石延梅

摘 要： 采用NE555定時(shí)器設(shè)計(jì)一種自動(dòng)晾衣桿控制電路，其利用光傳感器或溫度傳感器將天氣變化的狀態(tài)輸入NE555內(nèi)，通過NE555內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器動(dòng)作來控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)（即上升）或反轉(zhuǎn)（下降）；利用光敏三極管將光照強(qiáng)度控制輸入，從而控制三極管的導(dǎo)通或截止，以此來驅(qū)動(dòng)外部機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)收衣服和晾衣服的功能。該自動(dòng)晾衣桿的電路設(shè)計(jì)具有成本低、反應(yīng)快、能耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： NE555； 自動(dòng)晾衣桿； 時(shí)基電路； 光敏三極管

中圖分類號(hào)： TN702?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）20?0104?03

Design of clothes?aired pole system based on time?base circuit

SHI Yanmei

（College of Physics & Electronic Information， Yanan University， Yanan 716000， China）

Abstract： A control circuit of automatic clothes?aired pole was designed by adopting NE555 timer. The state of weather changes is input into NE555 by opto?sensor or temperature sensor. The foreward rotation （up） or reversion rotation （down） of the motor is controlled by the action of monostable trigger inside the NE555. The input is controlled by illumination intensity of the phototriode， and so the breakover or cut?off of the triode is controlled for driving the external mechanical device and achieve the functions of clothes collection or clothes hanging . The circuit design of this automatic clothes?aired pole has the characteristics of low cost， quick reaction， low energy consumption， long lifetime and high reliability.

Keywords： NE555； automatic clothes?aired pole； time base circuit； photo transister

0 引 言

晾衣桿，從遠(yuǎn)古時(shí)期就一直存在，遠(yuǎn)古時(shí)期的人們將晾曬的東西，直接就掛在樹枝上，這就是最早時(shí)期的“晾衣”。隨著時(shí)間的推移，人類不斷文明，發(fā)展。近代的人們就地取材，一般是用繩子、木棍或竹竿簡(jiǎn)單的搭起來，便成了簡(jiǎn)單的晾衣桿。這種傳統(tǒng)的晾衣方式其弊端是不方便、占用的空間比較大，即不美觀又不實(shí)用。20世紀(jì)80年代不銹鋼的出現(xiàn)，不銹鋼管材料出眾的性能和漂亮的外觀人們紛紛淘汰了簡(jiǎn)易晾衣桿，在陽(yáng)臺(tái)上安裝了由不銹鋼焊接成的固定晾衣桿。由于需要焊接和切割，一般的家庭都沒有這些設(shè)備，80年代后期就有小作坊在生產(chǎn)不銹鋼晾衣桿。90年代我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)如火如荼的進(jìn)行著，高樓大廈如雨后春筍般的涌出，晾衣桿的需求量也不斷的加大，再加上人們對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，有些小作坊生產(chǎn)廠家們開始加大投資，引進(jìn)新型材料自己研發(fā)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出自動(dòng)升降晾衣桿。自動(dòng)升降晾衣桿方便，美觀、人性化，性能優(yōu)越，價(jià)格又大眾化。2000年后期，市場(chǎng)開始有了比較高端的智能電動(dòng)晾衣桿，可遙控，有帶烘干功能，甚至帶有紫外線殺菌功能。而自動(dòng)晾衣桿與其他智能家居產(chǎn)品配套使用，更可以體會(huì)現(xiàn)當(dāng)今生活的快捷方便，使得社會(huì)各成員都切實(shí)感受到科技帶來的生活新體驗(yàn)。在21世紀(jì)的今天，晾衣桿成為生活中的必須品，廣泛的應(yīng)用于學(xué)校、家庭、賓館等；隨著人們的物質(zhì)水平的提高，人們對(duì)晾衣桿的要求也越來越高，從而自動(dòng)晾衣桿也應(yīng)運(yùn)而生，智能化、自動(dòng)化等電器設(shè)備正在人們生活中占據(jù)越來越重要的地位；

“晾衣桿”通常分為手動(dòng)、電動(dòng)兩種[1]。手動(dòng)較為普及，電動(dòng)還未普及推廣。高端的智能電動(dòng)晾衣桿一般采用單片機(jī)控制，由于技術(shù)和價(jià)格關(guān)系，在市場(chǎng)占有率比較低，目前還沒有新的晾衣桿能撼動(dòng)自動(dòng)升降晾衣桿的霸主地位。在許多方式的自動(dòng)控制中，光控是一種比較經(jīng)濟(jì)、方便、簡(jiǎn)單的控制方式，該裝置可以在晴雨天自動(dòng)收衣物，也可遠(yuǎn)程控制，相比傳統(tǒng)的晾衣方式，有諸多的優(yōu)點(diǎn)[2]。因此，采用價(jià)格低廉的555定時(shí)器和光控元件等設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)晾衣桿電路。

1 自動(dòng)晾衣桿設(shè)計(jì)思想及工作原理

1.1 設(shè)計(jì)思想

利用555定時(shí)器工作于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)晾衣桿電機(jī)的控制。整個(gè)控制電路由光控電路、555定時(shí)器、電源電路以及一些外圍器件組成。其設(shè)計(jì)方框圖圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)晾衣桿的設(shè)計(jì)原理框圖

NE555光控自動(dòng)晾衣桿電路是利用自然光線自動(dòng)控制晾衣桿的上升與下降的家用自動(dòng)控制裝置。當(dāng)夜晚到來時(shí)，變暗的光線通過控制電路使晾衣桿下降；天亮后，光線通過控制電路使晾衣桿上升。自動(dòng)晾衣桿主體，用絲杠實(shí)現(xiàn)傳送，端點(diǎn)的微動(dòng)開關(guān)，可以防止衣架傳送到邊界后，受阻負(fù)載加重?zé)龤щ姍C(jī)的危險(xiǎn)。具體為，衣架抵達(dá)端點(diǎn)后，觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)經(jīng)處理，可控制電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，即在抵達(dá)邊界后，使電動(dòng)機(jī)停止。

1.2 NE555時(shí)基電路及其工作原理

NE555（Timer IC）為8腳時(shí)基集成電路，最早是20世紀(jì)由Signetics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是惟一非常快速且商業(yè)化的Timer IC[3]。NE555的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器及無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器[4]。NE555的內(nèi)部等效電路如圖2所示。

圖2 NE555的內(nèi)部等效電路

當(dāng)控制端5腳沒有外加控制電壓或直流電路時(shí)，比較器CA1的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓（又稱閾值電平）Vth1=2[VCC3]，其同相輸入端6腳為閾值觸發(fā)電壓輸入端；比較器CA2的同相輸入端的基準(zhǔn)電壓（又稱觸發(fā)電壓）Vth2=[VCC3]，其反相輸入端2腳為觸發(fā)電壓輸入端。兩電壓比較器輸出控制R?S觸發(fā)器工作狀態(tài)，觸發(fā)器設(shè)置復(fù)位端4腳，該端低電平時(shí)，電路優(yōu)先復(fù)位，輸出端3腳為低電平[5]。

當(dāng)比較器CA1的6腳輸入的閾值電壓V6>Vth1時(shí)，若此時(shí)比較器CA2的觸發(fā)端2腳不加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，V2>Vth2，輸出端3腳為低電平“0”。而且，此后即使閾值電壓V6下降致V6

2 自動(dòng)晾衣桿電路設(shè)計(jì)

利用NE555時(shí)基電路工作于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài)下來實(shí)現(xiàn)晾衣桿的自動(dòng)控制。所設(shè)計(jì)的NE555光控自動(dòng)晾衣桿電路原理圖如圖3所示。

整個(gè)自動(dòng)晾衣桿電路由光控電路、直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和延時(shí)控制電路等組成。為了方便操作，電路中還有手動(dòng)操作開關(guān)。光敏三極管V1與晶體管V2組成光控電路。早晨到來時(shí)，光照增強(qiáng)，V1導(dǎo)通，使V2的基極為低電平，這一低電平加至IC1的Pin2腳，使IC1的Pin3腳輸出高電平。這時(shí)V2處于截止?fàn)顟B(tài)，它的集電極輸出高電平，這一高電平加至IC2的Pin2腳，使IC2的Pin3腳為低電平[7]，使電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，使晾衣桿上升。當(dāng)電動(dòng)機(jī)上升到位時(shí)，IC1又由暫態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)，起Pin3腳恢復(fù)為低電平，使電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)夜晚到來后，光照減弱，V1的內(nèi)阻增大，它的集電極與V2的基極為高電平，V2導(dǎo)通，集電極為低電壓加至IC2的Pin2腳，使IC2的Pin3腳輸出高電平。此時(shí)，V2基極的高電平加至IC1的Pin2腳，使IC1的Pin3腳為低電平，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，晾衣桿下降，當(dāng)?shù)轿粫r(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，IC2的Pin3腳變?yōu)榈碗娖?，電?dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)?？刂齐娐分袑?duì)電動(dòng)機(jī)的停止是通過單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)控制部分來實(shí)現(xiàn)的。由于IC1與IC2組成的電路是單穩(wěn)態(tài)電路，它的暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)時(shí)間由RP1，RP2與C1，C4來決定的。在電路調(diào)整過程中，當(dāng)晾衣桿上升或是下降至接近一端時(shí)，分別調(diào)節(jié)RP1或RP2，使單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)結(jié)束，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

S1～S3為手動(dòng)開關(guān)。采用手動(dòng)控制時(shí)，應(yīng)將S3關(guān)斷，使光控電路失效。按動(dòng)S1時(shí)，IC1觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，使晾衣桿上升；按動(dòng)S2時(shí)，IC2觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)，使晾衣桿下降。

3 結(jié) 語

采用NE555時(shí)基集成電路設(shè)計(jì)了一種光控自動(dòng)晾衣桿電路，利用環(huán)境光線的照射來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾衣桿的上升與下降。系統(tǒng)電路由光控電路、NE555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路和電源電路等組成，通過焊接、安裝和調(diào)試，該電路能比較好地自動(dòng)控制晾衣桿，與采用單片機(jī)等自動(dòng)晾衣桿電路相比，該自動(dòng)晾衣桿控制電路具有制作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、成本低、反應(yīng)快、能耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性好等特點(diǎn)。

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