【摘 要】 介紹了基于EM78P447SB單片機、自制光電耦合器制作的低成本高性能霓虹燈控制器的線路、工作原理、編程方法和使用經驗。該控制器具有相當高的性價比。
1 引 言
霓虹燈控制器屬于定制產品，很難工廠化批量生產。由于市場競爭日趨激烈，該產品的高利潤時代已經結束，市場迫切需要低成本高性能的霓虹燈控制器制造技術。臺灣義隆電子公司生產的EM78P447SB單片機是一次寫錄的芯片，內部有4K的ROM，振蕩脈沖外圍線路僅是一個電阻和一個電容，有三個口24位輸出控制，性價比相當高，非常適合制作霓虹燈程序控制器。但用單片機制作的霓虹燈程序控制器一般都需要光電耦合器實現高低壓隔離，防止程序跑飛死機。市場上光電耦合器價格一般都比較高。為了降低成本，在保證高低壓隔離能力沒有降低的前提下，本設計采用自制的光電耦合器。同時，為進一步降低成本，該霓虹燈控制器的花樣變化速度調節及全亮維修功能均采用不增加硬件成本的方法，這樣，進一步提高了性價比。
霓虹燈是一種冷陰極輝光放電管，其幅射光譜具有極強的穿透大氣的能力，色彩鮮艷絢麗、多姿，發光效率明顯優于普通的白 熾燈，
它的線條結構表現力豐富，可以加工彎制成任何幾何形狀，滿足設計要求，通過電子程序控制，可變幻色彩的圖案和文字 受到人們的歡
迎。
霓虹燈的亮、美、動特點，是目前任何電光源所不能替代的，在各類新型光源不斷涌現和競爭中獨領風騷。
由于霓虹燈是冷陰極輝光放電，因此一支質量合格的霓虹燈其壽命可達20000--30000小時。
隨著我國經濟的飛速發展，霓虹燈的品種、規格也已基本系列化，可供各種用途的選擇，其質量已逐步向國際水平靠攏，隨著 我國
加入WTO與國際水平的差距將越來越小，在不久的將來必將趕超國際先進水平，但在目前市場競爭的條件下，也確有少數廠商 缺乏誠
信，在一些用戶不懂霓虹燈的性能、質量的情況下，生產、制作低劣產品在市場上低價傾銷，影響霓虹燈的聲譽。 為了使大用戶熟悉
霓虹燈，了解霓虹燈，我們在此簡要介紹一些霓虹燈的品種、規格以及制作霓虹燈的主要器材，以幫助用戶識別 “霓虹燈”的優劣。
霓虹燈的主要部件:
1、霓虹燈管：
（1）以規格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗細。
（2）以玻璃材質分：
①鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩定性差，受潮后極易變質、泛堿（風化），牢度差易爆裂。目前在我國使用此種
材料的約占80%左右。
②鉛玻璃管（又稱紅丹料玻璃管）其熱性能、機械性能、電性能、化學穩定性能、真空性能和光學性能優于鈉玻璃，其耐候性、
使用壽命大大超過鈉玻璃，目前國際上通用大都是這種鉛玻璃管，我國目前使用量已達20－30%左右，凡是追求質量好的制作廠家，
用戶都選用鉛管制作霓虹燈。鉛玻璃又以含鉛量多少分為：重鉛玻璃、中鉛玻璃和輕鉛玻璃。
③ 彩色玻璃管，這種玻璃管，在拉制玻璃管時已充入染料，生產出的玻璃管已呈彩色玻璃管。
（3）以霓虹燈管內涂熒光粉材料分：
①目前使用的多數霓虹燈管噴涂的是“普通熒光粉”，這種粉價格比較便宜，一般也能滿足各種色彩的要求。
②“三基色”熒光粉，（也稱稀土熒光粉）與普通熒光粉比較，其亮度、色度、鮮度更佳。
（4）噴涂熒光粉的工藝又分水涂和膠涂二種。
①水涂即用醇，酮溶濟混合熒光粉噴涂在燈管內壁，讓其自然干燥。 ②膠涂即用膠液混合熒光粉噴涂，再用烘箱烘干，其粘
度、牢度大大優于水涂粉管。 目前先進國家大都有采用三基色膠涂含鉛玻璃管制作霓虹燈，我國目前已有部分廠商使用這種霓虹
燈管。
2、霓虹燈變壓器
（1）霓虹燈漏磁變壓器，（又稱電感變壓器、鐵芯變壓器）其特點是：可靠性好，負載燈管亮度高，光色一致，壽命長，
缺點是比較 笨重，目前國外及上海的戶外霓虹燈大多數采用這種變壓器。 電感變壓器的規格有：3KV、6KV、9KV、12KV、
15KV、18KV。
（2）電子變壓器（也稱高頻冷啟動管形放電燈（霓虹燈）電子轉換器或霓虹燈電源）其優點是：重量輕、制造方便、節約金屬材
料，目前國內生產電子變壓器質量穩定，有一定規模，其中有的企業還批量出口。但有不少單位生產的電子變壓器亮度達不到應有亮度，
在 室外使用就有點相形見拙。 電子變壓器又分直流和交流二種，直流電子變壓器由于單向導通往往會產生燈管一頭亮一頭暗的情況。
又因電子變壓器輸出頻率會受到 負載燈管長度的影響，在同幅霓虹燈中，由于每筆燈管長短不一也會產生燈色不勻等現象。有些生產廠
家為了降低成本，不愿采用高質 量高 品質的電器元件，而且加工工藝簡陋，故可靠性差，壽命短。 電子變壓器的規格有：40W、60W、
80W、100W等規格，也有稱4米機、6米機、8米機、10米機、12米機等。 要真正生產符合霓虹燈使用要求的電子變壓器也是可以做到的，
但其價格就會接近電感變壓器的價格，為了低價競銷，獲取市場份額， 一些廠商犧牲霓虹燈的亮度、可靠性、壽命來獲得市場利潤。
3、程序控制器分：
（1）普通式電子程序控制器：
（2）漸變式電子程序控制器：
4、霓虹燈高壓線分：
（1）普通高壓線，即塑料高壓線，這種高壓線價格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化引起拉火等，安全性較差。
（2）硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強，可靠性好。
以上介紹的是組成霓虹燈的主要另部件，從上可以知道，霓虹燈與其他商品一樣，品種、規格、質量優劣區別很大。 用戶在選擇
霓虹燈制作單位時，也要了解他們的制作實力，加工工藝和售后服務是否到位，凡是較大的霓虹燈工程，都應要制作單位 詳細報價，
進行核實，如有條件，應按行業標準進行驗收，不要只看總價便宜，更要看他們提供給用戶的是什么樣的質量和服務。 霓虹燈是一種
冷陰極輝光放電管，其幅射光譜具有極強的穿透大氣的能力，色彩鮮艷絢麗、多姿，發光效率明顯優于普通的白 熾燈，它的線條結構
表現力豐富，可以加工彎制成任何幾何形狀，滿足設計要求，通過電子程序控制，可變幻色彩的圖案和文字 受到人們的歡迎。
霓虹燈的亮、美、動特點，是目前任何電光源所不能替代的，在各類新型光源不斷涌現和競爭中獨領風騷。
由于霓虹燈是冷陰極輝光放電，因此一支質量合格的霓虹燈其壽命可達20000--30000小時。
隨著我國經濟的飛速發展，霓虹燈的品種、規格也已基本系列化，可供各種用途的選擇，其質量已逐步向國際水平靠攏，隨著 我
國加入WTO與國際水平的差距將越來越小，在不久的將來必將趕超國際先進水平，但在目前市場競爭的條件下，也確有少數廠商 缺乏
誠信，在一些用戶不懂霓虹燈的性能、質量的情況下，生產、制作低劣產品在市場上低價傾銷，影響霓虹燈的聲譽。 為了使大用戶熟
悉霓虹燈，了解霓虹燈，我們在此簡要介紹一些霓虹燈的品種、規格以及制作霓虹燈的主要器材，以幫助用戶識別 “霓虹燈”的優劣。
霓虹燈的主要部件:
1、霓虹燈管：
（1）以規格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗細。
（2）以玻璃材質分：
①鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩定性差，受潮后極易變質、泛堿（風化），牢度差易爆裂。目前在我國使用此種材料的
約占80%左右。
②鉛玻璃管（又稱紅丹料玻璃管）其熱性能、機械性能、電性能、化學穩定性能、真空性能和光學性能優于鈉玻璃，其耐候性、使 用
壽命大大超過鈉玻璃，目前國際上通用大都是這種鉛玻璃管，我國目前使用量已達20－30%左右，凡是追求質量好的制作廠家， 用戶都選
用鉛管制作霓虹燈。鉛玻璃又以含鉛量多少分為：重鉛玻璃、中鉛玻璃和輕鉛玻璃。
③ 彩色玻璃管，這種玻璃管，在拉制玻璃管時已充入染料，生產出的玻璃管已呈彩色玻璃管。
（3）以霓虹燈管內涂熒光粉材料分：
①目前使用的多數霓虹燈管噴涂的是“普通熒光粉”，這種粉價格比較便宜，一般也能滿足各種色彩的要求。
②“三基色”熒光粉，（也稱稀土熒光粉）與普通熒光粉比較，其亮度、色度、鮮度更佳。
（4）噴涂熒光粉的工藝又分水涂和膠涂二種。
①水涂即用醇，酮溶濟混合熒光粉噴涂在燈管內壁，讓其自然干燥。 ②膠涂即用膠液混合熒光粉噴涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度
大大優于水涂粉管。 目前先進國家大都有采用三基色膠涂含鉛玻璃管制作霓虹燈，我國目前已有部分廠商使用這種霓虹燈管。
2、霓虹燈變壓器
（1）霓虹燈漏磁變壓器，（又稱電感變壓器、鐵芯變壓器）其特點是：可靠性好，負載燈管亮度高，光色一致，壽命長，缺點是比較
笨重，目前國外及上海的戶外霓虹燈大多數采用這種變壓器。 電感變壓器的規格有：3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。
（2）電子變壓器（也稱高頻冷啟動管形放電燈（霓虹燈）電子轉換器或霓虹燈電源）其優點是：重量輕、制造方便、節約金屬材料，
目前國內生產電子變壓器質量穩定，有一定規模，其中有的企業還批量出口。但有不少單位生產的電子變壓器亮度達不到應有亮度，在
室外使用就有點相形見拙。 電子變壓器又分直流和交流二種，直流電子變壓器由于單向導通往往會產生燈管一頭亮一頭暗的情況。又因電
子變壓器輸出頻率會受到 負載燈管長度的影響，在同幅霓虹燈中，由于每筆燈管長短不一也會產生燈色不勻等現象。有些生產廠家為了降
低成本，不愿采用高質 量高 品質的電器元件，而且加工工藝簡陋，故可靠性差，壽命短。 電子變壓器的規格有：40W、60W、80W、
100W等規格，也有稱4米機、6米機、8米機、10米機、12米機等。 要真正生產符合霓虹燈使用要求的電子變壓器也是可以做到的，但其價
格就會接近電感變壓器的價格，為了低價競銷，獲取市場份額， 一些廠商犧牲霓虹燈的亮度、可靠性、壽命來獲得市場利潤。
3、程序控制器分：
（1）普通式電子程序控制器：
（2）漸變式電子程序控制器：
4、霓虹燈高壓線分：
（1）普通高壓線，即塑料高壓線，這種高壓線價格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化引起拉火等，安全性較差。
（2）硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強，可靠性好。
以上介紹的是組成霓虹燈的主要另部件，從上可以知道，霓虹燈與其他商品一樣，品種、規格、質量優劣區別很大。 用戶在選擇霓
虹燈制作單位時，也要了解他們的制作實力，加工工藝和售后服務是否到位，凡是較大的霓虹燈工程，都應要制作單位 詳細報價，進行
核實，如有條件，應按行業標準進行驗收，不要只看總價便宜，更要看他們提供給用戶的是什么樣的質量和服務。
2 電路及工作原理
為降低成本，該控制器硬件線路相當簡單。電原理圖如圖1所示。
圖1中，B是9V1A電源變壓器，D1、D2是IN4007整流二極管，IC1用的是LM7805，構成典型的＋5V1A直流穩壓電源。A是限流保險絲，VR是470V壓敏電阻，保護SCR（Silicon Controlled Rectifier，可控硅）。
IC2（EM78P447SB）及R1、C3構成典型的EM78P447SB單片機RC振蕩最小應用系統，可以看出，該線路非常簡單。R1最好用一個電阻與一個電位器串聯使用，P5、P6、P7這三個口全部設定為輸出口。
由于該芯片灌電流相當大，可以直接驅動發光二極管，這樣，驅動線路非常簡單實用，三個輸出口直接與自制光電耦合器（發光二極管LED＋光敏電阻LDR）相連，LDR的阻值隨LED的亮與不亮大幅變化，使得雙向可控硅SCR導通與關閉，達到控制霓虹燈變壓器、控制花樣變化的目的。
3 編 程
EM78P447SB單片機的指令比較簡潔，僅有58條，采用RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機）指令結構，執行速度快。霓虹燈編程無非是對各個口輸數，當然，輸數方法有許多種，最簡單的就是取表送數。下面是24路霓虹燈控制器取表送數一個花樣的例子，其它花樣可以參照此程序編寫。注意，所有的程序必須存檔，以便將來維修時使用。
4 結束語
4．1 霓虹燈的速度調節與維修功能
霓虹燈控制器花樣變化速度可以用軟件很方便地修改調節，但現場操作很困難。一般的霓虹燈控制器均采用電位器調節的方法。
在該控制器中，用電位器取代EM78P447SB振蕩電阻，可以很方便地通過控制主頻來調節現場花樣變化速度。同時，當電位器阻值相當小時，霓虹燈變化速度非常快，使其看上去常亮，這樣還可省掉維修常亮按鍵，進一步降低了成本。
4．2 光電耦合器的制作
市場上銷售的光電耦合器價格較高。經過試驗發現，霓虹燈控制器中的光電耦合器完全可以自制。自制的光電耦合器由高亮度的發光二極管和光敏電阻組成（光敏電阻選用MG－45型），外套深色熱縮套管自加工而成。
4．3 控制器的使用環境
一般情況下，控制器使用環境相當惡劣，要認真考慮防潮、散熱等因素。同時，可控硅的參數選擇相當重要，電流指標要有3倍以上的余量，計算電流時要考慮功率因素，還要考慮加散熱片。
4．4 現場維修
現場維修時，只要不是控制器中EM78P447SB單片機集成塊損壞（一般也不易損壞，可控硅及其限流器件損壞的可能性最大），可以把控制器上的EM78P447SB單片機集成塊從集成塊座上拔下來，插在新帶來的控制器相應插座上，換下損壞的控制器即可，非常方便。