简易窗帘自动开闭电路

1、简易窗帘自动开闭电路摘 要随着科学技术的飞速发展，人们的生活观念也渐渐地发生转变。各种家电也在发生着变化。现今窗帘已经发展到相当水平，其中布艺帘以它的独有的时代魅力深受人们欢迎。当窗户面积大、窗户高或安装厚重的窗帘布时，使用手动或拉绳都比较费力，并且容易导致帘布损坏，所以现在采用光控电动自动控制布帘的方式代表时代发展的潮流。由于其质量技术等各方面的全面改进，理所当然，光控自动窗帘成为科技不断进步，社会飞速发展的必然产物。为了巩固已学习的数电和模电知识以及初步掌握protel软件，更为了提高自己的实际应用能力，学习一些书本上没有的知识，我精心设计了这个简易窗帘自动开闭电路，该窗帘自动开闭电路由光

2、强检测电路、光强信号处理电路、控制电路、电机开关电路及电源电路组成。光信号通过光敏电阻转化为连续变化的电信号，而由555定时器构成的施密特触发器将连续变化的电信号转化为不连续的高低电平。利用高低电平控制继电器开关的打开与闭合，进一步控制电机的正反转，来实现窗帘的打开与闭合，最后利用限位开关实现电源的切断。关键字 光敏电阻 5G1555 触发器 继电器 电机目录1方案的介绍与论证12简易窗帘自动开闭电路的基本组成及工作原理12.1系统组成框图12.2主要单元电路设计22.2.1 光强检测和光信号处理电路22.2.2 控制电路32.2.3 电机开关电路52.2.4 电源电路63芯片介绍73.155

3、5定时器介绍73.2 施密特触发器原理8总结与体会9参考文献10附 录（一）11附 录（二）12简易窗帘自动开闭电路1方案的介绍与论证当窗户面积大、窗户高或安装厚重的窗帘布时，使用手动或拉绳都比较费力，并且容易导致帘布损坏，所以现在采用光控电动自动控制布帘的方式代表时代发展的潮流。由于其质量技术等各方面的全面改进，理所当然，光控自动窗帘成为科技不断进步，社会飞速发展的必然产物。为了巩固已学习的数电和模电知识以及初步掌握protel软件，更为了提高自己的实际应用能力，学习一些书本上没有的知识，我精心设计了这个简易窗帘自动开闭电路，该电路能够通过感应装置，检测到光线的强弱，并能够根据光线的强弱，自

4、动将窗帘打开和关闭,同时能够在窗帘接触到边沿时，自动的切断电源。2简易窗帘自动开闭电路的基本组成及工作原理2.1系统组成框图简易窗帘自动开闭电路的总体框图如图1所示。它是由光强监测电路、光强信号处理电路、控制电路、电机开关电路、电源电路五部分组成。 图1 简易窗帘自动开闭电路总体设计框图光强检测电路的功能是利用光敏电阻的特性，即入射光强时，电阻减小，入射光弱时电阻增大，在光敏电阻的阻值变化的同时影响与其并联的支路电压，进而将光信号转换为电信号。光强信号处理电路的功能是将光强监测电路输出的电信号输入555集成电路，继而得到一个电平信号，为控制电路作准备。控制电路的功能是将得到的电平信号送至BJT

5、，由BJT的导通与截止控制继电器开关的开断。电机开关电路的功能是利用继电器开关的开断控制电机正反向运行与停止，进而使窗帘运动或静止。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。2.2主要单元电路设计2.2.1 光强检测和光信号处理电路如图2所示，光强监测电路实际上就是一个光敏电阻，即当光敏电阻RD接收到的入射光强时，电阻减小，入射光弱时，电阻增大，在光敏电阻的阻值变化的同时影响与其并联的支路电压，进而将光信号转换为电信号。图2 光强检测和光信号处理电路图中所示光强信号处理电路是主要由5G1555定时器以及分压电阻和电容组成的。光敏电阻阻值的改变要想被电路所识别，就要让其通过改变电位或者电流来实

6、现。本电路让光敏电阻与W1、W2串联之后再与5G1555定时器并联。W1、W2在此起分压作用，并且根据光敏电阻阻值变化范围的不同可调节W1、W2与之相适应。5G1555定时器在此相当于施密特触发器，通过比较W1的滑动触头端的电位与5G1555定时器“2/3VCC”与“1/3VCC”处电位的不同使之输出相应的高低电平。然而在此不采用较为简单的运算放大器作为比较电路的原因是：（1）555定时器本身具有被比较电位，即由3个相同阻值的电阻分压构成的“2/3VCC”电位点与“1/3VCC”电位点。（2）5G1555定时器本身输出的高电平与它的电源输入电压相等，这就为以后控制电路BJT的使用提供了方便。（

7、3）555定时器应用广泛，封装完善，用户不必了解内部构造只需知道管脚的作用即可。由555定时器功能可知：即当VI1>2/3VCC,VI2>2/3VCC，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置零0，VO输出为低电平。当VI1<2/3VCC,VI2<1/3VCC时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触发器置1，输出端VO为高电平。当VI1<2/3VCC,VI2>1/3VCC时，基本RS触发器处于保持状态，电路亦保持原状态不变。当白天时，光强逐渐增大，光敏电阻阻值逐渐减小，（6）端电位持续升高，当升至2/3VCC时，电路处于状态，VO

8、输出为低电平。之后只要光强不是太弱，即（6）端电位不小于1/3VCC，则电路将一直维持在或者状态，即VO为低电平。当晚上来临时，光强逐渐减弱，光敏电阻阻值逐渐增大，（6）端电位持续降低，当降至1/3VCC时，电路处于状态，即VO为低电平，之后只要光强不是太强，即（6）端电位不高于2/3VCC，则电路将一直维持在或者状态，即VO为高电平。在此就相当于施密特触发器，这样，光信号处理电路就可以在白天时为控制电路提供一个低电平，在晚上提供一个高电平，为控制电路作准备。2.2.2 控制电路如图4所示，本电路主要由1个PNP管、两个NPN管、二极管、电阻与继电器构成。VI为5G1555定时器的（3）端，即

9、输出端，VCC为电源电路提供大约为6.8V。下面简要分析其工作原理。图3 控制电路如图4，此电路实现的功能主要是通过VI电平的不同对于BG1、BG2、BG3状态的影响，继而使得J1、J2的电磁线圈得电或者失电，影响继电器的动作。当白天时，VI为低电平，设其很小约为0V，则BG1（NPN）的B1为0V，C1约为6.8V，E1经继电器线圈接地约为0V，则BG1处于截止状态，此时BG2（PNP）的B2约为0V，E2约为6.8V，BG2呈现饱和状态，在此情况下BG3(NPN)将处于放大状态，即发射结正偏，集电结反偏，由此BG3的B3将被钳制在0.7V左右。此时即BG1截止，BG2、BG3导通，J1失电

10、，J2得电。D1在此作用为保证BG1的可靠截止。当晚上时，VI为高电平，因为5G1555的特性，VI大概为6.8V左右。则BG1的B1经二极管恒压降后电压约为6.1V。此时BG1发射结正偏集电结反偏，BG1导通。BG2的B2约为6.8V，E2约为6.8V，VBE2=0V，即BG2处于截止状态，由此BG3的B3也约为0V，VBE3=0V，即BG3也处于截止状态。此时即BG1导通，BG2、BG3截止，J1得电，J2失电。在此电路图中需要注意D2、D3的作用是为了保护继电器。继电器线圈在通电时储存能量，当继电器突然断电时，线圈两端会产生很大的电压，这样可能会使线圈损坏，线圈串联的元件受到冲击，这时只

11、要在线圈两端加上二极管，便可以使它产生一个回路，使得线圈储存能量放完。这个二极管在此起续流作用，因此通常称它为续流二极管。由此，控制电路可以使我们在天亮时接通J2,断开J1,天黑时接通J1,断开J2。继而为继电器的开关电路为控制电机的工作做准备。2.2.3 电机开关电路 图4 电机开关电路如图所示，该电路是由独立电源DC、限位开关、继电器开关、电机与电容组成。此电路利用限位开关以及继电器开关的开断来完成电机的正转倒转以及停转。在此应特别注意限位开关的作用。限位开关又称行程开关,可以安装在相对静止的物体上或者运动的物体上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点

12、闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。在此规定使电机正转的电压方向为正方向。当白天来临时，J1不动作,J2动作，使得J2-1、J2-2吸合，J1-1,J1-2断开，电机两端电压处于正方向，电机开始正转，此时限位开关bc处于闭合状态，当窗帘到达边沿时，碰断限位开关bc接点，电源被切断，则电机停转。当夜晚来临时，J1动作，J2不动作，使得J1-1、J1-2吸合，J2-1、J2-2断开，电机两端电压处于负方向，电机开始逆转，此时限位开关ab处于闭合状态，当窗帘到达合拢位置时，碰断限位开关ab接点，电源被切断，则电机停转。在此注意到有很多种方式可以实现电机在窗帘到达指定状态以后自动切

13、断电源停转的要求。但经过比较发现还是此种方法更适合设计要求。另一种方法可利用单稳态触发器来实现要求。即在暂稳态内电动机转动，暂稳态结束后电机停转。此种方法固然可行，但是需要根据窗帘边沿间距以及电机的转速来具体调整暂稳态持续的时间。如果安装不当会导致在窗帘未到达指定状态时电机就停转的情况。对比起来，显然采用限位开关更适于设计要求中关于窗帘到达边沿后即自动切断电源的要求。故本设计采用此种方案。2.2.4 电源电路图5 电源电路如图6所示，电源电路是由220V工频电源，RC滤波电路，变压器，桥式整流电路，NPN管，稳压管，滤波电容组成。电源电路本可以采用两种方法实现，第一种方法是通过电池供电，但是考

14、虑到需要选择合适电池的指标参数与电路相匹配，故不如利用现成的电网供电更方便。如图采用220V电网电源，先经过熔断器以防止电路出现短路对其他元件造成损害。然后与一个RC滤波电路相连进行第一次滤波。这是考虑到电网电压中实际上含有一定成分的高次谐波，因此先行滤波再用变压器变压。变压后经过桥式整流电路，C5电容滤波后电压相对稳定。此时经过7.5V稳压管分压，BG4的B4为7.5V，C极为12V，由此可推出BG4导通，E极为6.8V。再经过C3、C4的滤波，最终给其他电路输出一个6.8V的直流电源。 3芯片介绍3.1555定时器介绍NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接

15、脚功能及运用都是相容的，只是型号不同，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 图6 内部电路图 3.2 施密特触发器原理电路如图8-7所示，只要将脚2和6连在一起作为信号输入端，即得到施密特触

16、发器。图8-8画出了、Vi和Vo的波形图。设被整形变换的电压为正弦波，其正半波通过二极管D同时加到555定时器的2脚和六脚，得到的Vi为半波整流波形。当Vi上升到时，Vo从高电平转换为低电平；当Vi下降到时，Vo又从低电平转换为高电平。回差电压：V=2/3VCC-1/3VCC=1/3VCC图7 施密特触发器特性图总结与体会通过这次的课程设计，我对直流稳压电源有了更深刻的认识，尤其是对电路的原理的理解，各元器件功能，特性的认识。在一定程度上，巩固和加强了“模拟电子技术”、“数字电子技术”课程中所学的理论知识。以前学习模电的时候，不知道学有何用，这次的实践让我感觉到自己其实什么都不懂，学校里面开设

17、的课程都有一定理由的，我一定得有个正确的方向，尤其是在什么该学，什么可以不学这一方面。在刚接触到这个题目的时候，我觉得挺简单，但真的做起来发现有好多不得不费劲去做的小细节。首先，方案必须站在一定高度看问题，得从整体着眼，然后分模块来实现整体设计。基于此，我掌握了电子电路的一般设计方法和思路，而且基本上能够运用电子基础设计中所学的理论知识来完成设计和分析电路。通过互联网及图书馆查阅手册和文献资料，拓宽知识面的同时，也让我能够独立分析问题和解决实际问题。同时这次课程设计也很有困难，我们小组成员都在一起讨论计划和方案，最终确定了方案。同时大家也都翻阅了很多图书馆的资料。还有我们这学期学的电路设计软件

18、在这次的课程设计中起到了很大的作用，从而让我更加熟悉了对这个软件的应用。最后在对原理有了一个整体的认识后，作出了初步的原理图，然后经过反复的调试后，逐步修改，尽量使其性能达到完美。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，自动控制在生活中可以说是无处不在，而对于电器工程专业的我们来说掌握自动控制的应用技术是十分重要的。这个过程我收获最大，使自己的实验理论与实践相结合的能力有了进一步的提高。总之，这次设计使我受益匪浅，也让我对以后的学习与实践自信满满。参考文献1.康华光：电子技术基础，高教出版社，20032.李银华：电子线路设计指导，北京航天航空大学出版社，2005年6月3.何书森：使用电子线路设计速成，福建科学技术出版社，2004年8月4.何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月5.姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月6.王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月7.张庆双，电子元器件的选用与检测，机械工业出版社，2002年8月8.陈明义，电子技术课程设计实用教程，中南大学出