光控窗帘设计实验.doc

摘要：1引言：11.电动窗帘简易控制模型111稳态误差31.2动态性能42. 控制电路总体流程图43. 光控电路原理43.1.感光电路53.2集成运算放大器：内部电路的原理框图64. 元器件选择64.1.电阻器64.2光敏电阻：74.3电位器：84.4.稳压二极管：95设计感想10参考文献：1010室内环境亮度监控装置设计摘要： 随着现代社会的高速发展，人们对室内设计智能化的要求也越来越高。方便与享受的智能窗帘对于现代快节奏的人们生活来说，是适应现代化办公和生活环境的需要，是人们生活水平提高的一个标志。对于室内的窗帘而言，它不仅要具有遮光作用和美化功能，更要具有方便智能的使用功能。本文研究新型的克服现有窗帘需要人为控制缺点的电动感光窗帘，包括光电开关技术、微处理器及光强检测装置技术等，主要原理是利用测光传感器监测到的光强作为系统反馈以控制电压开关，进而通过电机调节窗帘开合。关键字： 电动窗帘 感光 模拟仿真 自动控制引言：本文在光控电动窗帘简易模型的基础上，具体考虑实验硬件的选择与实际参数的变动，继续深入研究此设计实现的可能性。1.电动窗帘简易控制模型控制系统原理图：图2-1（上）方框图图2-2（上）图2-3（下）其中，k=kak1kb k 由图可知，闭环传递函数为开环传递函数为取tm=0.2， kl=1，则为单位负反馈,令k=5k取k=16因此 根轨迹图 bode图单位阶跃响应图3-111稳态误差 系统为型系统，kv=3.2，ess=0.31，稳态误差基本满足要求，有较好的稳态性能。根轨迹均在左半平面，系统稳定。1.2动态性能由仿真图可知，峰值时间tp=1s，5%调节时间ts=1.3s 超调量%=8%综上，该系统具有很好的稳态性能，而且调节快速，也有较好的动态性能，符合自动控制需求。2. 控制电路总体流程图 图4-1（上）3. 光控电路原理该光控自动窗帘电路采用双运算放大器电路ici和光敏电阻rg作为主要控制元件。其电路原理图如图所示。图5-1（下）光敏电阻rg与运算放大器ic，电位器rp1、rp2等构成控制电路。3.1.感光电路： 光敏电阻rg，光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这里用的是硫化镉光敏电阻。3.2集成运算放大器：内部电路的原理框图 图6-1（上） 由于正负电位输入的不同导致输出电平的不同，控制着晶体管的导通和截止，进而控制电机的正转和反转，即窗帘的拉开和闭合。这里一般选用tl072双集成型运算放大器。4. 元器件选择4.1.电阻器：1/4w碳膜电阻器和1/2w金属膜电阻器。 碳膜电阻器是用有机粘合剂将碳墨、石墨和填充料配成悬浮液涂覆于绝缘基体上，经加热聚合而成。气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，电性能和稳定性较差，一般不适于作通用电阻器。但由于它容易制成高阻值的膜，所以主要用作高阻高压电阻器。其用途同高压电阻器。碳膜电阻器常用符号rt作标志，r代表电阻器，t代表材料是碳膜，例如，一只电子枪外壳上标有rt47ki的字样，就表示这是一只阻值为47k，允许偏差为5%的碳膜电阻器。碳膜电阻的额定功率不再电阻的外壳上标出，而以电子枪的长度和直径的大小来区别，长度大、直径大的电阻器功率大。碳膜电阻器有轴向引线、领带式引线以及不接引线等方式。碳膜电阻器的阻值范围为110m。额定功率有0.125w、0.25w、0.5w、1w、2w、5w、10w等。普通碳膜电阻的体形较大，为了适应小体积的电阻装置的需要，又生产出小型碳膜电阻器rtx型，功率仅为0.125w，大多制成色码电阻。4.2光敏电阻：5mm 光敏电阻 5528 光电开关元件 1.28/10pcs 图7-1（下）型号：gl5528最大电压（v-dc）：150最大功耗（mw）：100环境温度（c）：-30- +70光谱峰值（nm）：540亮电阻（10lux）（k）:10-20暗电阻（m）:110010：0.6响应时间（ms）：上升：20照度电阻特性：4.3电位器： 电位器是可变电阻器的一种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。 电位器的作用调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小。电位器的结构特点电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。合成碳膜电位器wth118-2w 47k图8-1（下）4.4.稳压二极管：稳压二极管(又叫齐纳二极管)是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。图9-1（下）in4732表10-1（下）5设计感想 实践是检验真理的唯一标准，而实验是对所学所懂的一个检测。在刚开始选题时，我就觉得有些无所适从，这种茫然持续了很长时间，后来随着我多方翻看资料，与人讨论，思路才开始渐渐明晰，从而一步步完成。虽然实验的成果未必有多完美，但却见证了我的努力。当然，另一方面，我也看到了再课程设计中所体现出来的自身的不足。知识面的狭窄，实践经验的匮乏，都是我的设计与实验中必须努力克服的难关。在今后的学习生活中，我要在这些方面更加努力，以使我今