红外遥控窗帘装置的设计

红外遥控窗帘装置摘 要: 本文介绍了一种红外遥控窗帘系统，给出了系统的硬件电路图。

为传统的手拉式或滑轮式应用模式转轨到红外遥控模式提供了一种具体解决方案，与现有装置相比，具有价格低，安装简便等特点。

关键词: 红外遥控；电动；控制；微动开关[1]为了进一步满足人们生活的需要，家用电器产品也在不断地更新换代，窗帘作为居家不可缺少的一部分，也日益火爆起来。

目前，只有一部分高收入的家庭和高级宾馆开始采用电动遥控。

由于价格相当昂贵，不利普及。

本设计旨在设计一种具有性能稳定且造价低特点的红外遥控模式方案，适用于普通家庭的普及型窗帘系统。

1 系统功能及组成本装置要求能使用红外遥控的方式实现窗帘的开启和关闭；能控制窗帘打开程度的大小，以适应不同的需要；能使用光控的方式实现窗帘的自动关闭和开启；能在光控和遥控工作方式之间自由切换。

同时系统要求性能稳定，价格低廉。

系统方框图如图1所示。

系统由以下各部分组成：红外遥控发射电路，红外接收与控制电路，光控电路，电源电路，传动部分。

系统工作原理为：按键码在专用的发射集成芯片的内部完成其编码，将编码后的脉冲信号以红外遥控信号的形式发射出去，在接收端由BA5302[2]将信号放大，解调后，输入到LC9305的输入端进行译码鉴别，从而在各输出端输出不同的信号以控制后续电路的工作情况图1 系统框图2 系统硬件电路图图2 系统硬件电路图如图2所示，K1，K2，K3，K4分别为常闭微动开关，图中E和F,A和B,C 和D可分别看作是电动机的两端。

红外接收与控制电路继电器J1和光控电路中的继电器J1是同一个继电器，即G－G、H－H相连。

由J2来选择是光控部分工作还是驱动部分工作。

当电流从VT5流向VT3时，电流从F端到E端，微动开关K3，K4闭合，J3吸合，J4释放，当运动到头时，开关K3断开，由于有电流流过J3，使得J3吸合，从而保证反向运动时K3两端再次处于闭合状态。

当电流从VT4流向VT6时，J4也同样使得K4断开后能再次闭合。

3 单元电路设计3.1 红外遥控发射本红外遥控系统采用编码技术来提高抗干扰和多径效应[3]。

发射部分功能上要求能辨别四种按位键码，系统要求具有通用性和稳定性故器件应尽量采用CMOS工艺制造。

通过鉴别比较，发射器件采用外形为14脚双列直插DIP封装的LC9301[4]集成芯片。

其电气参数为：LC9301红外遥控发射器件电源电压范围4.5V～6.5V,典型值为+5V；外部晶振频率为455kHz；载波频率为38kHz；发射电路输出电流大于5mA。

其引脚功能如表1所示。

表1 LC9301引脚功能引 脚 号 符 号 LC9301 引 脚 功 能1 OUT 信号发射输出2 XT0455kHz晶体振荡输出端3 XT1 455kHz晶体振荡输入端4 CT重复频率发射控制端5 P 脉冲码间隔控制端6 L 发射指示器（LCD）驱动输出端7 V SS 电源负端8～11 K３～K6 （单码）独立开关按键端12、13 K1，K2 （连续码）脉冲信号控制端14 V DD 电源正端3.1.1 发射电路组成红外遥控信号发射器主要由按键按钮、遥控器专用集成芯片、激励器和红外发光二极管等组成，如图3所示。

图3 发射电路3.1.2 发射电路工作原理图中S1—S4四个按键可以独立控制四个通道，S1和S2控制窗帘的开启与闭合，S3控制窗帘的行程与大小，S4控制遥控、光控转换开关，由JT、C1、C2、R2构成载波振荡器。

由专用集成芯片将每个按键位码经内部遥控指令编码器转换成遥控编码脉冲后，将编码脉冲用38kHz左右的载波进行脉冲幅度调制，最后将已调制的编码脉冲激励红外发光二极管，使其以中心波长为940nm的红外光发出红外遥控信号。

当JT采用455kHz时，电路可产生38kHz载波频率来驱动信号从LC9301的第1脚输出，经VT放大后驱动红外发射管SE303工作。

LED为发射指示，如果LED闪动多次，则表示发射连续码；LED只闪动一次，则表示发射单码。

3.2 红外接收与控制电路红外接收与控制部分采用和发射电路匹配的LC9305芯片，其引脚功能如表2所示。

红外发射器发出的编码脉冲信号经BA5302内部放大，解调后从BA5302的O/P端输出送入LC9305的第4脚进行鉴别比较译码，至此即完成红外接收过程。

红外接收与控制电路包括驱动电路，转换电路。

表2 LC9305引脚功能引 脚 号 符 号 LC9305 引 脚 功 能1、2 Q３、Q４独立控制电平输出端3 L外接滤波定时电容端4 IN红外线解调信号输入端5 H 外接滤波定时电容端6 M 测试端、应用时接V Ss端即可7 V SS 电源负端8～11 q1～q4 脉冲信号输出端12、13 Q１，Q２ 双稳态电平输出端14 V DD 电源正端3.2.1 驱动电路驱动电路主要由差动放大电路[5]组成，电机为差动电路的负载。

本部分要求的直流电动机行程在4米以上，功率能达到12W。

通过查阅资料鉴别比较后选择WZY-171型的直流电动机。

其参数为：额定功率：动态时大于10W；额定工作直流电压：12V；水平牵引力大于2.5kg；牵引速度：约0.3m/s；最大设计行程6m。

差动放大电路工作原理：它由两组元件参数完全相同的基本共射放大电路组成，是一种理想的对称电路。

正是由于这种结构上的对称性，才使它具有理想的抑制零漂移的作用。

电阻Re 是T1与T2两管的公共射极电阻或称耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路引入的射极电阻。

只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re ，所以它的作用是稳定静态工作点，对零漂移做进一步抑制，RL为外接负载电阻，Rb 作用是限制基极静态电流并提高输入电阻，T1、T2两个管的基极的集电极分别为差动电路的输入与输出。

差动放大电路的基本结构如图4所示。

如果给差动电路输入一对大小相等、极性相反的差模信号，则由于电路的对称性，必将使两管的集电极以及发射极电流产生大小相等而方向相反的变化量即12,12Ic Ic Ie Ie=,所以此时流经射极电阻Re的电流变化量120Ie Ie Ie=+A,即流过Re的总电流仍保持其静态值不变，于是发射极电位Ve也保持不变，上述负反馈过程就不会再出现了，也就是说，此时的射极电阻Re对差模信号将不起任何抑制作用，好像被短接一样。

图4 差动放大电路因此，每管的集电极对地之间就可获得放大了的差模输出电压：Uo Au Ui Au Ud=11111==Uo Au Ui Au Ud Au Ud2222221于是两集电极间的差模输出电压为：Uod Au Ud Au Ud==2122因电路对称，有12=,故上式可写为：Au Au AuUod Au Ud Au Ud==2122图5 驱动电路驱动电路工作过程：如图5所示为驱动电路，电机M右端为F端，左端为E端。

继电器J3和J4分别与微动开关K3和K4并联，使K4和K3断开后能顺利恢复其初态。

当按动发射器上S1、S2时，由红外发射器发出的编码脉冲信号被专用红外接收头BA5302所接收，输出送入LC9305的第4脚进行鉴别比较译码，LC9305 的第9、8脚将分别有负脉冲输出。

当按动发射器上S1时，9脚有负脉充电后VT3也导通，导致VT4止，同时VT5通，冲输出，则VT2导通，电容C5—VT3的C—E极--地，形成所以此时有电流从VT5（C—E）极流向—电机M--VD1回路，电机得电逆时针转动。

当按动发射器上S2时，8脚有负脉冲输出，同理—VT6的（C--E）极--地，构成回路，将有电流从VT4的（C--E）--电机M--VD2电机顺时针转动。

3.2.2 转换电路转换电路[6]包括工作方式转换电路和开关转换电路。

方式转换电路通过控制继电器J2的状态来对遥控和光控两种方式进行选择。

开关转换电路通过控制继电器J1的状态来对负载的通断电情况进行控制。

本电路对继电器的要求为：直流，轻巧，损耗小。

通过查阅资料后选择JRX-13F 直流继电器。

JRX-13F小型小功率直流继电器具有体积小、重量轻、动作快等特性，并有透明防尘外罩。

其主要技术参数：线圈电源：直流；线圈消耗功率：0.6W；绝缘电阻：正常条件下≥100MΩ，高湿下≥5MΩ；介质耐压：50Hz有效值，正常条件500V；电气寿命：10６次；质量：≤25g。

如图6所示为转换电路，G和H为继电器J1的两端，输出控制部分连接在LC9305的第12脚和第13脚上，红外发射遥控器S4和S3分别控制方式转换电 路和开关转换电路。

当按动S4时，红外发射器发出的编码脉冲信号被专用红外接收头BA5302所图6 转换电路接收，输出送入LC9305的第4脚进行鉴别比较译码，然后再输出到相应的第12脚上，则LC9305第12脚由原来的低电平变成高电平,给VT10提供一个基极偏流，使VT10饱和导通，继电器J2吸合，驱动电路部分工作，同时LED发光作为工作指示；再按动一次S4时，LC9305第12脚由高电平变成低电平，VT10截止，J2释放，此时为光控部分电路工作。

类似地，当按动S3时, LC9305第13脚由原来的低电平变成高电平,给VT1提供一个基偏流，使VT1饱和导通，继电器J1吸合，使负载工作，同时LED发光作为工作指示；再按动一次S3，LC9305第13脚由高电平变成低电平，VT1截止，J1释放，负载断电。

3.3 光控电路[7]光控电路主要用于实现窗帘的自动打开和关闭。

按动发射电路中的S4键选择光控方式。

主要依靠型号为3DKU的光敏三极管来实现其功能。

3DKU光敏三极管具有灵敏度高，工作电压12V，价格便宜的特点。

本设计中光控电路由光敏三极管、SK-Ⅱ集成电路、继电器组成，其中SK-Ⅱ集成电路内部由三极信号放大器、延时整形、选频Ｔ触发器和输出驱动器等四部分组成。

图7 光控电路电路图如图7所示，当光电转换器件VT8受到光照时，内阻减小，光电流通过C8送到IC的1脚进行反相放大，再将其输出送到IC的3脚作同相放大，由4、5脚上的外接电容C10进行选频、整形后，将T触发器触发，于是在IC 的9脚上输出高电平。

使VT9迅速导通，继电器J1吸合，电源电流流过J1-3的触点2送到电动机M的B端，经过微动开关K2，继电器J1-1的触点2，再通过J1-2的触点2回到电源负极，此时电动机逆时针转动。

当光敏元件不受光照时，呈高阻，无触发电流送入IC的1脚，使9脚成低电平，继电器J1释放,电源电流流过J1-2的触点1经过微动开关K1，继电器J1-1的触点1，送到电动机M的A端，再通过J1-3的触点1回到电源负极，电动机顺时针转动。

3.4 电源电路直流稳压电源[8]主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。

3.4.1 电路元件的选择（1）根据负载的不同的要求选择不同的三端稳压器，本电路选择的三端稳压器为CW7805[9]、CW7812。