管等。數(shù)碼譯碼主要是用來(lái)完成各種碼制之間的轉(zhuǎn)換。例如可用來(lái)完成BCD－十進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)－BCD之間數(shù)制的轉(zhuǎn)換。把所使用的每一種二進(jìn)制代碼狀態(tài)都賦于特定的含義，表示一個(gè)特定的信號(hào)或?qū)ο螅芯幋a。如用四位二進(jìn)制數(shù)的0000～1001這十種狀態(tài)，分別表示0～9這十個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼，稱為8421編碼。反過(guò)來(lái)把代碼的特定含義翻譯出來(lái)，稱為譯碼。

3 事故照明切換電路設(shè)計(jì)

電路如圖1所示，給事故照明負(fù)荷。PV、PA為直流監(jiān)視儀對(duì)于變電站，事故照明正常時(shí)由交流電源供電，當(dāng)交流電源失電時(shí)，經(jīng)事故照明切換裝置自動(dòng)切換為直流電。事故照明切換電路如圖一所示，KV1－KV3為電源監(jiān)視繼電器，當(dāng)交流電源消失時(shí)，KV1－KV3失電，一方面其常開觸點(diǎn)斷開，km1失勵(lì)，斷開交流電源，另一方面其常閉觸點(diǎn)返回閉合，啟動(dòng)接觸器 km2.km2帶電起勵(lì)后常開觸點(diǎn)閉合，同時(shí)啟動(dòng)直流接觸器 k m3，自動(dòng)投入直流電源，供給事故照明負(fù)荷PA、PV為直流監(jiān)視儀。

正常供電時(shí)指示燈HG亮，當(dāng)交流失電時(shí)，指示燈HR亮，k m3得電，k m3的常開觸點(diǎn)閉合 km4線圈得電，km4的常開觸點(diǎn)閉合，報(bào)警器接通，當(dāng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)后，需要人工復(fù)位，按下復(fù)位按鈕SB1，km5得電，km5常開觸點(diǎn)閉合，形成自鎖，km4線圈失電，停止報(bào)警。

圖1 事故照明切換電路

4 電路設(shè)計(jì)的拓展

在本電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，可以再加一部分計(jì)數(shù)顯示電路，即可以把每月或者每年發(fā)生故障的次數(shù)記錄并顯示出來(lái)。所用元器件為計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器等。方法為在事故照明切換電路要提供直流電的220V直流電源處，通過(guò)一個(gè)滑動(dòng)變阻器接計(jì)數(shù)器，然后再連接譯碼器顯示器。

因?yàn)槭M(jìn)制計(jì)數(shù)器的有效狀態(tài)位為10個(gè)，而74LS161的有效狀態(tài)位為16個(gè)，所以用十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)只需要保持10個(gè)狀態(tài)位即可，又因?yàn)?4LS161計(jì)數(shù)器計(jì)到0000或者1111又進(jìn)位標(biāo)志，所以選擇其一進(jìn)行保留，在應(yīng)用同步置數(shù)或者異步清零的方法使其循環(huán)即可。計(jì)算機(jī)在處理各種文字符號(hào)或數(shù)碼時(shí)，必須把這些信息進(jìn)行二進(jìn)制編碼，在編碼時(shí)所使用的第一種二進(jìn)制編碼狀態(tài)都賦予了特定的含義，即表示一個(gè)確定的信號(hào)或者對(duì)象，實(shí)現(xiàn)這種功能的電路叫編碼器，如用于鍵盤的BCD碼，ASCII碼編碼器等。譯碼器可以將輸入代碼的狀態(tài)翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)，以高、低電平的形式在各自的輸出端口送出，以表示其意愿。譯碼器有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端。假如輸入的端個(gè)數(shù)為n，每個(gè)輸出端只能有兩個(gè)狀態(tài)，則輸出端個(gè)數(shù)最多有2n個(gè)。

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