無線遙控照明開關(guān)

1、綜述傳統(tǒng)的機械式開關(guān)愈來愈滿足不了人們追求完美生活的需求。隨著生活水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，智能型無線遙控技術(shù)取代傳統(tǒng)的手動控制，已成為現(xiàn)代生活的一種時尚。運用無線遙控照明開關(guān)，在某一空間的任意位置，任意時刻，都可以隨意調(diào)控電燈及其它電器，讓我們真正感受到高科技帶來的無窮魅力和便捷。在三遙技術(shù)中，無線遙控技術(shù)占著極其重要的位置。無線遙控與紅外遙控、聲控相比較，具有無線遙控覆蓋范圍寬，控制距離遠(yuǎn)，穿透力強等特點，在諸如爆破遙控、火工生產(chǎn)控制和一些地形地貌險要、操作人員難接近或不能接近的實際場合中，更顯魅力，倍加令人注目。近些年來無線遙控技術(shù)在家庭生活和科學(xué)研究中也占很重要的地位，在汽車

2、、摩托車防盜報警中，在門、窗、庫房控制中，在兒童玩具中，在無線數(shù)據(jù)傳輸，無線定時控制中，無線遙控獲得更加廣泛的應(yīng)用。智能照明系統(tǒng)具有非常豐富的功能，具體來說具有以下幾種功能：1、集中控制和多點操作功能；2、軟啟功能：開燈時，燈光由暗漸漸變亮，關(guān)燈時，燈光由亮漸漸變暗，而且避免大電流和高溫的突變對燈絲的沖擊，保護燈泡，延長使用壽命；3、燈光明暗調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)不同燈光的亮度，操作時非常方便；4、全開全關(guān)和記憶功能； 5、定時控制功能；6、場景設(shè)置：對于固定模式的場景、只進行一次編程，就可以按一個鍵控制一組燈?？偠灾彰飨到y(tǒng)是我們生活中最為常用，最為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。它的智能化無疑會給我們的生活帶來深

3、刻的影響。它不僅大大方便了我們的生活，也許它還會從一定程度上改變?nèi)藗兊纳罘绞?，從而提高人們的生活質(zhì)量。無線遙控采用無線電波或激光束傳輸，主要用于活動的受控對象?？梢栽谶h(yuǎn)離設(shè)備操作盤的地方對設(shè)備進行操作控制，相當(dāng)于把設(shè)備操作盤上的按鈕（開關(guān)）移到操作人員手中的操作器上，而且無須使用導(dǎo)線連接。操作人員活動范圍大：可以近距離觀測目標(biāo)，也可以遠(yuǎn)離危險場所。無線遙控開關(guān)是以非接觸的方式對電器的開啟和關(guān)閉進行控制，其控制按鍵和被控制電器之間不需要連線，控制信號以無線電波為載體進行傳輸，距離可以從十幾米到數(shù)公里。與傳統(tǒng)開關(guān)相比主要有以下特點：1、非接觸；2、遠(yuǎn)距離操控；3、控制及時；4、專人?？?。此外，它

4、還有很多優(yōu)點，如使用方便，遙控器可以隨身攜帶。操控精準(zhǔn)，一個人既可以近距離觀測目標(biāo)，又可以遠(yuǎn)距離控制設(shè)備，無操作盲點，在目標(biāo)前操作，無盲點。提高生產(chǎn)效率，無須兩個人之間的聯(lián)系， 安全，可靠。連續(xù)信號，系統(tǒng)運行中，發(fā)射器與接收器之間始終保持聯(lián)系，一旦信號中斷，接收器立即自動停機，保證生產(chǎn)安全。無線電信號沒有方向性，能夠跨越障礙物。無線遙控技術(shù)，市場前景廣闊，廣泛應(yīng)用于家用照明開關(guān)控制，老人、小孩使用安全，并可遙控家用電器，對此類產(chǎn)品，消費者反映較好，很受歡迎，市場潛力很大1。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。因為紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點。采用紅外線遙控

5、不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。紅外遙控開關(guān)技術(shù)在家庭生活中應(yīng)用最為廣泛。它在技術(shù)上的主要優(yōu)點是：1、無需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；2、具有移動通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點；3、傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡(luò)；4、信號無干擾，傳輸準(zhǔn)確度高；5、成本低廉。它的缺點是：由于它是一種視距傳輸技術(shù)，采用點到點的連接，具有方向性，兩個設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物，而且通訊距離較短2。1 方案設(shè)計與分析1.1 方案一 采用RCM1型無線遙控照明開關(guān)電路采用RCM1型無線電遙控組件作為遙控發(fā)射與接收電路。本電路由RCM1A/B組件作遙控發(fā)射與接收電路，用十進制CD4017作

6、開關(guān)控制電路，用雙向晶閘管做電源開關(guān)。電路圖如下圖所示：圖1-1 RCM1A無線電信號發(fā)射機圖1-2 RCM1B無線電信號接收機RCM1型無線電遙控組件是由無線電遙控發(fā)射組件RCM1A和接收組件RCM1B組成，它是一組微功率遙控組件。組件內(nèi)采用模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的方式，內(nèi)藏微型收發(fā)天線，幾乎沒有外圍元件，使用極為簡便。發(fā)射電路RCM1A只設(shè)有一個開關(guān)，即作電源開關(guān)又作發(fā)射開關(guān)。按下SA后，發(fā)射電路發(fā)出一組遙控信號。在平時，接收電路RCM1B輸出端2輸出低電平。當(dāng)它接收到發(fā)射器發(fā)來的遙控信號后，通過電路內(nèi)部放大和信號處理后，由2腳輸出高電平。當(dāng)按下遙控發(fā)射按鈕SA時，接收器的輸出端便會輸出

7、高電平，這一高電平通過VD1加至計數(shù)器的CP端作為電燈LED的開關(guān)控制信號。作為開關(guān)控制電路的十進制計數(shù)器CD4017，它的10個輸出端與控制端采用間接連接的方式，即將Q1、Q3、Q5、Q7、Q9連接到控制輸出端，將Q2、Q4、Q6、Q8空置。這樣，每按一次遙控發(fā)射器的按鈕，它的輸出端就前移一位，當(dāng)移動至Q1、Q3、Q5、Q7、Q9時，電燈被打開。當(dāng)移到Q2、Q4、Q6、Q8時，電燈熄滅 。1.2方案二 采用555定時器小功率紅外發(fā)光管的紅外線遙控開關(guān)其主要元件有LM555CM，二極管，三極管，電源，電容，電阻等組成。原理圖如下圖所示： 圖1-3 紅外線信號發(fā)射機 圖1-4 紅外線信號接收機如

8、圖所示，圖1-3為紅外線信號發(fā)射機。它是一個以時基集成電路555為核心的多諧穩(wěn)態(tài)振蕩器，其中R1、R2、C1為決定振蕩頻率的阻容元件，電路的振蕩頻率為 =1.44(R1+2R2)C1按設(shè)計要求，取R1=41，R2=8.4，C1=0.01pF。通過計算頻率約為250MHz，滿足設(shè)計的要求3。其工作過程是：當(dāng)開關(guān)SA接通后，由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器引腳3發(fā)出一系列的脈沖，脈沖通過R3到VT1，當(dāng)?shù)碗娖阶饔脮r，VT1導(dǎo)通，使紅外線發(fā)光二極管發(fā)出一系列紅外脈沖。如圖所示，圖1-4為以SK-2為核心的紅外線信號接收裝置。在工作時，開關(guān)SA閉合，光電二極管D1接收發(fā)射器發(fā)射的紅外線脈沖，并將其轉(zhuǎn)變成

9、微弱的脈沖電信號，這些電信號經(jīng)C1輸入到聲控集成電路SK-2，經(jīng)過SK-2的放大、選頻、整形，延時后送入觸發(fā)器并使翻轉(zhuǎn)，由引腳9輸出低電平。該電平使VT導(dǎo)通繼電器K吸和接通電源控制開關(guān)。當(dāng)?shù)诙问盏娇刂菩盘柡?，SK-2的引腳輸出高電平，VT截止，繼電器釋放，斷開電源4。1.3方案三 采用MC3373的紅外線遙控照明開關(guān) 其電路由紅外線傳感器、紅外線光線放大器、解調(diào)器、電子開關(guān)與電源等幾部分組成。運用的器件有二極管，三極管，紅外發(fā)射管，555計時器，燈泡，MC3373紅外接收電路等構(gòu)成。原理圖如下： 圖1-5 MC3373紅外發(fā)射機 圖1-6 MC3373紅外接收機同樣，發(fā)射機主體是由555構(gòu)成

10、的多協(xié)振蕩電路，如圖1-5，當(dāng)按下發(fā)射鍵SA時，振蕩電路開始工作，輸出矩形脈沖，LED1和LED2發(fā)射紅外信號，照明接通；斷開SA后，停止發(fā)射，照明斷開。接收機電路如圖1-6所示，SA閉合后，VD4接收發(fā)射機發(fā)出的紅外信號，并將其轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號，再經(jīng)過運算放大器及晶體管放大后，輸入SM7232的5號引腳，使二級管D6及雙向晶閘管D7導(dǎo)的通，燈X1點亮，實現(xiàn)遙控照明。綜合以上三種方案，決定采取第一種，并對此方案進行改進，電路改進后的接收機用RMC1B做為接收電路，用74160十進制計數(shù)器來代替CD4017十進制計數(shù)器。其中74160十進制計數(shù)器連成二進制形式。 改進后的電路其操作方便，性能可

11、靠，結(jié)構(gòu)簡單，所需元件很容易得到，更經(jīng)濟，可實用性強。方案二和方案三設(shè)計過程較為煩瑣，且生產(chǎn)出的實物體積大，比較昂貴?？垢蓴_能力差，信號處理分離難，電路相當(dāng)復(fù)雜，對調(diào)試工具要求相當(dāng)高，成功率極低 ，在經(jīng)濟、操作，性能和實用性上存在問題。 2電路設(shè)計框圖及功能描述2.1電路設(shè)計框圖根據(jù)設(shè)計要求畫出如圖2-1的電路設(shè)計框圖 圖2-1采用RCM1型無線遙控照明開關(guān)電路設(shè)計框圖電路的設(shè)計的總體思路是：發(fā)射電路的中心環(huán)節(jié)是多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的優(yōu)點是，只要接通電源，它就能自激振蕩發(fā)出一系列的方波脈沖。這些方波脈沖可通過某些參數(shù)的改變而改變其頻率。利用這些脈沖來驅(qū)動信號發(fā)射裝置如紅外線發(fā)射光二極管或

12、無線電裝置。在接收器一方，通過某些接收裝置來接收這些信號，如光電二極管、光電三級管，無線電接收天線。一般這些接收到的信號是十分微弱的，接收后，要對這些信號進行放大，整形。將這些信號作為控制信號，通過某些裝置將其與被控制電器相聯(lián)系。以達(dá)到控制的目的。 2.2 電路的功能在815米的距離之內(nèi)，人員可以通過手中的遙控器對照明燈進行無線控制，按動遙控器的開關(guān)一下可以使燈改變狀態(tài)一次。其主要使用于不便架線的地區(qū)和一些人員不易觸及開關(guān)的地方。如要加大控制距離可在發(fā)射器外再加上功率放大器，在接收方面加大接收面積，以達(dá)到遠(yuǎn)距離控制。也可以把照明燈換成其他器件，以方便應(yīng)用。本電路的實質(zhì)是一個無線控制的開關(guān)。3電

13、路原理設(shè)計及參數(shù)計算3.1 電路原理設(shè)計由十進制計數(shù)器74160構(gòu)成二進制計數(shù)器的實現(xiàn)形式 圖3-1 十進制計數(shù)器74160構(gòu)成二進制計數(shù)器的電路圖 電路的工作過程及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 當(dāng)計數(shù)輸入端CLK接到一列計數(shù)器脈沖時，輸出端由初始狀態(tài)0000躍變到0001，QA由初始狀態(tài)的底電平變?yōu)楦唠娖?，QA的高電平通過反向器變?yōu)榈碗娖剑瑐鬏數(shù)酵街脭?shù)端LOAD，LOAD開始工作，置入置數(shù)端數(shù)據(jù)0000。當(dāng)下一個脈沖到來時重復(fù)上述工作過程。電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下： 圖3-2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可以看出連接之后電路構(gòu)成了二進制計數(shù)器。 最終方案的原理說明RCM1型無線電遙控組件是由無線電遙控發(fā)射組件RCM1A

14、和接收組件RCM1B組成，它是一組微功率遙控組件。組件內(nèi)采用模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的方式，內(nèi)藏微型收發(fā)天線，幾乎沒有外圍元件，其的使用極為簡便5。 發(fā)射電路RCM1A只設(shè)有一個開關(guān)，既作電源開關(guān)又作發(fā)射開關(guān)。按下SB后，發(fā)射電路發(fā)出一組遙控信號。接收電路RCM1B的輸出端引腳2在未接收信號時輸出低電平。在反向器的作用下，74160十進制計數(shù)器的clk端為高電平。當(dāng)它接收到遙控信號時，經(jīng)過內(nèi)部電路的放大與處理，引腳2輸出高電平，又經(jīng)過反向器的作用，十進制的clk端為低電平，計數(shù)器計數(shù)。此計數(shù)器已經(jīng)被連成二進制形式。當(dāng)它由0000躍變成0001時QA端輸出以高電平，VT導(dǎo)通，驅(qū)動雙向晶閘開關(guān)導(dǎo)通

15、，燈LED與電源接通，燈開始工作。當(dāng)發(fā)射器再次發(fā)射遙控信號時，計數(shù)器再次計數(shù)，由0001躍變成0000，QA端變成低電平，VT截止，雙向晶閘開關(guān)截止，燈LED與電源斷開，燈熄滅。這個設(shè)計滿足了遙控器的開關(guān)閉合一次，74160計數(shù)器計數(shù)一次，燈亮滅變換一次。它的遙控有效距離在815m。發(fā)射器的工作電壓為3V，工作電流為0.6mA，工作頻率為250MHZ。接收電路的工作電壓為4.5V，工作電流為0.7mA。其的參數(shù)滿足設(shè)計要求。3.2 參數(shù)計算整個電路的核心部件是多諧振蕩電路及計數(shù)器在接收機當(dāng)中的應(yīng)用。多諧振蕩器是脈沖的產(chǎn)生源。它的頻率既是無線電信號的頻率，也是接收信號的頻率。而計數(shù)器是控制的核心

16、，是它的應(yīng)用形式使電路受接收信號的控制?，F(xiàn)在具體討論一下兩個核心元件的參數(shù)計算。在發(fā)射機中，主要元件是RMC1A無線電信號發(fā)射芯片，其發(fā)射無線電脈沖的頻率為250MHZ。一般地，決定頻率的內(nèi)部元件是多諧振蕩器。而555定時器通常用來連接成多諧振蕩電路。其的連接圖如圖3-3所示：圖3-3 555多諧振蕩電路多諧振蕩電路的周期 （4-1）其簡化形式為 （4-2）電路所設(shè)定參數(shù)為 將以上參數(shù)代如（4-2）得 由 （4-3）計算得 由上面計算可知555定時器中所設(shè)定的參數(shù)可以滿足設(shè)計要求。4 調(diào)試波形，最后電路原理圖4.1 多諧振蕩器的波形調(diào)試?yán)肕ultisim 7仿真軟件對設(shè)計的多諧振蕩器的波形進

17、行調(diào)試。其中的參數(shù)按照上述設(shè)計方案裝配。觀察其中的波形周期，是否滿足設(shè)計要求。在調(diào)試中看出它的周期要大于設(shè)計周期，既其的頻率比要求頻率大。改動參數(shù)后，其中得到下圖的最終調(diào)試結(jié)果。它的頻率仍大于要求頻率，且波形有些失真。圖4-1 在波形調(diào)試中Multisim 7中示波器波形由上述部分仿真結(jié)果可以推知，如果按設(shè)計的電路連成實際電路是可以工作的。4.2最后電路原理圖圖4-2 RCM1A無線電信號發(fā)射機VTHLEDV1220 V 50 Hz 0Deg VTMRF9011LT1_AVD31N4148R210kOhm_5%R368Ohm_5%R41.0MOhm_5%VD11N4148C2100pFC422

18、0uF VS5.1 V VD81N4004GPA2NET_6RCM1B32145R1100kOhm VD51N4148VD61N4148VD71N4148VD41N4148C30.02uF C10.22uF C50.68uF U1NET_20CD4017Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9VDDCPRNE¡®VSS圖4-3 RMC1B無線電信號接收機6課程設(shè)計體會 本設(shè)計使我更進一步地了解了數(shù)字電子技術(shù)的用處，了解了一些設(shè)計電路的步驟，更進一步地熟悉了各種芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法，雖然設(shè)計時間很緊迫，但在設(shè)計的過程中我還是學(xué)到了不少東西，由于有些芯片我根本沒有學(xué)過，我在查找這些資料的過程中學(xué)到了很多，有些芯片本來我不懂的，但是經(jīng)過查資料我還是對那些不懂的芯片有了一定的了解，同時激發(fā)了我學(xué)習(xí)數(shù)字電子的興趣。在設(shè)計當(dāng)中，我學(xué)會了很多東西，比如學(xué)會了到圖書館查資料以及運用網(wǎng)絡(luò)獲取自己需要的知識，知道了在設(shè)計電路