简易窗帘自动开关电路设计资料

目录1 概述 (2)2．系统方案设计 (2)2.1 系统组成框图 (2)2.2 主要单元电路的设计及功能 (3)2.2.1 电源电路 (3)2.2.2 光信号处理电路 (4)2.2.3 继电器控制电路 (7)2.2.4 电机驱动电路 (8)3 元器件选型 (9)3.1 变压器 (9)3.2 整流桥堆 (9)3.3 三端稳压器LM7805 (10)3.4 555定时器 (10)3.5 继电器 (10)3.5.1 固态继电器 (11)3.5.2磁簧继电器 (11)3.6限位开关 (11)结论与展望 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 概述在现代社会，对室内设计而言，窗帘不仅具有遮光作用，更具有美化功能，它不仅可以协调居室的色彩搭配，而且能够柔化空间造型的线条，营造温馨惬意的环境。

现在很多厂家生产的自动窗帘（含门帘）控制系统，都是各种传感器（红外线传感器、风雨信号传感器、温度传感器、烟雾传感器等）、各种报警终端（警灯、警笛、电话报警器、接警控制中心等）、遥控器以及一系列机械传动装置组成的一种具有智能化、人性化、网络化的高科技产品,本设计讲述了由光敏电阻分压器和555定时器构成的施密特触发器设计的自动窗帘。

2．系统方案设计2.1 系统组成框图简易窗帘自动控制电路系统框图如图2-1图2-1 系统组成框图此系统由光信号处理电路、继电器控制电路、直流电机驱动电路、电源电路和直流电机组成。

光信号处理电路主要由光敏电阻和由555定时器组成的施密特触发器构成。

利用光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小的特性。

在光敏电阻阻值变化的同时影响由光敏电阻和电位器构成的分压器的电位大小。

把分压器得到的电压值输入555定时器，继而得到一个由光敏电阻控制的电平信号。

继电器控制电路根据555定时器输出的高低电平和BJT的开关特性控制继电器的开闭。

电机控制电路利用继电器的开闭和限位开关控制直流电机的正反转和停转。

2.2 主要单元电路的设计及功能2.2.1 电源电路如图2-2所示是电源电路图2-2 电源电路此电源是一个220V工频电源。

它由变压器、整流桥、前级滤波、三端稳压器和后级滤波组成。

图示的变压器变比是220:9，变压器把220V的交流电压变成9V的交流电压。

整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流电压。

在交流的正半周，变压器次级上正下负，电流从正极经D1、负载流回变压器的负极，这样若忽略二极管的导通电压，在负载上得到一个大小与变压器次级相同的电压波形，极性为上正下负；在交流的负半周，变压器次级上负下正，电流从正极经D1、负载流回变压器的负极，这样在负载也得到一个大小与变压器次级相同的电压波形，极性与正半周一样,也为上正下负。

因此在交流信号的正负半周的分别作用下，整流器均输出单极性的脉动电压，该输出的直流成份已大于零经整流后的电压有比较大的波纹。

前级滤波器由大电容C1和小电容C2并联组成，我们知道电容能够滤除交流信号，整流器输出的单极性脉动电压经过该滤波器后，就变成了直流信号了。

大电容C1的作用主要是交流成份和储存电能，小电容C2的作用是滤除高频干扰。

输出的直流电压是不稳定的，它的输出电压值会随着电网电压的波动和负载的轻重而变化，并不适合直接应用于计算机系统和电子电路，因此还必须进行稳压。

图2-3是三端稳压芯片7805的实物图。

图2-3 7805实物图集成稳压器7805是一个固定5V输出的集成三端线性稳压器，是它的实物照片。

它内部有一个类似稳压管的电压基准源，且利用深度负反馈电路将输出稳定控制在5V，在一定范围内不受电网电压和负载轻重的影响。

它的最大输出电流为1A，最高输入电压为36V，输入管脚和输出管脚之间的最大压差为2.5V，最低输入电压为7.5V。

中后级滤波器由C3和C4构成，它的作用是进行进一步的滤波，为防止电源在稳压过程中和负载变化过程中所产生的直流输出电压波动。

2.2.2 光信号处理电路如图2-4所示是光信号处理电路。

图2-4 光信号处理电路此电路由光敏电阻分压器和555定时器构成的施密特触发器组成。

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。

常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

光敏电阻R3和电位器R2组成分压器。

555定时器的内部构造和引脚如图2-6所示。

图2-5 555定时器内部构造图,引脚分布图及实物图它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。

图2-6为555定时器的主要引脚功能。

图2-6 555定时器的主要引脚功能图2-4所示电路中，夜晚来临光线由强变弱时，光敏电阻阻值增大，555定时器第2引脚和第6引脚电位升高，当电位大于23⁄Vcc时555定时器的第3引脚输出高电平；早上光线由弱变强时，光敏电阻阻值逐渐减小，555定时器第2引脚和第6引脚电位降低，当电位小于13⁄Vcc时555定时器的第3引脚输出低电平。

由R5和R6组成的分压器可以调节施密特触发器的回差电压范围。

如图2-7所示是施密特触发器的符号及输入输出波形。

图2-7 施密特触发器符号及输入输出波形施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。

在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。

正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。

它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。

这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。

利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。

输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号2.2.3 继电器控制电路如图2-8所示是继电器控制电路。

图2-8 继电器控制电路继电器控制电路主要由两个开关二极管1N4148、两个电阻、一个NPN三极管和继电器的线圈组成。

其中V o是555定时器的输出端第3引脚。

此电路实现的功能主要是通过555定时器的输出高低电平的不同状态对三极管Q1的影响，继而使得电磁线圈得电或者失电，影响继电器的动作。

当白天时555定时器的输出引脚输出低电平，此时三极管Q1处于截止状态，此时继电器线圈不通电，继电器的常闭触点闭合，常开触点断开。

当晚上时，555定时器第3引脚输出高电平，则三极管Q1处于饱和状态，此时继电器线圈通电，继电器的常闭触点断开，常开触点闭合。

此电路中的D1的作用是保证白天时Q1可靠截止，D2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，继电器控制电路可以使我们在天亮时常开触点断开，常闭触点接通；晚上常开触点闭合，常闭触点断开。

继而为继电器的开关电路为控制电机的工作做准备。

2.2.4 电机驱动电路电机驱动电路如图2-9所示。

图2-9 电机驱动电路该电路是由限位开关、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。

继电器是一种电控制器件。

它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。

通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

当继电器线圈通电时，继电器常闭开关K2和K4断开，常开触点K 1和K3闭合电流由限位开关流入电机，电机实现正转；当继电器线圈没有电流通过时，继电器常闭触点K2和K4闭合，常开触点K 1和K3，电机实现反转。

当窗帘到达任何一个边框时对应的限位开关断开，电机停止转动。

因此实现电机的正反转和到达边沿停止的目的。

3 元器件选型3.1 变压器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，是一种在电子电路，以及电力系统中非常常见的器件，小到收音机，大到我们日常生活中大型电网，用来升压降压的电力变压器等。

变压器的原理是电磁感应技术,变压器有两个分别独立的共用一个铁芯的线圈。

分别叫做变压器的次级线圈和初级线圈。

当一个交流电压( V1)供应至初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停地正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。

由于磁场强度的不断变化，促使缠绕在同一铁芯上的另一端线圈产生感应电动势V2变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压,因为直流电流是不会变化的,电流通过变压器不会产生交变的磁场，所以次级线圈只能在直接接通的一瞬间产生一个瞬间电流和电压。

把直流电压强加于变压器上会有烧毁变压器的可能。

3.2 整流桥堆整流桥堆就是由两个或四个二极管组成的整流器件。

桥堆有半桥和全桥两种，半桥又有正半桥和负半桥两种，桥堆的文字符号为UR。

桥堆的基本组成：全桥由四只二极管组成，有四个引出脚。

两只二极管负极的连接点是全桥直流输出端的“正极”，两只二极管正极的连接点是全桥直流输出端的“负极”。

基本原理：整流桥堆产品是由四只整流硅芯片作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封，增强散热。