广播的系统节电控制改进.doc

广播系统节电控制的改进浙江省江山中学 何飞雄 内容摘要上海某公司早期生产的ATM40C智能广播管理系统，由于没有考虑到后续设备的自动定时开关和节电问题，因而存在系统设备自动化程度低，电能浪费现象严重，设备的安全性不好等问题。我通过在该系统的外部增加二只微电脑时控开关和一些简单的电子器件，形成一个控制音频功放电源开关的子系统，通过编写一些简单的控制程序，便可以对原广播系统中所有音频功率放大器实行定时开关，使所有音频功放仅在打铃点前后的较短时间段内通电工作，而在其它时间段则处于关机状态，这样便可达到节约用电、延长设备使用寿命、降低运行费用的目的，虽然所化的费用极省，而产生的整体效果却相当显著。 关键词控制器，时控开关，开关程序，音频功放江山中学校园广播选用的是上海某公司生产的ATM40C智能广播管理系统。上下课的铃声也由该系统控制播放，由电脑播放软件定时驱动声卡产生音乐铃声的音源，再经过音频功率放大器将此音源放大后推动各个教室和寝室里的音箱以及室外音箱发音，来提示师生上下课的时间。由于我校规模大、范围广，需要打铃的区域多，配备的音箱数量也相当多。现有草坪音箱102只，壁挂式音箱108只，大功率室外铝合金音柱10只。这些音箱需要按年级和楼层分段进行控制，还要按区域分片进行控制，由此而配备的音频功率放大器多达四十余台。为避免四十多台音频功率放大器同时开机产生瞬间大电流而引起断路器跳闸停电现象，原广播系统设计时已经为音频功率放大器按组配备了时序电源控制器，通过时顺电源控制器来控制音频功率放大器的电源，所有音频功率放大器的电源分别由五台时序电源控制器控制。一、原设备存在的问题由于当时技术条件的限制，我校的这套校园广播管理系统在设备配置时该设备的生产商还没有自动定时控制音频功放电源开关的技术能力，致使这套广播设备现在只能是全天候地开着，这对节约用电和设备的安全运行都相当不利。每台音频功放在待机期间的耗电功率为50瓦，40多台音频功放每天的待机损耗就需耗费50多度电，每个月就要白白浪费1500多度电，长年累月是一笔不小的开支。特别是在夏秋季节，环境气温特别高，这些设备整天开着会造成机身温度剧增，从而引起内部元器件的迅速老化，因此在这段时间设备出现故障的几率比平常要高得多；每年到了这个季节，广播室由于通风不好本来就热，加上这么多设备待机产生的热量，广播室里的温度就更高了，根本无法靠自然通风来实现散热，需要一直开着空调才能保证电脑广播主机的正常工作，耗电量因此会增加很多，运行成本显得特别高。由于铃声是按作息时间表定时响的，每次持续时间才几十秒钟，因此配备一种可以编程控制的开关来控制时序电源控制器，从节约用电和降低设备运行成本方面上考虑是十分必要的。二、改进的原理与优点2007年10月，经与生产这套广播管理系统的生产商联系，购买了一块与之相配套的控制输出卡，来控制时序电源控制器。按照说明书要求将该卡安装在控制广播系统的电脑主机上，逐条编制好开关程序，结果出现了只能开机不能关机的现象，达不到自动开关音频功放电源的要求；每个打铃点要分别编写开电源和关电源两条控制程序，没有单独分页，只能与打铃程序写在同一个页面上，极容易与原打铃的时间控制程序产生混淆，给铃声设定和作息时间修改增添了许多麻烦，并很容易出现差错，实现起来很不方便。而且，价格还比较贵，硬件的质量还没完全过关，还会影响原电脑广播管理系统的正常工作。因此，通过广播管理系统内部来控制时序电源控制器的做法是不可取的，得寻求通过可编程开关从外部来控制时序电源控制器的新方法。从外部来控制时序电源控制器有两种方法，一种方法是增加一台586型台式电脑，用VB编写一套定时开关程序，通过电脑串口来控制时序电源控制器，从而达到定时开关音频功放电源的目的。这样虽然可以达到定时开关音频功放电源的要求，但实现起来比较麻烦，增加电脑还要有所投入，电脑主机和显示器也相当耗电，产生的整体效果不是很理想。另外一种方法是用KG316T可编程微电脑时控开关来控制时序电源控制器，每只KG316T微电脑时控开关价格仅为50元，耗电功率仅4瓦，可操作性很强，采用这种方法相当理想。KG316T型微电脑时控开关，能通过编程来控制其输出电源，再用电源变换器将微电脑时控开关输出的交流电变换成直流电，以此直流电压来控制时序电源控制器的开关。每只微电脑时控开关能够按照事先编好的时间顺序和长短按日循环输出十个时段的交流电源，控制方式相当灵活，操作起来也非常简单，时间也相当精确，极容易实现与电脑广播自动播放系统的同步运行。虽然每只“微电脑时控开关”每天仅能控制输出十个时间段的交流电源，但将几只时控开关并联使用便可以在一天之中输出几十个时间段的交流电源，完全能够满足定时控制音频功放电源的要求，达到节约用电的目的，而且该控制器与电脑广播系统是独立的，对广播系统的运行不会产生任何影响。以作息时间表上的时间为基准，对KG316T型微电脑时控开关进行编程，每次打铃时，由微电脑时控开关提前1分钟接通220V交流电源，通过电源变换器将该交流电变换成24V的直流电，时序电源控制器获得24V的启动电压后便会逐台延时接通音频功放的电源，使音频功放迅速进入工作状态。打铃结束后，微电脑时控开关再延时1分钟关闭其输出的交流电，时序电源控制器失去24V的直流电后就立即逐台关闭音频功放的电源。通过微电脑时控开关的这一控制，所有音频功放仅在打铃点前后的较短时间段内通电工作，而在其它时间内则将所有音频功放由待机状态转变为关机状态，这样所有音频功放在待机状态消耗的电能就被节省下来了，达到了节约用电、延长设备使用寿命、降低运行费用的目的。其控制器流程图如下: 微电脑时控开关2时序电源控制器220V交流电微电脑时控开关1电源变换220VAC/24VDC音频功率放大器1音频功率放大器2音频功率放大器10 三、安装过程与要领1零件与材料KG316T型微电脑时控开关(额定电压220VAC)2只，20瓦220V/24VDC电源变换器 1只，环氧玻璃布板(200*250*4mm)一块，插头、导线、螺钉若干等。2安装过程与要领将两只微电脑时控开关用螺钉固定在绝缘板上，并分别将其输入端和输出端用导线按极性并联，时控开关的两个输入端按极性配接带有三芯插头的电源线（不接地线），以方便接插220V的交流电源。时控开关的输出端与电源变换器的输入端相连，电源变换器的两个输出端用导线与时序电源控制器的24V控制输入端口相接（注意电源的极性，正负极不能接反，所有时序电源控制器的控制输入端口用导线相互并联）。这样微电脑时控开关一有电源输出，时序电源控制器就能获得24V的直流启动电源，实现对音频功放的电源控制。四、定时设置操作要领对照我校的作息时间表，每天播放音乐铃声三十几次，将前一节下课与后一节上课之间的10分钟时间归并为一个时间段进行控制，这样每天音频功放开关的次数会成倍减少，经过调整每天音频功放电源开关的总次数为二十段2次。只需将两只微电脑时控开关并联使用，通过编程让他们按照打铃要求输出二十个时间段的电源就能满足自动定时控制音频功放电源开关的要求。在设置微电脑时控开关时，要根据学校作息时间表上的实际时间，编排好音频功放电源的开关时间表。编排时，尽可能将两次挨得较近的铃声归并为一个时间段进行控制，本着既要缩短音频功放待机时间又要减少开关次数的原则；按照在打铃前一分钟接通功放电源，打铃结束延时一分钟切断电源的要求，合理编排好功放电源的开关时间表。然后就可以按照功放电源的开关时间表，并依照下列顺序进行设置微电脑时控开关的开关时间： 1先检查时钟显示是否与当前时间一致，如需重新校准，在按住“时钟”键的同时，分别按住“校星期”、“校时”、“校分”键，将时钟调到当前准确时间。 2按一下“定时”键，显示屏左下方出现“1开”字样（表示第一次开启时间）。然后按“校星期”选择六天工作制、五天工作制、三天工作制、每日相同、每日不同等工作模式，再按“校时”、“校分”键，输入所需开启的时间。 3再按一下“定时”键，显示屏左下方出现“1关”字样（表示第一次关闭时间），再按“校星期”、“校时”、“校分”键，输入所需关闭的日期（注意：关的日期一定要与开的日期相对应）和时间。 4继续按动“定时”键，显示屏左下方将依次显示“2开、2关、3开、3关、10开、10关”，参考步骤2、3设置以后各次开关时间。 5如果每天不需设置10组开关，则必须按“取消/恢复”键，将多余各组的时间消除，使其在显示屏上显示“：”图样（不是00：00）。6定时设置完毕后，应按“定时”键检查各次定时设定情况是否与实际情况一致，若不一致，请按校时、校分、校星期进行调整或重新设定。7检查完毕后，应按“时钟”键，使显示屏显示当前时间。8按“自动/手动”键，将显示屏下方的“”符号调到“自动”位置，此时，时控开关才能根据所设定的时间自动开、关电路。如在使用过程中需要临时开、关电路，则只需按“自动/手动”键将“”符号调到相应的“开”或“关”的位置。例：某电器需每天19：00通电，次日08：00断电。A按照步骤1、2，使显示屏显示如图1a所示。B按照步骤3，使显示屏显示如图1b所示。C按照步骤5，使以后各级“2开、2关、10开、10关”的时间在显示屏上显示为“：”。D重复按“定时”键，检查各组开关时间是否与要求的一样，如不正确，还应重复A-C。E按照步骤8，将“”符号调到“自动”位置。一 二 三 四 五 六 日 8001关 一 二 三 四 五 六 日 19001开 图1b图1a五、有关故障分析 1如果本开关某一天该开的时间没开，或者开了以后到关的时间还没关，那可能是因为作定时设置的“星期”没调对，请按照“定时设置”中介绍的方法检查或重调。 2如果确认“开启”和“关闭”时间调得完全正确，但是本开关在不该开的时间开了起来，或者不该关的时候被关掉，那可能是因为多余的几组开关时间没有消除，请参照“定时设置”中介绍的方法消除（注意：开关时间显示“：”才表示消除，不要以为“00：00”表示消除）。3如果以上两条全部正确，而本开关仍然动作不正常，有可能是“自动/手动”键被人为动作，检查“开、自动、关”的标志“”，将其调到当前时间所处的状态，再调回到自动位置。六、效果功能与拓展按照这个方案，对我校广播室的40多台音频功率放大器进行定时控制。由于微电脑时控开关的时间精度非常高，没有出现音频功放与电脑主机时间不同步的现象，倒是智能广播系统电脑主机上的时间略有偏快，需要定期对其进行矫正。经过这样控制以后，每天接通音频功放电源的总时间为210分钟，比改装前的全天候开机状态节省了20.5小时的待机损耗。经过我校党委书记王彦老师初步测算，每天可以节约50度电，夏季节省的电量可以达到80度/天，一年可以为学校节省近一万元的电费，并降低了广播室温度，延长了设备的使用寿命。自改进广播室音频功放电源自动开关控制半年多来,设备的运行状况一直很正常，没有出现设备损坏现象。在这个方案实施前，每次经过广播室，在十米之外就能听到音频功放上发出“嗡嗡”的风扇声，现在经过广播室却非常的寂静。整套功放电源控制器(连机箱)的材料成本不到150元，所用的器件数量相当少，控制流程相当简单，关键是对KG316T型微电脑时控开关在运用上的创新。微电脑时控开关的时间设定、器件的组装均由学