課程設計（論文）任務及評語窗簾自動開關控制電路設計設計任務：利用光電傳感器檢測光照強度，當光照達到一定亮度時自動拉上窗簾，光照暗到一定程度時自動打開，可用兩個繼電器模擬窗簾開關電機工作。傳感器采用光明晶體管類傳感器，設計相應的信號處理電路和控制電路，確定器件參數；進行電路仿真，或進行電路板焊接。窗簾停止運動時采用行程開關使其停止。技術要求:環境溫度：-30～+40控制電路可使用電池供電，電機可以采用繼電器觸點控制。傳感器（敏感元件）：采用光敏晶體管說明書要求:1.格式規范，符合學校要求；2.說明書中應有方法比較與方案論證，光電測量原理（公式）及具體的實現方案、電路器件型號、參數等；硬件電路應用protel繪制，并且焊接、調試；不能采用單片機設計。3.按規定格式，撰寫、打印設計說明書一份，詳細闡述系統的設計過程，字數應在4000字以上。1、布置任務，查閱資料，理解掌握系統的設計要求。（2天）2、選擇相應傳感器、設計硬件電路圖。（2天）3、計算器件參數、選擇元器件型號繪制硬件電路圖。（3天）4、仿真調試或硬件電路焊接、調試。（2天）5、撰寫、打印設計說明書、答辯。（1天）平時：論文質量：答辯：指導教師簽字：總成績：年月日摘要在自動控制技術日益發展的今天，人們生活中的許多必需物都離不開自動控制，光控自動窗簾的設計是一項又簡便又實用的設計。光感自動窗簾系統在我國還剛剛興起，隨著房地產業的日益火爆，智能窗簾也成為一個能直接提高住宅檔次的條件，必將吸引大批房地產商、裝飾公司的關注，所以該產品將會有廣闊的市場前景，推廣和應用自動窗簾系統具有重要的現實意義。解決每天手動拉開關閉窗簾的不便。本文設計的光控自動窗簾硬件電路主要由電源電路、光敏傳感器、二階濾波放大電路和控制執行電路組成，光敏三極管實時采集室外環境光照度，經過濾波放大電路將測得的電流信號進行濾波并且放大，然后系統將通過繼電器決定行程開關的工作，進而控制窗簾開關，達到自動控制的目的。該設計采用目前廣泛使用的模塊化設計理念，成品具有體積小、可靠性高、易于安裝檢測維修等傳統人為控制電動窗簾不可比擬的優點。關鍵詞：光敏三極管；濾波放大電路；繼電器；行程開關

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章緒論 I1.1國內外現狀 I1.2設計要求 21.3設計內容 2第2章方案論證 32.1任務分析 32.2方案比較 32.3光信號采集方法 4第3章硬件電路設計 63.2濾波電路的設計 73.3控制執行電路的設計 83.4電源電路的設計 9第4章設計總結 11參考文獻 12附錄I總體電路圖 13附錄Ⅱ器件清單 14緒論1.1國內外現狀在現代社會，對室內設計而言，窗簾不僅具有遮光作用，更具有美化功能，它不僅可以協調居室的色彩搭配，而且能夠柔化空間造型的線條，營造溫馨愜意的環境。現在很多廠家生產的自動窗簾（含門簾）控制系統，都是各種傳感器（紅外線傳感器、風雨信號傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器等）、各種報警終端（警燈、警笛、電話報警器、接警控制中心等）、遙控器以及一系列機械傳動裝置組成的一種具有智能化、人性化、網絡化的高科技產品。此論文講述了利用光敏三極管采集光強并控制繼電器從而控制窗簾開、閉。該作品設計簡單實用，能自動控制，一經安裝，無需人工管理；此外，本產品成本低廉，適用性廣，能在各種窗口場合使用，對不便人工作業的場合效果尤為顯著，具有很大的市場推廣空間和經濟效益前景。就目前而言，所設計產品雖適用范圍廣闊，但與當今普通手動窗簾相比造價相對要高，只適于部分場合的使用，其市場前景可能會隨著社會的發展越來越好。其主要意義在于達到了學以致用的目的；同時，具有一定的現實意義，經改進完善后能夠進行生產，投入使用。所以，國內外對該課題的研究并沒有廣泛開展。但隨著人們對居住環境的要求的提高，房地產業的日益火爆，傳統窗簾將被代替，解決每天手動拉開關閉窗簾的不便。隨著智能窗簾也成為一個能直接提高住宅檔次的條件，必將吸引大批房地產商、裝飾公司的關注，所以該產品將會有廣闊的市場前景。1.2設計要求設計任務：利用光電傳感器檢測光照強度，當光照達到一定亮度時自動拉上窗簾，光照暗到一定程度時自動打開，可用兩個繼電器模擬窗簾開關電機工作。傳感器采用光明晶體管類傳感器，設計相應的信號處理電路和控制電路，確定器件參數；進行電路仿真，或進行電路板焊接。窗簾停止運動時采用行程開關使其停止。技術要求:環境溫度：-30～+40°C；控制電路可使用電池供電，電機可以采用繼電器觸點控制。傳感器（敏感元件）：采用光敏晶體管。1.3設計內容本文設計的光控自動窗簾硬件電路主要由電源電路、光敏傳感器、二階濾波放大電路和控制執行電路組成，光敏三極管實時采集室外環境光照度，經過濾波放大電路將測得的電流信號進行濾波并且放大，然后系統將通過繼電器決定行程開關的工作，進而控制窗簾開關，達到自動控制的目的。該設計采用目前廣泛使用的模塊化設計理念，成品具有體積小、可靠性高、易于安裝檢測維修等傳統人為控制電動窗簾不可比擬的優點。方案論證2.1任務分析利用光電傳感器檢測光照強度，當光照達到一定亮度時自動拉上窗簾，光照暗到一定程度時自動打開，可用兩個繼電器模擬窗簾開關電機工作。傳感器采用光明晶體管類傳感器，設計相應的信號處理電路和控制電路，確定器件參數；進行電路仿真，或進行電路板焊接。窗簾停止運動時采用行程開關使其停止。本文設計的光控自動窗簾硬件電路主要由電源電路、光敏傳感器、二階濾波放大電路和控制執行電路組成，光敏三極管實時采集室外環境光照度，經過濾波放大電路將測得的電流信號進行濾波并且放大，然后系統將通過繼電器決定行程開關的工作，進而控制窗簾開關，達到自動控制的目的。2.2方案比較方案一如圖2.1所示光敏傳感器光敏傳感器模擬電路A/D轉換單片機步進電機步進電機驅動器圖2.1方案一系統整體構成圖硬件電路主要由主機電路、數據采集電路和控制執行電路組成，數據采集使用一片光敏電阻，經模擬電路將光信號轉換成電壓信號，控制執行電路由單片機輸出經步進電機驅動器來控制步進電機轉動。針對設計要求作如下設計，本裝置設計以單片機為核心，通過單片機發送相應的信號，利用光耦的隔離作用，保證信號的穩定。此方案測量控制精確，但成本大，操作復雜，設計繁瑣故不用此方案。方案二如圖2.2所示光敏傳感器光敏傳感器濾波放大電路控制執行電路圖2.2方案二系統整體構成圖就本系統來說，硬件電路主要由傳感器、轉換放大電路和控制執行電路組成。光敏三極管實時采集室外環境光照度，經過轉換電路將測得的電流信號轉換為電壓信號，并且放大。然后系統將控制繼電器中的觸點的閉合，進而控制窗簾開關。此方案操作簡單、設計容易，而且無需消耗大量成本即可實現功能，因此選用此方案。系統框圖如圖2.2所示。2.3光信號采集方法圖2.3光敏二極管圖2.4光敏三極管硬件電路設計3.1傳感器的選擇本設計采用了3DU31光敏三極管，其工作參數為3.3V，0.5mA，1.65mW圖3.1PNP光敏三極管的電路3.2濾波電路的設計濾波電路是一種能使有用頻率通過，同時抑制無用成分的電路。濾波電路種類很多，由集成運算放大器、電容和電阻可構成有源濾波器。有源濾波器不用電感，體積小，重量輕，有一定的放大能力和帶負載能力。由于受到集成運算放大器特性的限制，有源濾波器主要用于低頻場合。有源濾波器有低通、高通、帶通和阻帶等電路。低通濾波電路指低頻信號能通過而高頻信號不能夠通過的電路，高頻濾波電路則與低頻濾波電路相反，帶通濾波電路是指某一段的信號能通過而該頻段之外的信號不能通過的電路，帶阻濾波器和帶通濾波器相反，即在規定的頻帶內，信號不能通過（或受到很大衰減或抑制），而在其余頻率范圍，信號則能順利通過。如圖4.1所示，此電路的傳遞函數為（3-2）不妨令可得（3-3）（3-4）（3-5）按課題要求：確定參數：值不宜太大，即，選在范圍內綜合以上要求，選擇，則為了減少偏置電流和漂移取，則、、必須選擇精密電阻。圖3.2二階濾波電路3.3控制執行電路的設計行程開關又稱限位開關，是一種利用生產機械某些運動部件的碰撞來發出控制命令的主令電器。用于控制生產機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器。其觸點動作，可實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。在本設計中用于窗簾的行程大小的行程控制。當窗簾運動到預定位置時，行程開關通過機械可動部分的動作，將機械信號轉換為電信號，以實現對窗簾的控制，限制它的位置。為通過繼電器控制行程開關MG1來控制控制窗簾的開關。當Ui足夠大時K1吸合,這時有電流通過從而使MG1正常運轉關閉窗簾；當Ui不足以使K1撥到另一邊，此時K1,斷開，窗簾保持不動，如圖3.3所示。圖3.3繼電器的控制圖3.4電源電路的設計LM7805器件的壓差為2.5V時，才能穩壓出5V。即在三端穩壓器件的輸入端的電壓必須高于7.5V。將220V經過降壓變壓器降壓到11V，即采用原邊比副邊等于20:1的匝數比；由于整流橋采用4個1N4007；電容C2作用是濾波；電容C3和C4是濾高次諧波的作用，可以防止LM7805自激振蕩；電容C5的作用是儲能，防止負載突變使電路電壓被拉低，影響系統供電，如圖3.4所示。圖3.4電源電路圖設計總結本次設計介紹了窗簾自動開關電路的設計，在總體方案中一光敏三極管作為傳送信號的傳感器，用濾波放大電路將電流信號轉換為與之成線性關系的輸出電壓信號，行程開關用于控制窗簾的運動方向、速度、行程大小或位置，用D5B繼電器模擬窗簾開關電機工作，設計了相應的信號處理電路和控制電路，并確定器件參數。控制電路可使用電池供電，電機采用繼電器觸點控制。在環境溫度為-30～+40°C時，利用光電傳感器檢測光照強度，當光照達到一定亮度時自動拉上窗簾，光照暗到一定程度時自動打開，可用兩個繼電器模擬窗簾開關電機工作。傳感器采用光明晶體管類傳感器，設計相應的信號處理電路和控制電路，確定器件參數；進行電路仿真，或進行電路板焊接。窗簾停止運動時采用行程開關使其停止。環境溫度：-30～+40°C；控制電路可使用電池供電，電機可以采用可以實現利用光電傳感器檢測光照強度，當光照達到一定亮度時自動拉上窗簾，光照暗到一定程度時自動打開，但綜合考慮天氣和時間因素，系統還存在不足之處，如外界陰天及其他干擾因素會使窗簾不能正常打開，另外還需加入紅外遙控系統使人們可通過遙控器控制窗簾閉合。參考文獻[1]張國雄等.測控電路第三版.北京:機械工業出版社,2008.1[2]黃繼昌,徐巧魚等.傳感器工作原理及應用實例.北京:人民郵電出版社,2000[3]宋文緒,楊帆等.傳感器與檢測技術.北京:高等教育出版社,2007[4]彭為等.單片機典型系統設計實例精講[M].北京:電子工業出版社,2006.[5]李剛,林凌.現代控制電路[M].北京:高等教育出