红外线控制插座.doc

家用电器电源插座红外遥控装置制作者：李俊锋、刁川 指导教师：刘敏【内容摘要】：家用电器的假关机（即待机）状态，造成电能的浪费及电器本身的耗损，引起人们的关注。本项目设计一种电源插座红外遥控装置，利用普通的红外遥控器（家用的任意遥控器），对电源插座进行遥控，使接在电源插座上的家用电器真正接通或断开电源,减少了家用电器待机能耗，同时延长了其使用寿命。本文针对红外遥控插座的设计原理、制作过程和测试使用进行了详细的说明和论述。【关键词】：家用电器 待机能耗 红外遥控 电源插座一、项目背景（创作意图） 目前，家用电器的遥控器关机操作多是假关机，即是待机状态，并没有真正切断电源。这样一是消耗待机电能，二是长期通电的电器也会影响其使用寿命。本项目设计一种电源插座红外遥控装置，利用普通的红外遥控器（家用的任意遥控器），对电源插座进行遥控，使接在电源插座上的家用电器真正接通或断开电源，减少了用电器待机能耗，同时延长了其使用寿命。二、红外遥控装置电路设计本项目设计是一种借用电视机或VCD机等遥控器，控制家用电器电源插座的红外遥控装置，设计的电路有：信号接收电路、单稳态触发电路、反相电路、继电器触发驱动电路、继电器控制电路、稳压电源电路等模块。电路原理图如图1所示：图1 红外线红外遥控装置电路原理图（1）信号接收电路IC1信号接收电路IC1采用接收、放大、解调一体化的红外线接收头，设计中采用ITR3638型。红外接收头接收遥控器发出的红外信号，并转化为数字信号输出到单稳态触发器电路。（2）单稳态触发器电路IC2单稳态触发器电路IC2采用NE555定时器构成。IC2的输入端连接所述信号接收电路IC1的输出端，起到定时触发作用。IC2的输出脉宽（即延时时间）可调，通过改变接在NE555定时器6脚和7脚上的R4、C4的值进行调整，项目设计中，R4为100k碳膜电阻，C4为47F电解电容，输出脉宽约为5秒（1.1R4C4）。（3）反相电路IC3反相电路IC3的输入端连接单稳态触发器电路IC2的输出端，项目设计中，反相电路IC3采用74LS04反相器。（4）继电器触发驱动电路IC4继电器触发驱动电路IC4的输入端连接反相电路IC3的输出端，项目设计中，IC4采用双D触发器集成片74LS74AN中的一片，接成双稳态形式，2脚与6脚相连，14脚和4脚接高电平，3脚是时钟CLK，接输入信号，5脚Q输出，7脚接地。R3、C3阻容网络起通电复位作用，保证电源启动或停电再来电时，插座处于关的状态。（5）继电器控制模块继电器控制模块包含三极管VT和继电器K，VT的基极串联电阻R2后，连接到继电器触发驱动电路IC4的输出端，VT的集电极连接继电器K。本设计中，三极管选用VT9013，继电器K选用HG4200。（6）稳压电源电路稳压电源电路包含稳压和滤波两部分，由二极管VD1VD4及电容C2和二极管VDz组成。VD1VD4连接成桥式稳压电路，通过C2滤波后再由VDz进一步稳压。VD1VD4选用1N4003硅整流二极管，VD5选用1N4007，VDz为5V稳压管。三、红外遥控装置工作原理在工作时，接通电源，此时，继电器触发驱动电路IC4复位，输出端输出高电平，三极管VT工作，继电器K吸合，插座有电压输出，家用电器通电工作。要切断插座电源时，按一下红外遥控器的任意键，信号接收电路IC1（红外接收头）接收到信号，其输出端电压降低，经电容滤波后成为低电平，4秒后松开遥控器按键，输出端又变成高电平。这样，在按下遥控器按键之后，就给单稳态触发器电路IC2（NE555定时器）输入一个低电平触发脉冲，IC2的输出端（3脚）输出一个高电平脉冲，再经反相电路IC3（74LS04）反相后变为脉宽相同的低电平脉冲送给继电器触发驱动电路IC4的输入端，其输出端仍然输出低电平；当松开遥控器的按键时，低电平的上升沿到来，使继电器触发驱动电路IC4输出端翻转成为高电平，再经过反相器变为低电平，三极管VT截断，并使得继电器断开，插座无电压输出，接在插座上的家用电器真正切断电源。 需要插座通电时，再按住遥控器任意键4秒后放开，继电器触发驱动电路IC4的输出端再次翻转为低电平，经过反相器变为高电平，使三极管饱和导通，并使得继电器吸合，插座得电，接在插座上的家用电器正常工作。四、红外遥控装置测试遇到问题及解决1、测试中问题开始设计时，没有设计储电放电功能的电路IC5，初始设计电路如图2所示。这样，当遥控器在控制其他电器时，只要按键被触动，无论时间长短，也无论是否是在脉宽时间范围内，5秒后继电器也会动作。也就是说，除了开机和关机，遥控器不能再操控其它功能（如电视的声音调控、频道选择，空调的温度、风力调控等），否则将引起电源反复上电和失电。图2 初始设计电路图2、问题解决解决这一问题的关键在于电路设计中了增加了一块NE555电路IC5。该单稳态触发器电路IC5同样采用NE555定时器，同IC2，4脚和8脚接工作电源+5V，2脚为输入端，1脚接地，5脚通过电容C5接地，不同之处在于6脚和2脚并接后再与IC2-1的输入端2脚并接。7脚接入IC2的定时元件R4和C4，输出端3脚空置不用。有了IC5，当按下遥控器任意按键，C4一直在充电，当时间达到5秒后，C4充电完成，继电器才动作。若没到5秒就放开遥控器。则C4未能充满。此时将通过IC5把刚才充电的C4上电压释放掉，以免影响下一次的充电，即下一次用户的使用。通过这样的控制使用户只能在按住遥控器5秒后放开，继电器才得以工作。这样就能避免操作遥控器控制其他电器时造成该电路误动作。需要断电时，再按下遥控器按键，直到5秒后松开按钮，继电器触发驱动电路IC4的Q端再次翻转为低电平，插座失电，接在插座上的家用电器真正切断电源。五、红外遥控装置使用初始工作时，接通电源，继电器K吸合，插座有电压输出，家用电器通电工作。要切断插座电源时，按下红外遥控器的任意键并持续约5秒钟，继电器断开，插座无电压输出，接在插座上的家用电器真正切断电源。 需要插座