遥控式升降旋转电视机架设计研究

徐良雄，欧阳全会，徐炎炎

XU Liang-xiong, OUYANG Quan-hui, XU Yan-yan

（武汉交通职业学院 机电工程系，武汉 430065）

0 引言

随着社会经济的发展，电视机已经走入了医院病房，大型会议中心乃至老百姓家庭的千家万户，它已然成为了人们获取信息、了解社会和享受生活的最佳依赖品，人们也越来越离不开电视。然而，人们在长时间观看电视节目的过程中，往往会出现由于视觉高度和角度不当引起视觉疲劳、眼睛干涩等问题。本文设计了一款电视机架，可以通过遥控装置很方便的改变电视在竖直方向的高度和机架总成在水平方向的旋转，使我们能够更加健康舒适的享受生活。

1 电视机架系统描述

1.1 性能指标

电视机架立柱实现无极升降。立柱升降行程为300mm，最大高度可达到830mm，最低高度达到530mm，加上轮子和顶上电视支架的高度，电视正中心高度达到100cm～130cm的高度，水平视线刚好适合人们的坐姿要求。支架总成的旋转速度在 10度 /秒，水平旋转角度 360°[1～4]。

1.2 机械装置系统[5～7]

1.2.1 升降部分

采用电动升降立柱，升降器主要是由电机、丝杠螺母、推杆、导套和电路控制装置组成的一种新型直线升降执行机构组成。电动机转动，通过涡轮蜗杆改变旋转的空间方向，将涡轮蜗杆的水平旋转方向转变为丝杆螺母副的上下移动方向，实现立柱上下运动的功能。丝杆螺母具有自锁功能，可以使立柱在行程中的任意位置停止，实现立柱的无极升降。电视机架高度可在100cm～130cm之间变动。

1.2.2 旋转部分

采用减速电机和一对齿轮带动上面支架总成旋转，选用2.5r/min的同步电机，经过齿数为33和57的两齿轮来带动支架旋转，最终上部支架总成的旋转速度在10度/秒。齿轮轴的支撑下端采用推力轴承，可承受更大的轴向重量，推力轴承的上圈安装带套筒的从动直齿轮，该齿轮与DVD盒固结用来保证上部支架的稳定。在套筒中安装一个深沟球轴承，以使齿轮的转动灵活，并保证支撑的刚度和稳定，使支架不易倾斜而且容易转动。

1.2.3 支架部分

电视机的翻转支架由四个铰链和四根支撑杆形成两组四杆机构，只要让中间连杆向内旋转即可完成由竖直悬挂电视支架转换成水平平放电视支架的平面。

图1 电视机架总体设计图

图2 电视机架总装配图

电视机架总体设计如图1所示，总装配图设计如图2所示。

2 电视机架控制系统构成[8,9]

电视机架立柱升降部分和支架总成旋转部分都是由电机驱动开始，带动机械部分分别实现升降和旋转功能。电机的控制系统设计如下。

采用M4无线点触式四路收发器成品模块，结合数字逻辑电路和三极管开关电路，直接驱动左右转向及升降电机M2、M1。收发器接收模块直接与接线端子HDR1X5连接，与74LS86异或门和74LS00与非门结合，再经反相器74LS04后用三极管8050构成的开关电路驱动四个继电器J2—J5，J2—J5的常开触点使电动机M2、M1通电分别作正反转动。数字逻辑电路74LS系列芯片保证了M2、M1分别具有互锁功能，防止升降电机M1、左右旋转电机M2正反转同时工作，出现烧毁电源的错误。电源电路由市电经变压器变压后通过全桥整流后得到直流，再由LC电路滤波，最后由三端稳压模块W7812和W7805稳压输出稳定的直流电，分别供电给继电器J2—J5和74LS系列芯片。电路设计如图3所示。

电视机架控制系统电路工作过程如下。

由于M4无线点触式四路收发器模块和遥控器发射模块的四路电路工作原理一样，本文以A按钮为例对其工作过程作一介绍。当按下A后，遥控器发射模块发射信号，接收模块接受信号后HDR1X5的A脚出现高电位，异或门U3A由于两输入端输入不同电位而输出高电平，就导致U1B与非门输出端输出低电平，再经U4A反相器输出高电平。U4A反相器输出的高电平使三极管Q1饱和，继电器J2线圈得电继而使其常开触点闭合，电机M1作上升运动工作。当上升达到需要的高度后松开A按钮，接收模块HDR1X5的A脚还原成低电位，异或门U3A由于两输入端输入相同电位而输出低电平，就导致U1B与非门输出端输出高电平，再经U4A反相器输出低电平。U4A反相器输出的低电平使三极管Q1截止，继电器J2线圈不能得电继而使其常开触点断开，电机M1因未能得电停止工作。从而完成了一次电机M1作上升运动的工作。M4无线点触式四路收发器模块的B、C、D按钮的工作过程与A按钮的工作过程相同。二极管D2为保护三极管8050Q1而设置，用以保证三极管8050开关电路在饱和与截止的转换过程中能够正常的工作，防止12V电源电压与继电器J2的反电动势之和损坏三极管8050Q1。C、D按钮实现左右转向功能。行程开关J12、J13用于左右运动限位，它们分别作用于与非门U1A和U1D的输入端，当运动的部件到达极限位置后J12、J13行程开关动作使U1A或U1D门电路为高电平，U4C或U4D为低电平，Q3或Q4截止。继电器J4或J5线圈不能得电继而使其常开触点断开，电机M2因未能得电停止工作，达到了限位目的。当J12、J13安装在相同的位置时，可实现左右360°的控制角度。M4无线点触式四路收发器模块和遥控器发射模块分别如图4和图5所示。

图3 电视机架控制系统电路

图4 接收模块

图5 遥控器（发射模块）

3 结束语[10]

本产品弥补了很多传统电视、DVD、投影仪等安放位置的不足之处，比如。

1）本产品能够通过遥控装置实现电视机架的自由升降和任意角度旋转的功能，避免由于视角不当引起的视疲劳等问题；同时也避免了为找寻合适的视角而改变坐姿所带来的身体上的酸痛。

2）本产品的遥控装置可以很方便地远距离调整电视的最佳观看角度和高度，避免了远距离调节的不便。

3）本产品底盘的万向脚轮可以很方便的移动电视到合适的位置后再将产品底盘固定，解决了传统的电视安放固定位置移动不便的问题。

4）本产品顶端的连杆机构能够实现安放外形各异的家用电视机的功能，如液晶电视屏幕，背投电视以及晶体管电视等。

[1]陈万航. 升降旋转舞台设计方案[J]. 福建轻纺, 2009, (2):51-53.

[2]荣志晓, 于红松. 舞台辅助升降台滚珠丝杠副失效原因分析[J]. 设备管理与维修, 2012, (2): 66.

[3]葛永飞, 郑晨升, 白路, 等. 舞台升降机构的分析与设计[J].陕西科技大学学报, 2004, (6): 108-111.

[4]姚吉芳. 常规剧场舞台机械设计工作浅析[J]. 科技创新导报, 2011(08): 78.

[5]王发虎. 常规剧场舞台机械设计方案[J]. 甘肃科技,2010(18): 77-79.

[6]向德祥, 魏发孔. 乐池升降台的一种结构设计方案[J]. 机械研究与应用, 2007, 20(05): 86-87.

[7]屈铁军 ,赵禹洲, 刘广东, 等. 智能舞台机械系统设计[J].机械工程师 ,2009(04): 148.

[8]刘红. 转向架自动化立体仓库机械系统设计[J]. 起重运输机械 ,2010(04): 78-79.

[9]秦栓子. 电视台演播室多功能舞台机械简介[J]. 科技资讯, 2011(21): 9-11.

[10]刘星. 逻辑代数与常用逻辑门电路[J]. 硅谷, 2010, (09):34-35.