遥控窗帘电路设计

遥控窗帘电路设计设计任务书：设计题目：遥控窗帘电路设计设计目的：1)课本上所学的知识进一步加深和巩固；了解遥控控制电路、光控控制电路以及遥控电源电路的工作原理;学会分析电路、设计电路的方法和步骤；培养学生有一定的制图能力。技术数据和要求：技术数据：电源电压220v/50Hz；电机：8W要求：系统工作稳定、抗干扰性能力强；电路应具备完善的保护措施；电源提供方式：交流一一直流。设计内容：1) 控制系统整体方案可行性分析；2) 单元电路的工作原理；3) 主电路的工作原理；4) 主电路和控制电路元件选择；5) 绘制电气系统原理图。设计说明书要求1) 目录；2) 设计说明书；3) 绘制原理图；4) 收获与体会；5) 参考资料。文献综述近几年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高，城市建设步伐的加快，一栋栋居民楼、写字楼、宾馆拔地而起。进入寻常百姓的家用电器品种与数量愈来愈多，这些家用电器有的能减轻人们的家务、有的能丰富人们的文娱生活，有的则能提高人们的生活质量……为了进一步满足人们高水准生活的需要，家用电器产品性能也在不断的更新挽代，从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。与此同时，窗帘作为装修业不可缺少的一部分，也日益火爆起来，目前，常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或滑轮式，只有一部分高收入的家庭采用是电动遥控轨道。但价格相当昂贵，不能普及。而本设计具有多功能且造价低等特点，适用于普通家庭。安装使用方便，美观且性能可靠。本设计具有如下特点：（1） （1）本设计发射、接收电路采用的是COMS工艺制造的芯片，具有功耗低、输出功率大、性能稳定。（2） （2）体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、经济实用、工作可靠。（3） （3）采用红外遥控方式和光控方式双控。采用光控是为了方便外出时实现全自动控制方式。而且不会干扰其它电器的正常工作，也不会影响邻近的无线设备。超距离遥控，可达8〜9m。（4） （4）另一种控制方式为手动控制方式，防止（遥控或光控）没有电时用手动控制。（5） （5）美观。以往的遥控电动窗帘都是向一边拉或向上拉。而本设计为向两边打开，随个人的爱好可以控制其大小。（6） （6）有过压保护功能，防止电压过高而烧坏电路。本电路设计具新颖、美观、实用、方便，可以作为家庭、学校、工厂等场所。可跟据不同用途，选用不同型号的多功能遥控窗帘。在本设计中参考了大量的有关红外遥控、光控；电子线路、电子设计方面的书籍，以及报刊，等资料。遥控窗帘电路设计CircuitDesigningofRemoteControlforWindowCurtain【摘要】介绍了遥控窗帘的设计思想和电路组成，着重分析了电路的工作原理、并给出了详实的实用电路图。关键词： 遥控电路设计 实用集成芯片LAbstract】Introducesthedesigningmethodsandcircuitcompositionofremotecontrolforwindowcurtain,Theoperationalprinciplearedescribedinparticular,thenapracticalcircuitaregiven.Keywords:remotecontrolcircuitdesignpracticalintegratedchips.一、 一、设计方案方框图：略多于二、 二、概述1）1）遥控简介遥控窗帘电路的核心元件是采用LC9301/9305红外遥控发射、接收集成电路。LC9031集成电路是一块内置振荡器、编码器和驱动器的红外专用器件，它可以发射两种连续码和四种单码，每种单码每次连续发射三组编码脉冲信号，这样可大大提高发射信息的可靠性，由于采用455kHz陶瓷晶体振荡器，因而发射频率稳定，不易受外界干扰。LC9301采用CMOS1工艺制造，功耗低，输出功率大，性能稳定。输入采用轻触式按键或导电橡胶开关，内部具有防抖动功能。LC9305是一块具有解译码和读码功能的红外线遥控接收专用集成电路。它可以接收连续三组编码脉冲串行信号进行鉴别比较和时序控制。芯片采用防干扰设计，具有四组连续脉冲输出和两组单码双稳态输出功能。同样，LC9035也采用CMOS工艺制造功耗低，性能稳定可靠。2）光控简介光控电路主要由光敏三极管，SK-II集成电路、继电器J组成，其中SK-II集成电路内部由三极信号放大器、延时整形、选频T触发器和输出驱动电路组成。

3）LC9301/9305集成芯片的外形及引脚功能介绍LC9301/9305红外遥控发射/接收器件的外形均为14双列直插DIP封装，其外形引脚如图（1）所示；相应引脚功能如表（1）的表（2）所示。□UT匚XT0[2_XT叵ctLl喧Vss[^aCO匡/doJ Q3<1 Q4<2 L、、c Y\(4 HM<6 Vss2八5 t___l1io]q3-i=—i-如图（1）表（1）LC9301引脚功能引脚号符号LC9301引脚功能1OUT信号发射输出2XT0455kHz晶体振荡输出端3XT1455kHz晶体振荡输入端4CT重复频率发射控制端5P脉冲码间隔控制端6L发射指示器（LCD）驱动输出端7VSS电源负端8〜11K〜K3 6（单码）独立开关按键端、13%，K2（连续码）脉冲信号控制端14VDD电源正端表（2）LC9305引脚功能引脚号符号LC9305引脚功能1、2Q3、^4独立控制电平输出端3L外接滤波定时电容端4IN红外线解调信号输入端5H外接滤波定时电容端6M测试端、应用时接VSs端即可7VSS电源负端8〜11%〜q4脉冲信号输出端、13Q/Q2双稳态电平输出端14VDD电源正端4）电气参数LC9301/9305红外遥控发射/接收器件电源电压范围4.5V〜6.5V,典型值为+5V；外部晶振频率为455kHz；载波频率为38kHz；自身消耗电流仅有“A级；发射电路输出电流大于5mA,可真接驱动红外发射管工作，作用距离可达8m以上。三、单元电路设计原理（一）红外遥控发射电路1）1）红外遥控发射电路的组成：红外遥控信号发射器主要由键盘矩阵遥控器专用集成芯片、激励器和红外发光二极管等组成，其工作过程是首先由专用集成芯片将每个按键位码经内部遥控指令编码器转换成遥控编码脉冲后，将编码脉冲38kHz左右的载波进行脉冲幅度调制，最后将已调制的编码脉冲激励红外发光二极管，使其以中心波长为940nm的红外光发出红外遥控信号。如图（2）所示：如图（2）2）2）工作原理：图中S-S四个按键可以独立控制四个通道，S--S控制窗帘的开启与闭1 4 1 2合，S控制窗帘的行程与大小，S控制遥控、光控控转换开关，由JT、C、C、3 4 1 2R2构成载波振荡器。当JT采用455kHz时，电路可产生38kHz载波频率来驱动红外信号从Lc9301的第1脚输出，经VT放大后驱动红外发射管SE303工作。图中R决定连续码信号的作用速率，按图中元件值时，速率为5级/S。R、C决定了4 3 3发射脉冲信号串之间的间隔时间，本图约为0.05s。改变C3容量，间隔时间变化较明显，但同时连续码的作用速率也同样受影响，R5、LED为发射指示电路，如LED闪，则表示发射连续码；LED闪动一次，则表示发射单码。（二）红外接收遥控继电器双稳态触发电路1）双稳态触发电路工作原理：如图（3）所示电路为LC9305构成的遥控继电器控制双稳态触发电路。其输出控制部分为两路继电器双稳态触发电路。由红外发射器发出的编码脉冲信号被专用红外接收头BA5302所接收。首先经BA5302内部放大，解调后从BA5302的O/P端输出送入LC9305的第4脚进行鉴别比较译码。然后再分配到相应的输出端上，此时输出控制部分连接在LC9305的第13脚，由红外发射遥控器S3控制，按动S3,则LC9305第13脚由原来的低电平变成高电平，给VT1提供一个基偏流，使VT1饱和导通，继电器J1吸合，使负载工作，同时LED发光作为工作指示，

再按动一次S3,LC9305第13脚由高电平变成低电平，VT1截止，J1释放，负载断电。2）双稳态电路原理图：如图（3）3)3） 遥控、光控转换开关的工作原理如图（3）3)3） 遥控、光控转换开关的工作原理由红外发射器发出的编码脉冲信号被专用红外接收头BA5302所接收。首先经BA5302内部放大，解调后从BA5302的O/P端输出送入LC9305的第4脚进行鉴别比较译码。然后再分配到相应的输出端上，此时输出控制部分连接在LC9305的第脚上，由红外发射遥控器S4控制，按动君,则LC9305第脚由原来的低电平变成高电平，给VT10提供一个基极偏流，使VT10饱和导通，继电器J2吸合，遥控电机电路部分工作，同时LED发光作为工作指示，再按动一次S3，LC9305第13脚由高电平变成低电平，VT10截止，J2释放，此时为光控部分电路工作。（三）红外接收遥控电机控制电路1） 1）电机控制电路原理图:

\7jn:.~a*—t •——'4-WMI'八\7jn:.~a*—t •——'4-WMI'八I一-I2%.'/I：!14；如图（4）2）2） 电路控制组成原理：电机电路控制电路主要由差动放大电路组成，差动放大电路的基本组成结构，它由两组元件参数完全相同的基本共射放大电路组成，是一种理想的对称电路。正是由于这种结构上的对称性，才使它具有理想的抑制零漂移的作用。电阻Re是T1与T2两管的公共射极电阻或称耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路引入的射极电阻。只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re，所以它的作用是稳定静态工作点，对零漂移做进一步抑制，Rl为外接负载电阻，Rb作用是限制基极静态电流并提高输入电阻，T1、T2两个管的基极的集电极分别为差动电路的输入与输出。差动放大电路的基本结构如图（5）所示，如果给差动电路如图(5)输入一对大小相等、极性相反的差模信号，则由于电路的对称性，必将使两管的集电极以及发射极电流产生大小相等而方向相反的变化量，即Ic1=-Ic2,Ie1=-Ie2,所以，此时流经射极电阻Re的电流变化量Ie=Ie1+Ie2=0A,即流过Re的总电流仍保持其静态值不变，于是发射极电位Ve也保持不变，上述负反馈过程就不会再出现了，也就是说，此时的射极电阻Re对差模信号将不起任何抑制作用，好像被短接一样。因此，每管的集电极对地之间就可获得放大了的差模输出电压：Uo1=Au1.Ui1=Au1.Ud1Uo2=Au2.Ui2=Au2.Ud2.=-Au2.ud1于是两集电极间的差模输出电压为：Uod=Uo1-Uo2=(Au1+Au2).Ud1因电路对称，有Au1=Au2=Au,故上式可写为：Uod=2.Au.Ud1=-2.Au.Ud23) 3) 电机控制电路工作原理：如图(4)所示为遥控电机控制电路，当接收到信号时，经过BA5302内部放大、解调后信号送入LC9305的4脚，由LC9305进行鉴别比较并译码后送到相应输出端。当按动发射器上S「S2时，LC9305的第8、9脚将有负脉冲输出。假设9脚有负脉冲输出，则VT2导通，电容C5充电后VT2也导通。VT3截止。由于VT是导通的，所以此时有电流从VT的（C—E）极流向一DJ--VD--VT的C4 4 1 2一E极--地，形成回路，电机得电转动。若8脚有负脉冲输出，同理将有电流从VT3的（C--E）--DJ--VD2--VT5的（C--E）极--地，构成回路，电机转动。电机相对于9脚有负脉冲时电机反转，8脚有负脉冲时电机正转。（四）光控电机控制电路1）1）光控电机电路原理图：如图（6）如图（6）所示光控控制电路由光敏三极管、SK-II集成电路、继电器J组成，其中SK-II集成电路内部由三极信号放大器、延时整形、选频T触发器和输出驱动器等五部分组成。当光电转换器件VT8受到光照时，内阻减小，光电流通过C8送到IC的1脚进行反相放大，再将其输出送到IC的3脚作用相放大，由4、5脚上的外接电容Cio进行选频、整形后，将T触发器触发，于是在IC的9脚上输出高电平。使VT9迅速导通，继电器吸合，电源电流流过Ji-3的触点2送到电动机DJ的B端，经过微动开关％，继电器Ji-】的触点2，再通过Ji-2的触点2回到电源负极，此时电动机逆时针转动。当光敏元件不受光照时，呈高阻，无触发电流送入《的1脚，使9脚成低电平，BG2截止，继电器J释放，电源电流流过Ji-2的触点1经过微动开关％，继电器Ji-】的触点2,送到电动机DJ的A端，再通过Ji-3的触点1回到电源负极，电动机顺时针转动。（五）电源电路1） 1） 电源电路的组成原理：直流稳压电源主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，原理框图如图（7）所示，电网供给的交流电压Ui1为220V、50Hz,经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压Ui2，然后由整流电路变换方向不变，大小随时间变化的脉动直流电压Ui3；再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压Uo,为了能得到稳定的输出直流电压，本设计还使用稳压电路，以保证输出电压更加稳定。负稳压载滤波交流 变压电源 整流如图(7)2) 2) 电源电路CW78**集成稳压内部原理方框图略如图(8)如图(8)是本设计中使用的电源电路的方框图，它与一般分立元件组成的串联式稳压电路相似。不同的是增加了启动电路、保护电路和恒流源。启动电路是为恒流源建立工作点而设置的，恒流源设置在基准电压形成和误差放大器电路中，是为了稳压电器能够在比较大的电压范围内正常可靠工作。在芯片内设计了两种较为完善的保护电路：一是过压保护、一是过流保护、一是过热保护。R1是过流保护的取样电阻。R2、R3为输出电压采样电阻。R3两端上的电压与基准电压在误差放大器中进行比较和放大，产生误差电压，去控制调整管的工作状态，从而稳定输出电压。3)3)电源电路原理图如图（9）4）电源电路工作原理如图（9）所示为输出+V和+5V输出电流0.67A的稳压电源。它由电源变压器B,桥式整流电路VD4〜VD7,VD8〜VD以及滤波电容C、C14、C16、C18防止自激电容C13、C15、C17、C19和二只固定三端稳压器（CW7805、CW78）等组成。220V交流电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路VD4〜VD7和滤波电容C的整流和滤波，在固定式三端稳压器CW7805的in和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电压经过CW78和CW7805的稳压和C14和C18的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的输出直流电压。5）主要参数A.变压器参数交流变压器铁心线圈电路的功率损耗为：P=Pu+Pf="R+Ph+P（铜损耗P、铁损耗P、磁滞损耗P、涡流损耗P）cu fe h ea.电压变换：原、副绕的端电压分别为：U1=E1=4.44fN10mU「E2=4.44fN*m（6m:主磁通最大值）原、副绕组的电压之比：U/U=E/E=N/N=n12 12 12b.电流变换:原副绕组的电流关系为：I/I=N/N=1/n12 2 1B.电压输出要求：a.输出电压的平均值Uo(AV)Uo(AV)=(2*2i/2U「/n=0.9U2b.输出电流的平均值io(AV)io(AV)=Uo(Av)/R=0.9*U/RL 2Lc.流过每个整流二极管的电流平均值iD(AV)iD(AV)=0.45*U2/RLd.每个二极管承受最高反向电压U:RMU尸1/2U2电路元件的选择及要求：(2)为保证稳压器的稳定工作，三端稳压器的输入端Vin到少要比输出Vout高出3V,一般3〜6V之间为好，Vin与Vout之差不能太高，太高不仅工作效率降低，浪费能源，而且稳压器本身的功耗太大，会引起过热而造成工作不稳定。(3)如图(7)是一种固定式三端稳压电源的供电电路，根据负载的不同的要求选择不同和三端稳压器，本电路选择的三端稳压器为CW7805、CW7812(4)三端稳压器的输入与输出之间的电压差和输出电流较大时，应加装合适的散热片。(5)如图(7)中的C12、C13、C14、C15的作用和数值：C13和C15是防止自激用的，C13一般取值0.1〜川F,C15一般取值为0.1〜0.33^F，C12和C14是滤波电容，C12一般取值1000MF-4700PF，C14一般取值为100pF〜470^F。(6)压敏电阻耐压为500V,2.5A.(7)变压器的次级电压(有效值)的选择：设次级电压为V2，V2=(1.05〜1.1)*Vin=8V(8)变压器的功率确定：P=Vout*Iout*1.5(W)=8*1.5*1.5=18W四、总电路原理图及工作原理（一）（一）总电路原理图*1仃小-L-NDIT*1仃小-L-NDIT如图（10）（注：如图（10）的控制部分连接为：遥控制电机电路中的E与F分别与光控电机控制电路中的E与F相连。即E—E、F-F相连，同样，遥控电机行程控制电路继电器J1和光控电路中的继电器J1是用同一个继电器，即G—G、H—H相连，即在印刷电路板上只有一个继电器。电源部分为：其中，+5V为遥控控制电路的电源；+12V（2）为遥控电机控制电路部分的电源；+12V（1）为光控控制电机电路部分的电源）（二）总电路工作原理：当按下遥控器上的电源及行程控制键（即发射电路中的S3键）时送入LC9301第11脚一个按键位码，经过LC9301内部遥控指令码器连换成遥控偏码脉冲后将编码脉冲38kHz左右的载波进行脉冲幅度调制，最后将调制的编码脉冲激励红外发光二极管，使其以中心波长为940nm的红外光发出红外遥控信号，当接收到遥控器发来的遥控红外信号时，经过BA5302内部放大，解调后信号送入LC9305的第4脚，由LC9305进行鉴别比较并译码后送到LC9305的第14脚，此时14脚由原来的低电平变为高电平，经过*限流，C3滤波后，给VT1提供一个基极偏流，导致VT1饱和导通，继电器J1吸合，使J1-2的触点接通，用时工作批示灯LED1被点亮，说明电路已工作，此时，按下遥控器上的打开窗帘键（即发射电路中的S1键）时，LC9305的第8脚有负脉冲输出，导致VT7的e极电位大于b极电位而饱和导通，给电容C6充电后，VT6也导通，导致VT5截止。由于VT4导通，所以此时有电流从VT4的C-E极流向微动开关的K1触点J1-2的2端一DJ的A端一DJ的B端一VD2—VT6的C—E极一地构成回路，电机DJ正转，窗拉开。当按下闭合键即（S2键）时，LC9305的9脚有负压脉冲输出，VT2的e极电位b极电位和饱和导通，给电容C5导通，此时有电流从VT5的C-E极流向DJ的B端一DJ的A端一微动开关K2—触点J1-2的1端一VD1—VT3的C-E极一地，构成回路，电机DJ反转，窗帘闭合，当窗帘开到一定程度时，只要按下电源及行程控制键（即S3）时，LC9305的4脚由高电平变为低电平，使VT1截止，继电器J1释放，使电动机失电而停转，这样就可控制窗帘的行程（即打开的大小），当按下遥控器上的遥控、光控转换键时（即S4键）LC9305的13脚由低电平变高电平，经R13限流以后，给VT10提供基极偏流，使VT10饱和导通，继电器J2吸合，触点J2-1的端点2接通，同时工作批示灯LED2点亮，此时，遥控接收电路的电机控制电路就没有工作电压而停止工作，反而光控电路部分有工作电压而开始工作，当光电转换器件VT8受到光照时，内阻减小，光电流通过C8送到SK-II的第1脚进行反相放大，再将其输出送到SK-II的3脚作同相放大，由4,5脚上的外接电容C10选频、整形后，将T触发器触发，于是在IC的9脚上输出高电平，使VT9迅速导通，继电器J1吸合，电源电流流过J1-3的触点2送到电动机DJ的B端，经过微动开关K2，继电器J1-2的触点1，再通过J1-1的触点2回到电源负极。此时，电动机逆时针转动，窗帘由闭合逐渐拉开。当光敏元件不受光照时，呈高阻，无触发电流送入SK-II的1脚、使9脚呈低电平，使VT9截止，继电器J1释放。电源电流经过J1-1的触点1一微动开关K1—继电器J1-2的触点2—DJ的A端一DJ的B端一J1-3的触点1一地，此时，电动机顺时针转动，带动传动机构，窗帘闭合，开关K1，K2是窗帘的限位开关，由固定在滑线上的撞块控制。拉开窗帘开到头时，撞块撞开K1,电机失电停转；当关闭窗帘关紧时，撞块又撞开K2，电机再失电而停转。随着光线暗亮的变化，窗帘自动开启与闭合。这样就可实现全自动控制，当要实现遥控制时，只要按下遥控、光控转换键就可实现所需的控制方式。五、五、主要元件介绍功能及参数(—)(—)KW2型微动开关KW2型微动开关为普通型，主要用于各类电器设备作行程控制或电路转换。DD使用条件环境温度：一55°C〜55°C相对温度：40C时达90%大气压力：2Kpa振动：振频10〜500Hz，加速度50m/s2碰撞：加速度100m/s22)主要技术参数额定电压及电流：DC2〜30V0.1A〜1.5AAC220V接触电阻：寿命前＜0.010，寿命后＜0.10绝缘电阻：正常条件下N1000MO，低气压下N500MO，潮气热下N50MO耐压：正常条件下1500V，低气压300V，潮热1000V动作压力：1.8〜3.8N动作行程＜0.5〜1.8m差动行程＜0.5mm寿命：10000次(二)JRX-13F小型功率直流电磁继电器JRX-13F小型小功率直流继电器具有体积小、重量轻、动作快等特性，并有透明防尘外罩。DD使用条件环境温度：一25C〜40C相对温度：20C时达98%大气压力：86.7〜106.7KPa振动：振频30HZ，单振幅0.075m冲击：加速度500m/s210000次2)2)主要技术参数线圈电源：直流线圈消耗功率：0.6W绝缘电阻：正常条件下N100MQ，高湿下N5MQ介质耐压：50Hz有效值，正常条件500V电气寿命：106次质量：W25g(三)直流电动机WZY-171型额定功率：静态时小于2W；动态时大于10W额定工作直流电压：12V水平牵引力大于2.5kg牵引速度：约0.3m/s最大设计行程6m(四)CW78**三端固定输出集成稳压器电气参数CW7805、CW7812输出电压(V)电压调整率(mv)电流调整率(mA)噪声电压(uV)MINMAXU1:(*〜*V)I0：I1〜1.5AUn(uV)10Hz〜100Hz4.85.27(8〜18)25(20)4011.512.612.5(12〜22)40(30)80(五)3DU系列光敏三极管主要参数规格(mm)型号主要参数工作电压Vo(V)暗电流ID(uA)光电流IL(mA)峰值波长(nm)响应波长(nm)023DU12〜30W0.5〜W0.1N0.2〜N1880500〜1000六、 安装与调试整机安装调试时，光控部分电路的安装，继电器J1先不接负载，将光敏三极管置于黑暗处，接通电源，用手电照射光敏三极管，继电器应立