簡易窗簾自動開閉電路

1、簡易窗簾自動開閉電路摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活觀念也漸漸地發(fā)生轉(zhuǎn)變。各種家電也在發(fā)生著變化?，F(xiàn)今窗簾已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)水平，其中布藝簾以它的獨(dú)有的時代魅力深受人們歡迎。當(dāng)窗戶面積大、窗戶高或安裝厚重的窗簾布時，使用手動或拉繩都比較費(fèi)力，并且容易導(dǎo)致簾布損壞，所以現(xiàn)在采用光控電動自動控制布簾的方式代表時代發(fā)展的潮流。由于其質(zhì)量技術(shù)等各方面的全面改進(jìn)，理所當(dāng)然，光控自動窗簾成為科技不斷進(jìn)步，社會飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物。為了鞏固已學(xué)習(xí)的數(shù)電和模電知識以及初步掌握protel軟件，更為了提高自己的實(shí)際應(yīng)用能力，學(xué)習(xí)一些書本上沒有的知識，我精心設(shè)計了這個簡易窗簾自動開閉電路，該窗簾自動開閉電路由光

2、強(qiáng)檢測電路、光強(qiáng)信號處理電路、控制電路、電機(jī)開關(guān)電路及電源電路組成。光信號通過光敏電阻轉(zhuǎn)化為連續(xù)變化的電信號，而由555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器將連續(xù)變化的電信號轉(zhuǎn)化為不連續(xù)的高低電平。利用高低電平控制繼電器開關(guān)的打開與閉合，進(jìn)一步控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)窗簾的打開與閉合，最后利用限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)電源的切斷。關(guān)鍵字 光敏電阻 5G1555 觸發(fā)器 繼電器 電機(jī)目錄1方案的介紹與論證12簡易窗簾自動開閉電路的基本組成及工作原理12.1系統(tǒng)組成框圖12.2主要單元電路設(shè)計22.2.1 光強(qiáng)檢測和光信號處理電路22.2.2 控制電路32.2.3 電機(jī)開關(guān)電路52.2.4 電源電路63芯片介紹73.155

3、5定時器介紹73.2 施密特觸發(fā)器原理8總結(jié)與體會9參考文獻(xiàn)10附 錄（一）11附 錄（二）12簡易窗簾自動開閉電路1方案的介紹與論證當(dāng)窗戶面積大、窗戶高或安裝厚重的窗簾布時，使用手動或拉繩都比較費(fèi)力，并且容易導(dǎo)致簾布損壞，所以現(xiàn)在采用光控電動自動控制布簾的方式代表時代發(fā)展的潮流。由于其質(zhì)量技術(shù)等各方面的全面改進(jìn)，理所當(dāng)然，光控自動窗簾成為科技不斷進(jìn)步，社會飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物。為了鞏固已學(xué)習(xí)的數(shù)電和模電知識以及初步掌握protel軟件，更為了提高自己的實(shí)際應(yīng)用能力，學(xué)習(xí)一些書本上沒有的知識，我精心設(shè)計了這個簡易窗簾自動開閉電路，該電路能夠通過感應(yīng)裝置，檢測到光線的強(qiáng)弱，并能夠根據(jù)光線的強(qiáng)弱，自

4、動將窗簾打開和關(guān)閉,同時能夠在窗簾接觸到邊沿時，自動的切斷電源。2簡易窗簾自動開閉電路的基本組成及工作原理2.1系統(tǒng)組成框圖簡易窗簾自動開閉電路的總體框圖如圖1所示。它是由光強(qiáng)監(jiān)測電路、光強(qiáng)信號處理電路、控制電路、電機(jī)開關(guān)電路、電源電路五部分組成。 圖1 簡易窗簾自動開閉電路總體設(shè)計框圖光強(qiáng)檢測電路的功能是利用光敏電阻的特性，即入射光強(qiáng)時，電阻減小，入射光弱時電阻增大，在光敏電阻的阻值變化的同時影響與其并聯(lián)的支路電壓，進(jìn)而將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光強(qiáng)信號處理電路的功能是將光強(qiáng)監(jiān)測電路輸出的電信號輸入555集成電路，繼而得到一個電平信號，為控制電路作準(zhǔn)備?？刂齐娐返墓δ苁菍⒌玫降碾娖叫盘査椭罛JT

5、，由BJT的導(dǎo)通與截止控制繼電器開關(guān)的開斷。電機(jī)開關(guān)電路的功能是利用繼電器開關(guān)的開斷控制電機(jī)正反向運(yùn)行與停止，進(jìn)而使窗簾運(yùn)動或靜止。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。2.2主要單元電路設(shè)計2.2.1 光強(qiáng)檢測和光信號處理電路如圖2所示，光強(qiáng)監(jiān)測電路實(shí)際上就是一個光敏電阻，即當(dāng)光敏電阻RD接收到的入射光強(qiáng)時，電阻減小，入射光弱時，電阻增大，在光敏電阻的阻值變化的同時影響與其并聯(lián)的支路電壓，進(jìn)而將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。圖2 光強(qiáng)檢測和光信號處理電路圖中所示光強(qiáng)信號處理電路是主要由5G1555定時器以及分壓電阻和電容組成的。光敏電阻阻值的改變要想被電路所識別，就要讓其通過改變電位或者電流來實(shí)

6、現(xiàn)。本電路讓光敏電阻與W1、W2串聯(lián)之后再與5G1555定時器并聯(lián)。W1、W2在此起分壓作用，并且根據(jù)光敏電阻阻值變化范圍的不同可調(diào)節(jié)W1、W2與之相適應(yīng)。5G1555定時器在此相當(dāng)于施密特觸發(fā)器，通過比較W1的滑動觸頭端的電位與5G1555定時器“2/3VCC”與“1/3VCC”處電位的不同使之輸出相應(yīng)的高低電平。然而在此不采用較為簡單的運(yùn)算放大器作為比較電路的原因是：（1）555定時器本身具有被比較電位，即由3個相同阻值的電阻分壓構(gòu)成的“2/3VCC”電位點(diǎn)與“1/3VCC”電位點(diǎn)。（2）5G1555定時器本身輸出的高電平與它的電源輸入電壓相等，這就為以后控制電路BJT的使用提供了方便。（

7、3）555定時器應(yīng)用廣泛，封裝完善，用戶不必了解內(nèi)部構(gòu)造只需知道管腳的作用即可。由555定時器功能可知：即當(dāng)VI1>2/3VCC,VI2>2/3VCC，比較器C1輸出低電平，C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置零0，VO輸出為低電平。當(dāng)VI1<2/3VCC,VI2<1/3VCC時，比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，輸出端VO為高電平。當(dāng)VI1<2/3VCC,VI2>1/3VCC時，基本RS觸發(fā)器處于保持狀態(tài)，電路亦保持原狀態(tài)不變。當(dāng)白天時，光強(qiáng)逐漸增大，光敏電阻阻值逐漸減小，（6）端電位持續(xù)升高，當(dāng)升至2/3VCC時，電路處于狀態(tài)，VO

8、輸出為低電平。之后只要光強(qiáng)不是太弱，即（6）端電位不小于1/3VCC，則電路將一直維持在或者狀態(tài)，即VO為低電平。當(dāng)晚上來臨時，光強(qiáng)逐漸減弱，光敏電阻阻值逐漸增大，（6）端電位持續(xù)降低，當(dāng)降至1/3VCC時，電路處于狀態(tài)，即VO為低電平，之后只要光強(qiáng)不是太強(qiáng)，即（6）端電位不高于2/3VCC，則電路將一直維持在或者狀態(tài)，即VO為高電平。在此就相當(dāng)于施密特觸發(fā)器，這樣，光信號處理電路就可以在白天時為控制電路提供一個低電平，在晚上提供一個高電平，為控制電路作準(zhǔn)備。2.2.2 控制電路如圖4所示，本電路主要由1個PNP管、兩個NPN管、二極管、電阻與繼電器構(gòu)成。VI為5G1555定時器的（3）端，即

9、輸出端，VCC為電源電路提供大約為6.8V。下面簡要分析其工作原理。圖3 控制電路如圖4，此電路實(shí)現(xiàn)的功能主要是通過VI電平的不同對于BG1、BG2、BG3狀態(tài)的影響，繼而使得J1、J2的電磁線圈得電或者失電，影響繼電器的動作。當(dāng)白天時，VI為低電平，設(shè)其很小約為0V，則BG1（NPN）的B1為0V，C1約為6.8V，E1經(jīng)繼電器線圈接地約為0V，則BG1處于截止?fàn)顟B(tài)，此時BG2（PNP）的B2約為0V，E2約為6.8V，BG2呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，在此情況下BG3(NPN)將處于放大狀態(tài)，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，由此BG3的B3將被鉗制在0.7V左右。此時即BG1截止，BG2、BG3導(dǎo)通，J1失電

10、，J2得電。D1在此作用為保證BG1的可靠截止。當(dāng)晚上時，VI為高電平，因?yàn)?G1555的特性，VI大概為6.8V左右。則BG1的B1經(jīng)二極管恒壓降后電壓約為6.1V。此時BG1發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏，BG1導(dǎo)通。BG2的B2約為6.8V，E2約為6.8V，VBE2=0V，即BG2處于截止?fàn)顟B(tài)，由此BG3的B3也約為0V，VBE3=0V，即BG3也處于截止?fàn)顟B(tài)。此時即BG1導(dǎo)通，BG2、BG3截止，J1得電，J2失電。在此電路圖中需要注意D2、D3的作用是為了保護(hù)繼電器。繼電器線圈在通電時儲存能量，當(dāng)繼電器突然斷電時，線圈兩端會產(chǎn)生很大的電壓，這樣可能會使線圈損壞，線圈串聯(lián)的元件受到?jīng)_擊，這時只

11、要在線圈兩端加上二極管，便可以使它產(chǎn)生一個回路，使得線圈儲存能量放完。這個二極管在此起續(xù)流作用，因此通常稱它為續(xù)流二極管。由此，控制電路可以使我們在天亮?xí)r接通J2,斷開J1,天黑時接通J1,斷開J2。繼而為繼電器的開關(guān)電路為控制電機(jī)的工作做準(zhǔn)備。2.2.3 電機(jī)開關(guān)電路 圖4 電機(jī)開關(guān)電路如圖所示，該電路是由獨(dú)立電源DC、限位開關(guān)、繼電器開關(guān)、電機(jī)與電容組成。此電路利用限位開關(guān)以及繼電器開關(guān)的開斷來完成電機(jī)的正轉(zhuǎn)倒轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn)。在此應(yīng)特別注意限位開關(guān)的作用。限位開關(guān)又稱行程開關(guān),可以安裝在相對靜止的物體上或者運(yùn)動的物體上。當(dāng)動物接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)

12、閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動作。在此規(guī)定使電機(jī)正轉(zhuǎn)的電壓方向?yàn)檎较?。?dāng)白天來臨時，J1不動作,J2動作，使得J2-1、J2-2吸合，J1-1,J1-2斷開，電機(jī)兩端電壓處于正方向，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，此時限位開關(guān)bc處于閉合狀態(tài)，當(dāng)窗簾到達(dá)邊沿時，碰斷限位開關(guān)bc接點(diǎn)，電源被切斷，則電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)夜晚來臨時，J1動作，J2不動作，使得J1-1、J1-2吸合，J2-1、J2-2斷開，電機(jī)兩端電壓處于負(fù)方向，電機(jī)開始逆轉(zhuǎn)，此時限位開關(guān)ab處于閉合狀態(tài)，當(dāng)窗簾到達(dá)合攏位置時，碰斷限位開關(guān)ab接點(diǎn)，電源被切斷，則電機(jī)停轉(zhuǎn)。在此注意到有很多種方式可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)在窗簾到達(dá)指定狀態(tài)以后自動切

13、斷電源停轉(zhuǎn)的要求。但經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)還是此種方法更適合設(shè)計要求。另一種方法可利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)要求。即在暫穩(wěn)態(tài)內(nèi)電動機(jī)轉(zhuǎn)動，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后電機(jī)停轉(zhuǎn)。此種方法固然可行，但是需要根據(jù)窗簾邊沿間距以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速來具體調(diào)整暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時間。如果安裝不當(dāng)會導(dǎo)致在窗簾未到達(dá)指定狀態(tài)時電機(jī)就停轉(zhuǎn)的情況。對比起來，顯然采用限位開關(guān)更適于設(shè)計要求中關(guān)于窗簾到達(dá)邊沿后即自動切斷電源的要求。故本設(shè)計采用此種方案。2.2.4 電源電路圖5 電源電路如圖6所示，電源電路是由220V工頻電源，RC濾波電路，變壓器，橋式整流電路，NPN管，穩(wěn)壓管，濾波電容組成。電源電路本可以采用兩種方法實(shí)現(xiàn)，第一種方法是通過電池供電，但是考

14、慮到需要選擇合適電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配，故不如利用現(xiàn)成的電網(wǎng)供電更方便。如圖采用220V電網(wǎng)電源，先經(jīng)過熔斷器以防止電路出現(xiàn)短路對其他元件造成損害。然后與一個RC濾波電路相連進(jìn)行第一次濾波。這是考慮到電網(wǎng)電壓中實(shí)際上含有一定成分的高次諧波，因此先行濾波再用變壓器變壓。變壓后經(jīng)過橋式整流電路，C5電容濾波后電壓相對穩(wěn)定。此時經(jīng)過7.5V穩(wěn)壓管分壓，BG4的B4為7.5V，C極為12V，由此可推出BG4導(dǎo)通，E極為6.8V。再經(jīng)過C3、C4的濾波，最終給其他電路輸出一個6.8V的直流電源。 3芯片介紹3.1555定時器介紹NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接

15、腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號不同，而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負(fù)載。 4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 圖6 內(nèi)部電路圖 3.2 施密特觸發(fā)器原理電路如圖8-7所示，只要將腳2和6連在一起作為信號輸入端，即得到施密特觸

16、發(fā)器。圖8-8畫出了、Vi和Vo的波形圖。設(shè)被整形變換的電壓為正弦波，其正半波通過二極管D同時加到555定時器的2腳和六腳，得到的Vi為半波整流波形。當(dāng)Vi上升到時，Vo從高電平轉(zhuǎn)換為低電平；當(dāng)Vi下降到時，Vo又從低電平轉(zhuǎn)換為高電平?；夭铍妷海篤=2/3VCC-1/3VCC=1/3VCC圖7 施密特觸發(fā)器特性圖總結(jié)與體會通過這次的課程設(shè)計，我對直流穩(wěn)壓電源有了更深刻的認(rèn)識，尤其是對電路的原理的理解，各元器件功能，特性的認(rèn)識。在一定程度上，鞏固和加強(qiáng)了“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的理論知識。以前學(xué)習(xí)模電的時候，不知道學(xué)有何用，這次的實(shí)踐讓我感覺到自己其實(shí)什么都不懂，學(xué)校里面開設(shè)

17、的課程都有一定理由的，我一定得有個正確的方向，尤其是在什么該學(xué)，什么可以不學(xué)這一方面。在剛接觸到這個題目的時候，我覺得挺簡單，但真的做起來發(fā)現(xiàn)有好多不得不費(fèi)勁去做的小細(xì)節(jié)。首先，方案必須站在一定高度看問題，得從整體著眼，然后分模塊來實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計?；诖耍艺莆樟穗娮与娐返囊话阍O(shè)計方法和思路，而且基本上能夠運(yùn)用電子基礎(chǔ)設(shè)計中所學(xué)的理論知識來完成設(shè)計和分析電路。通過互聯(lián)網(wǎng)及圖書館查閱手冊和文獻(xiàn)資料，拓寬知識面的同時，也讓我能夠獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題。同時這次課程設(shè)計也很有困難，我們小組成員都在一起討論計劃和方案，最終確定了方案。同時大家也都翻閱了很多圖書館的資料。還有我們這學(xué)期學(xué)的電路設(shè)計軟件

18、在這次的課程設(shè)計中起到了很大的作用，從而讓我更加熟悉了對這個軟件的應(yīng)用。最后在對原理有了一個整體的認(rèn)識后，作出了初步的原理圖，然后經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試后，逐步修改，盡量使其性能達(dá)到完美。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，自動控制在生活中可以說是無處不在，而對于電器工程專業(yè)的我們來說掌握自動控制的應(yīng)用技術(shù)是十分重要的。這個過程我收獲最大，使自己的實(shí)驗(yàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力有了進(jìn)一步的提高。總之，這次設(shè)計使我受益匪淺，也讓我對以后的學(xué)習(xí)與實(shí)踐自信滿滿。參考文獻(xiàn)1.康華光：電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，20032.李銀華：電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航天航空大學(xué)出版社，2005年6月3.何書森：使用電子線路設(shè)計速成，福建科學(xué)技術(shù)出版社，2004年8月4.何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001年6月5.姚福安，電子電路設(shè)計與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月6.王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月7.張慶雙，電子元器件的選用與檢測，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年8月8.陳明義，電子技術(shù)課程設(shè)計實(shí)用教程，中南大學(xué)出