單線紅外遙控開關(guān)

1.摘要現(xiàn)代社會，隨著科技的進(jìn)步，有越來越多的自動化設(shè)備應(yīng)用到我們的日常生活中，比如現(xiàn)代居室、辦公室中的恒溫空調(diào)、自動照明系統(tǒng)、自動防盜系統(tǒng)、自動烹飪系統(tǒng)等，大大方便了我們的生活，人們的想象力和創(chuàng)造力也在與日俱增，各種新奇先進(jìn)的器件和設(shè)備源源不斷地走進(jìn)我們的生活，大大方便了我們的衣食住行。但也不可避免的出現(xiàn)一些缺陷，在現(xiàn)在的新建的建筑中，尤其是家里現(xiàn)代電氣設(shè)備的供電線路大都采用走暗線的方式，如果采用四線制的電子開關(guān)去控制這些照明燈，還要另接電源而改造線路，耗時費(fèi)力又影響美觀?，F(xiàn)在有一種解決方案，就是設(shè)計一種單根進(jìn)線、但根出線，也就是應(yīng)用單線紅外遙控開關(guān)可以方便地實現(xiàn)遙控，利用家里現(xiàn)有的家電的遙控器就可實現(xiàn)遙控，原理簡單，成本低廉，便于廣泛推廣，它的應(yīng)用會在一定程度上方便我們的生活，也可以增加美觀。在這個設(shè)計中，我選用了紅外接收頭、脈寬選通電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電子開關(guān)、整流電路等單元電路，其中，紅外接收頭用來接收遙控器送來的紅外信號，經(jīng)過脈寬選通電路給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路提供脈沖信號，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路由集成片CD4017組成，它的2號管腳能夠向其下一級電路提供兩種信號：高電平和低電平，而這個信號可以控制可控硅的導(dǎo)通與截止，從而通過整流橋為負(fù)載提供通斷信號，控制負(fù)載的狀態(tài)。在電路中，還使用了其他的基本器件，比如穩(wěn)壓二極管、電解電容、普通二極管等，這些器件雖然比較簡單，但是對于實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)來說必不可少，它們可以增加器件的工作的穩(wěn)定性等。這個設(shè)計雖然科技含量不是很高，但是對于我來說卻是第一次根據(jù)要求設(shè)計實用的電路，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，讓我學(xué)會了設(shè)計實用電路的一般方法，鍛煉了我用所學(xué)的理論知識去解決實際問題的能力，對于以后的學(xué)習(xí)與提高有很大的幫助。目錄1概述TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計目的和要求 3\o"CurrentDocument"設(shè)計思路 3\o"CurrentDocument"器件性能簡介 3原理方框圖及單元電路簡介\o"CurrentDocument"原理方框圖 4\o"CurrentDocument"單元電路簡介 4\o"CurrentDocument"總體設(shè)計 8器件選用\o"CurrentDocument"4.1注意事項 10\o"CurrentDocument"器件清單 10總結(jié)\o"CurrentDocument"5.1心得體會 11\o"CurrentDocument"5.2參考文獻(xiàn) 11附錄:電路總圖 12單線紅外遙控開關(guān)概述1.1設(shè)計目的和要求能運(yùn)用所學(xué)的理論知識獨(dú)立的完成設(shè)計課題；通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實際問題的能力；進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法；初步掌握對電子線路安裝與調(diào)試等基本技能；解決現(xiàn)代家用電器的四線制控制問題；能用現(xiàn)代的家用電器的紅外遙控器實現(xiàn)遙控功能；能方便的替代現(xiàn)代的墻壁開關(guān)；成本低廉，制作簡單，能大范圍的推廣使用。1.2設(shè)計思路在普通家庭，幾乎應(yīng)經(jīng)普及了彩色電視機(jī)、影碟機(jī)等現(xiàn)代家用電器，其中，大部分家電都配有紅外遙控器，它能夠向電氣設(shè)備發(fā)出紅外信號，經(jīng)過接收頭接受后能產(chǎn)生脈沖，來控制家電的通斷電、頻道、音量等狀態(tài)。所以，利用現(xiàn)成的紅外遙控器，在設(shè)計一套能夠接收紅外信號的電路，就能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的遙控開關(guān)，來控制比如電燈、電磁爐、洗衣機(jī)等設(shè)備，能夠給生活帶來一定的便利。電路中應(yīng)該包括信號接收設(shè)備、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電子開關(guān)等電路單元，通過一定的順序組合，就能實現(xiàn)預(yù)期的功能。1.3器件性能簡介該電路采用電流互感器原理來升壓，采用二極管限幅、穩(wěn)壓，利用變壓器為電路提供低壓電源，很好地解決了開關(guān)自身供電難的問題；適用范圍廣，在普通家庭和公共場合等均可使用，隨便使用彩電或者影碟機(jī)的紅外遙控器就能實現(xiàn)遙控；原理和電路比較簡單，自身壓降小、功耗??；采用單根進(jìn)線、單根出線，體積較小，可以直接替代墻壁開關(guān)，安裝和代換都很方便。

原理方框圖及單元電路簡介2.1原理方框圖電路如圖1所示：交流電經(jīng)過整流橋為紅外接收頭、選通電路、觸發(fā)電路電子開關(guān)等單元電路提供低壓直流電，使其不論在什么狀態(tài)下都能正常的工作，負(fù)載直接使用交流電。交流電源jr r紅外接收頭脈寬選通電路雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電子開關(guān)整濟(jì)載nn1Erhp2豈絡(luò)n低壓直流電2.2單元電路簡介2.2單元電路簡介圖12.2.1脈寬選通電路由電阻、電解電容、三極管等構(gòu)成脈寬選通電路

-5V紅外1-5V紅外1R5—2按11)收315K頭1R410Ktr 4pOu10KZL圖2電路如圖2所示：有紅外接收頭接收遙控信號，并發(fā)出負(fù)脈沖，通過三極管倒相后，通過R3R4C2構(gòu)成脈寬選通電路，輸入到IC的脈沖CP輸入端14管腳，作為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號。R5是限流電阻。2.2.2雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路芯片如圖3所示，該芯片共有16個管腳，其中16管腳接電源，14管腳接脈沖輸入，8管腳接地，4管腳和15管腳構(gòu)成回路，2管腳為雙穩(wěn)態(tài)輸出，來控制開關(guān)的狀態(tài)。2.2.3電子開關(guān)

電路如圖4所示，由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路送來的控制信號控制著可控硅開關(guān)SCR的開閉，當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路送來低電平時，LED熄滅，SCR斷開，通過整流橋使負(fù)載斷電，當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路送來高電位時，LED點(diǎn)亮，SCR導(dǎo)通，通過整流橋使負(fù)載通電。2.2.4限幅穩(wěn)壓電路電路如圖4所示，變壓器B1和二極管DI、D2并聯(lián)，但DI、D2的連接方向相反。由于負(fù)載回路采用市電220V的交流電，所以這兩個二極管必有一個導(dǎo)通，而由于二極管的導(dǎo)通電壓較低，所以可以限制變壓器的電壓，所以當(dāng)有電流流過時，可以通過電流互感器給電路提供低壓直流電，解決了開關(guān)自身供電難的問題。2.2.5整流電路

41OACO41OACO圖6電路如圖6所示，整流橋的1管腳和3管腳接交流電源，4管腳接地，2管腳接到電子開關(guān)上，通過四個二極管實現(xiàn)交流到直流的轉(zhuǎn)換，再通過電子開關(guān)的接地端構(gòu)成通路，給負(fù)載供電。此器件在生活中應(yīng)用較廣泛，比如各種各樣的充電器中都有這個器件?？傮w設(shè)計明白了以上各單元的電路原理，將它們按照工作原理和設(shè)計方案現(xiàn)將其組合到一起，構(gòu)成遙控開關(guān)的整體電路圖，如圖7所示：紅外接收頭161152143紅外接收頭16115214313斗12511610798圖7電路總體簡介：電路左邊A、B端為單線進(jìn)出端，和負(fù)載并聯(lián)后接在220V交流電上。集成塊CD4017接成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，用來控制單向可控硅；SCR作為控制負(fù)載的通斷的開關(guān)，可控硅導(dǎo)通相當(dāng)于開關(guān)閉合；微型變壓器B1是用來解決電子開關(guān)導(dǎo)通時自身電源的供給；二極管D1、D2并接在變壓器的初級，將初級電壓限制在0.7V左右，可以防止微型變壓器初級線圈燒壞，也可以防止因負(fù)載電流過大造成輸出電壓過高。電路上邊的100u的電解電容C1的作用是抗干擾，把干擾脈沖過濾掉。電路上方有一個穩(wěn)壓二極管，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低到一個很少的數(shù)值,在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用，此元件的工作電壓是5V。電路中有一個發(fā)光二極管，用來指示電路的通斷。當(dāng)紅外接收頭收到紅外控制信號時輸出負(fù)脈沖，通過三極管T1倒相后，通過R3C2構(gòu)成脈寬選通電路，輸入到IC的脈沖輸入端14管腳。集成塊IC接成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，每輸入一個脈沖，輸出端2管腳的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，從而實現(xiàn)開、關(guān)的控制。開關(guān)斷開時：IC的2管腳變?yōu)榈碗娖?，可控硅截止，?fù)載斷電。此時，交流電通過整流橋Q1整流，再通過電阻R1分壓后給電子開關(guān)提供低壓直流電源，保證了待機(jī)電源的供給。開關(guān)導(dǎo)通時，IC的輸出端2管腳變成高電平，可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合，負(fù)載得電開始工作。負(fù)載回路中有電流流過，必然有電流流過變壓器的初級線圈。由微型變壓器升壓，再通過整流橋Q2整流后，同樣能給電子開關(guān)提供低壓直流電?？梢?，不論電子開關(guān)是導(dǎo)通還是截止，都能夠解決電子開關(guān)電路的供電問題。每按一次遙控器，開關(guān)的狀態(tài)就會改變一次，從而實現(xiàn)遙控開關(guān)的功能。器件選用4.1.注意事項為保證安全和開關(guān)的正常工作，圖中可控硅、二極管、整流橋要根據(jù)負(fù)載電流大小選定，擊穿電壓要在400V以上。微型變壓器B1選用EE12以下的微型鐵心。制作時可通過調(diào)整線圈匝數(shù)和匝數(shù)比，使次級輸出電壓達(dá)到電路的要求。如：輸出電壓要求為5V,那么初級和次級的匝數(shù)比一般選在1：10左右便可。紅外接收頭應(yīng)選用負(fù)脈沖輸出的一體化接收頭，最好加裝金屬屏蔽罩，可以提高抗干擾能力。電阻和電容等器件在組裝前應(yīng)該測量一下，看是否有短路或者短路現(xiàn)象。4.2器件清單普通電阻5個；電解電容3個；發(fā)光二極管1個；普通二極管3個；三極管（PNP）1個；穩(wěn)壓二極管1個；整流橋2個；微型變壓器1個；紅外接收頭一個；集成芯片CD4017一個。5.1心得體會通過這次課程設(shè)計，鞏固了我所學(xué)的模電和數(shù)電的基礎(chǔ)知識，熟悉了部分元件的用法和技巧，明白了一般小實用電路的制作流程和設(shè)計思路，從中鍛煉了動手能力，做到了理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨(dú)立解決問題的能力。不僅這些，還使我掌握了Protel99SE、Word等常用軟件的基本使用方法。但是我也深深的感到自己的知識和能力很有限，還沒有完全掌握設(shè)計的技巧，我將在以后的學(xué)習(xí)中豐富我的基礎(chǔ)知識，進(jìn)一步提高動手能力?，F(xiàn)代社會，尤其是當(dāng)前全球金融危機(jī)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)的形勢下，努力提高自身的素質(zhì)和動手能力是很有必要的，能夠幫助大學(xué)畢業(yè)生增加就業(yè)的保障。這個課程設(shè)計僅僅是個開始，我們需要認(rèn)真的去對待，逐步的學(xué)會獨(dú)立設(shè)計的思路、方法等