室內(nèi)環(huán)境亮度監(jiān)測(cè)

1、-. z室環(huán)境亮度監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)摘要 本設(shè)計(jì)的主要目的是利用光敏電阻特性檢測(cè)室光強(qiáng)并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)開合雙層窗簾，使生活更加簡(jiǎn)潔，自動(dòng)化。本系統(tǒng)主要由穩(wěn)壓直流電源、光敏電阻、電壓比擬器、觸摸延時(shí)開關(guān)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路等局部組成。利用光敏電阻受光照表現(xiàn)出的電阻變化特性，產(chǎn)生上下電平，送到電壓比擬器產(chǎn)生信號(hào)脈沖，利用兩個(gè)電壓比擬器控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)帶動(dòng)層窗簾的開合。另外由手動(dòng)觸摸開關(guān)翻開外層窗簾。關(guān)鍵詞 雙層窗簾；穩(wěn)壓直流電源；光敏電阻；電壓比擬器；觸摸延時(shí)開關(guān)；電機(jī)正反轉(zhuǎn)1 設(shè)計(jì)要求 該系統(tǒng)能夠?qū)κ噎h(huán)境亮度進(jìn)展檢測(cè)指示和控制。2 設(shè)計(jì)分析及方案論證 2.1 設(shè)計(jì)分析 首先，電路要求有裝置能夠?qū)κ?/p>

2、環(huán)境亮度進(jìn)展檢測(cè)。這就要求電路中必須有一個(gè)感光電路，在電路中我們選用光敏電阻作為感光電路。它對(duì)光的變化非常敏感，在光的照射下，阻值會(huì)明顯變小。利用這一特性可進(jìn)一步設(shè)計(jì)下面的檢測(cè)電路。 其次，電路要求能夠控制室環(huán)境的亮度。這是本次設(shè)計(jì)的主要局部，即控制電路。由光敏電阻的特性可知，光照會(huì)引起它的阻值的變化，而阻值的變化又會(huì)引起電路中電壓或電流的變化。因此控制電路器件可選用壓控或流控的器件，在電路中我們選用了電壓比擬器和晶體管來構(gòu)成主控電路。首先比擬器輸入電位的上下可控制輸出電平的上下，比擬器的輸出連接著電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路。 最后，就是制動(dòng)電路。根據(jù)要求窗簾接觸到邊沿時(shí)，電動(dòng)機(jī)停頓轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)窗簾拉開或關(guān)閉

3、到位時(shí)，將會(huì)接觸到開關(guān)，使得開關(guān)閉合，則將電動(dòng)機(jī)短路，電機(jī)將停頓工作。這就到達(dá)了控制窗簾到位后電動(dòng)機(jī)停頓轉(zhuǎn)動(dòng)的要求。2.2 設(shè)計(jì)方案論證 1 方案選擇 方案一：遙控窗簾 利用紅外遙控器發(fā)出正反轉(zhuǎn)和停頓信號(hào)，作用于窗簾上的紅外感應(yīng)接收器接收到信號(hào)后根據(jù)遙控命令控制馬達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)，從而到達(dá)遠(yuǎn)距離對(duì)窗簾的控制。 方案二：光控自動(dòng)窗簾 采用集成運(yùn)放電路制作的光控自動(dòng)窗簾電路，它是利用環(huán)境光線的照射來實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開合窗簾在清晨能自動(dòng)拉開，在黃昏能自動(dòng)關(guān)閉。 方案三：觸摸延時(shí)窗簾 由觸摸延時(shí)開關(guān)手動(dòng)控制窗簾的開合，從而控制室環(huán)境的亮度。 綜合上面三種方案，遙控器的設(shè)計(jì)需要專用芯片，價(jià)格較高，故放棄方案一

4、，而光敏電阻功能穩(wěn)定，性價(jià)比高，觸摸開關(guān)也是生活中比擬常用的開關(guān)，完全符合我們的要求，我們選擇方案一和方案三結(jié)合來控制室雙層窗簾。 2方案總體方框圖圖 系統(tǒng)總體框圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)各模塊硬件設(shè)計(jì) 1電源模塊為了使系統(tǒng)有一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境，且各組件都正常的工作，我們特別制作了12V和+5V直流穩(wěn)壓電源。本電路的特點(diǎn)是：電源輸出穩(wěn)定，具有較好的抗干擾能力。輸出標(biāo)準(zhǔn)的12V和+5V直流電源。電源電路如圖所示：圖 直流穩(wěn)壓電源 2光敏電阻模塊 下面為光敏電阻感光模塊電路圖，因?yàn)镸ultisim10中沒有光敏電阻元件，所以我們選用兩個(gè)電阻模擬光強(qiáng)和光弱時(shí)光敏電阻的阻值大小。光強(qiáng)時(shí)光敏電阻的阻值

5、接近3K,光弱時(shí)接近40K。如圖所示：圖 光敏電阻模塊 3電壓比擬器模塊 LM339集成塊部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比擬器，該電壓比擬器的特點(diǎn)是：1失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2電源電壓圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為1V-18V；3比照擬信號(hào)源的阻限制較寬；4共模圍很大，為0Ucc-1.5VVo；5差動(dòng)輸入電壓圍較大，大到可以等于電源電壓；6輸出端電位可靈活方便地選用。LM339集成塊采用C-14型封裝，外型及管腳排列如圖所示。由于LM339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四比擬器，如IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)根本一致，可互換使用。圖

6、 LM339引腳排列圖 LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比擬器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用+表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用-表示。用作比擬兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模圍的任何一點(diǎn)，另一端加一個(gè)待比擬的信號(hào)電壓。當(dāng)+端電壓高于-端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)-端電壓高于+端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差異大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比擬理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶

7、體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻稱為上拉電阻，選3-15K。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓根本上取決于上拉電阻負(fù)載的值。另外，各比擬器的輸出端允許連接在一起使用。 圖 電壓比擬器模塊電路圖上圖中電容為濾波電容，濾除電源雜波。因比擬器和外圍器件對(duì)電源的消耗使輸出電壓為10V左右，不利于后續(xù)處理，所以在輸出端加了一個(gè)穩(wěn)壓管，是輸出的電壓穩(wěn)定可控。光線較弱時(shí)，輸入電壓高于基準(zhǔn)電壓，輸出高電平；光線較強(qiáng)時(shí)，輸入電壓低于基準(zhǔn)電壓，輸出低電平。 4電機(jī)控制模塊 通過室環(huán)境光線強(qiáng)弱的變化使光敏電阻兩端輸出上下電平，并輸入到電壓比擬器模塊

8、，由電壓比擬器輸出的上下電平控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由電壓比擬器模塊知，光線較弱時(shí)，電壓比擬器輸出高電平，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；光線較強(qiáng)時(shí)，電壓比擬器輸出低電平，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。因在軟件Multisim10中未找到電機(jī)元件圖，故我們選用兩個(gè)發(fā)光二極管代表電機(jī)這一元件。發(fā)光二極管亮則表示電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，則表示電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。下列圖即為光線強(qiáng)、弱時(shí)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的模塊電路圖。圖 光線強(qiáng)弱處理模塊電路圖5觸摸延時(shí)開關(guān)模塊觸摸式開啟：利用觸摸開關(guān)，只要用手輕輕觸摸一下，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)起來。圖 觸摸延時(shí)開關(guān)電路圖按鍵J2按下模擬人體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸入，由LED燈模擬電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，燈亮代表著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。按下鍵J2，這時(shí)模擬結(jié)果是LED1

9、會(huì)亮一段時(shí)間，通過調(diào)節(jié)R2的大小可以調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間 ，即調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間。3.2 系統(tǒng)總體電路圖4 軟件仿真 在Multisim10仿真環(huán)境下，畫仿真電路圖。圖4.1 光線較弱仿真LED1亮模擬電機(jī)正轉(zhuǎn)圖4.2 光線較強(qiáng)仿真LED2亮模擬電機(jī)反轉(zhuǎn)5 結(jié)論該電路構(gòu)造清晰，容易制作，靈敏度較高，能夠根本實(shí)現(xiàn)通過檢測(cè)室環(huán)境的亮度變化來控制直流電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)功能。另外還有觸摸開光的手動(dòng)控制，兩個(gè)控制電路結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)室雙層窗簾的控制。室亮度較強(qiáng)時(shí)通過觸摸開光翻開外層窗簾，室兩度較弱時(shí)，則由光控電路來控制層窗簾的開合。在此控制電路根底上，如果加上相應(yīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，即可廣泛運(yùn)用于生活中的自動(dòng)控制場(chǎng)合。經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，我們大體上明白了設(shè)計(jì)一個(gè)電子線路的思路和方法，以及一個(gè)電子線路從構(gòu)思到分析再到設(shè)計(jì)完成是多么的不易。在這期間我們明白了自己學(xué)習(xí)的缺乏，需要更好的掌握各種數(shù)電以及模電的元器件原理性能參數(shù)，應(yīng)提高自己查閱資料以及使用軟件Multisim10的