鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院 李月英 王曉冬

基于無線遙控的家庭照明開關(guān)設(shè)計(jì)

鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院 李月英 王曉冬

本設(shè)計(jì)是一種無線遙控的家庭電子開關(guān)，該設(shè)計(jì)采用315M穩(wěn)頻無線電遙控組件及其他外圍設(shè)備組成的遙控開關(guān)，該無線遙控開關(guān)電路可分別控制4路220V家用電器，可在中短距離（≤100米）內(nèi)，無需對(duì)準(zhǔn)用電電器按一按遙控器按鈕，即可實(shí)現(xiàn)多路遙控電源電路接通與斷開的目的，實(shí)現(xiàn)家庭照明電器的電子化，遙控化。

無線遙控；家庭照明；電子開關(guān)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們的生活大幅度的提高，家庭居住環(huán)境得到了很大的改善，居室面積越來越大，而對(duì)于家庭照明電器依然采用傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械開關(guān)，不僅存在機(jī)械開關(guān)功能單一易磨損的缺點(diǎn)，而且在比較大的房間里去啟動(dòng)開關(guān)比較麻煩，而照明開關(guān)的人性化就顯得十分的重要。在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，隨著自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能、信息處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代無線遙控已經(jīng)超出了其傳統(tǒng)意義上的概念[1]。無線遙控技術(shù)不僅可以控制家用電器、機(jī)械設(shè)備，還具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的功能[2]。由此可見，研究并應(yīng)用無線電技術(shù)必然帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 無線發(fā)射電路

PT2262/2272是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接收芯片，遙控發(fā)射模塊采用PT2262芯片作為主要器件其中發(fā)射芯片，PT2262將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡潔。接收電路如圖1-1所示。

1.2 無線接收電路

圖1-1 無線發(fā)射電路

接收模塊用與之配套的PT2272芯片，該系列有幾種芯片，此設(shè)計(jì)中采用了具有鎖存功能的‘T4’芯片。接收電路中OSC1和OSC2接外接電阻，為了使其接收頻率與發(fā)射頻率一致。電路如圖1-2所示。

圖1-2 無線接收電路

工作流程：①上電后PT2272進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；②檢查有否接收信號(hào)。若無接收信號(hào)，仍停留在待機(jī)狀態(tài)；否則在收到信號(hào)后，進(jìn)行接收碼地址與設(shè)置碼地址比較；③當(dāng)接收地址與設(shè)置地址相互匹配時(shí)，數(shù)據(jù)存于寄存器中。當(dāng)檢查到連續(xù)兩幀的碼地址都匹配，并且驅(qū)動(dòng)VT輸出。當(dāng)連續(xù)兩幀的碼地址不匹配時(shí)，VT不會(huì)被驅(qū)動(dòng)，對(duì)于瞬態(tài)輸出型來說，輸出數(shù)據(jù)復(fù)位，對(duì)鎖存型輸出，則輸出數(shù)據(jù)維持原態(tài)。

1.3 信號(hào)處理電路

遙控電路實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能，控制弱電電路，電路如圖1-3所示。無線遙控處理采用ULN2003芯片，ULN2003是集成達(dá)林頓管IC，內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來驅(qū)動(dòng)繼電器[3]。它的輸出端允許通過電流為200mA，飽和壓降VCE約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算[4-7]。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。

圖1-3 信號(hào)處理電路

2 結(jié)果與分析

經(jīng)過多次對(duì)電路的原理進(jìn)行分析，在調(diào)試過程中遇見的問題，通過不斷的改正，最終得以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，實(shí)物如圖2-1所示。

圖2-1 實(shí)物圖

通過對(duì)電路的分析，控制電路需要電源為+5V，在測試中先嘗試使用+5V電源，發(fā)現(xiàn)遙控電路能夠工作，但是控制電路中繼電器的銜鐵不能吸合，通過分析知道，其內(nèi)部電流過小，電磁鐵吸力過小，銜鐵不吸合，通過增加電壓，銜鐵吸合，繼電器能夠正常工作。

對(duì)遙控器進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)該遙控器發(fā)射的信號(hào)屬于常用型號(hào)，現(xiàn)階段很多家用遙控器都能夠使用，這就使遙控更普遍，但各個(gè)系統(tǒng)之間容易干擾，相互之間有影響，就制約了遙控事業(yè)的發(fā)展。本遙控開關(guān)采用無線電編譯碼方式,不受方向性限制，直線控制距離≤100M?？煽刂乒β实陀?200W的交流市電、1250W的交流125V、300W的直流30V、280W的直流28V電器的開關(guān)。它由遙控器與接收電路兩部分組成。遙控器體積小巧、外形美觀，可掛于鑰匙串上，隨身攜帶。其上有四個(gè)按鍵，可分別發(fā)射四路控制信號(hào)。

3 小結(jié)

本設(shè)計(jì)經(jīng)過多次調(diào)試，達(dá)到較遠(yuǎn)距離控制，且能穿透障礙物，實(shí)現(xiàn)遙控目的?？蓱?yīng)用于家用電器遙控、文教娛樂場館的電器設(shè)備遙控和辦公場所電器遙控等。此外，該設(shè)計(jì)可擴(kuò)展為八路、十六路開關(guān)，滿足家庭內(nèi)任意方位的遙控。但仍有改進(jìn)之處：該系統(tǒng)穿透性強(qiáng)，可以隔墻傳輸，但也可以穿透隔壁人家的墻壁，間接控制別人家的開關(guān)；發(fā)射芯片和接收芯片上面的電阻，雖說可以改變遙控器的發(fā)射頻率，但是調(diào)整起來不太方便，需要改變兩個(gè)電阻，才可以改變發(fā)射頻率。

[1]王麗君,楊偉豐．電機(jī)無線遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究[J]．大眾科技,2009(11)．

[2]程克學(xué),林蔚朝．家用電器遙控器用作控制照明--克林開關(guān)[J]．建筑電氣,2004,23．

[3] Jiang Yinping．Intelligent Flow Totalizer Based on MSP430 Mixed Single Microcontroller[J]． IEEE Sensors Applications Symposium,2007(2):1-6．

[4]羅政球．提高電子電路抗干擾能力經(jīng)驗(yàn)談[J]．電子制作,2006．

[5]于洪珍著．通信電子電路[M]．北京:清華大學(xué)出版社,2005．

[6]華成英,童詩白．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京:高等教育出版社,2006．

[7]談世哲,王圣旭,等．protel DXP基礎(chǔ)與實(shí)例進(jìn)階[M]．清華大學(xué)出版社,2012．

李月英（1982-），女，講師，研究方向：控制理論與控制工程。

王曉冬（1988-），男，助教，研究方向：電機(jī)與電器控制。