家居環(huán)境感光窗簾

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1、1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)基于電動(dòng)開(kāi)合簾和百葉簾產(chǎn)品，在其簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)控儀器正反轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了多種智能控制方式，如光控，時(shí)控，紅外遙控及其聯(lián)合控制，以滿足多層次、多樣化的采光需求。系統(tǒng)以51系列單片機(jī)為控制中心，以遙控器的紅外信號(hào)為控制信號(hào)輸入，以光敏信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)為控制條件信號(hào)輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后輸出控制信號(hào)，控制繼電器的通斷，以選擇電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，從而控制窗簾的開(kāi)合。在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及液晶顯示功能，并設(shè)計(jì)了友好的交互界面。如圖2所示。圖2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，如圖3所示。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兩個(gè)模塊采用了I2C總線通信方式，并結(jié)合使用了

2、8位CMOS數(shù)據(jù)獲取器件PCF8591，有效地節(jié)省單片機(jī)I/O口，且使得各個(gè)子模塊電路簡(jiǎn)單、程序簡(jiǎn)潔。通過(guò)可調(diào)穩(wěn)壓電源和電源線可以測(cè)試開(kāi)合簾和百葉簾的獨(dú)立運(yùn)行。圖3硬件總體結(jié)構(gòu)圖時(shí)鐘模塊用于窗簾的定時(shí)控制，光敏二極管及其電路用于檢測(cè)室內(nèi)光強(qiáng)大小，遙控器及其無(wú)線接收電路用于控制信號(hào)的發(fā)送及控制模式的選擇。采用液晶屏顯示當(dāng)前的控制狀態(tài)及控制模式等。單片機(jī)最小系統(tǒng)經(jīng)由固態(tài)繼電器及驅(qū)動(dòng)電路控制窗簾的交流電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)。如圖4所示。圖4系統(tǒng)實(shí)物組裝圖2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4為窗簾機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。窗簾機(jī)采用螺旋傳動(dòng)原理，運(yùn)用螺桿和牽引套完成傳動(dòng)目的，省去了傳統(tǒng)的滑輪、繩索、皮帶等

3、機(jī)械機(jī)構(gòu)，使窗簾的可靠性和使用壽命得到很大提高。本設(shè)計(jì)中采用管狀螺旋滾珠絲桿、帶有內(nèi)螺紋球形滾道移動(dòng)小車和使二者產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的球形滾珠組成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。滾珠絲桿外部是帶有滑槽的軌道，軌道上放置多個(gè)可沿軌道移動(dòng)、用于固定窗簾吊環(huán)的吊環(huán)座。當(dāng)滾珠絲桿在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)小車會(huì)沿著絲桿做直線運(yùn)動(dòng)，并且推動(dòng)吊環(huán)座運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)小車和吊環(huán)座上都裝有彈性橡膠小輪，使機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)都依靠滾動(dòng)摩擦力，從而采用較小的驅(qū)動(dòng)力就可以滿足系統(tǒng)要求。螺旋絲桿上采用雙向螺旋，以中間為界，分成左螺旋絲桿和右螺旋絲桿，兩部分絲桿上各設(shè)置移動(dòng)小車一個(gè)。移動(dòng)小車上的引導(dǎo)套上注塑成形有內(nèi)螺旋球形滾道。系統(tǒng)中采用雙

4、向可逆電機(jī)，控制滾珠絲桿的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。軌道兩端安裝有端蓋，端蓋內(nèi)設(shè)有滾動(dòng)軸承的固定座，左端蓋內(nèi)還設(shè)有電機(jī)的支撐座?；劭梢灾苯犹自诎惭b座上，安裝座通過(guò)螺釘固定在窗戶上側(cè)墻壁。滾珠絲桿和滑槽軌道的長(zhǎng)度可以根據(jù)窗戶的大小自由設(shè)定，而其他零件的尺寸均保持不變，這樣就可以滿足不同用戶的需求。圖5窗簾機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.2無(wú)線收發(fā)電路鑒于遙控器的簡(jiǎn)便小巧要求，采用四個(gè)按鍵的2262芯片集成發(fā)射器，分別可以發(fā)送0001、0010、0100、1000四個(gè)編碼。信號(hào)接收，由PT2272芯片、天線等構(gòu)成R03BS無(wú)線接收模塊，其地址需與PT2262配對(duì)。PT2272芯片的D0、D1、D2

5、、D3腳為數(shù)據(jù)輸出，GND為電源負(fù)，+5V為電源正，Vt為解碼有效輸出，ANT為天線。2272后綴中M4是非鎖，L4是互鎖，T4是自鎖。這里選用M4方式。如圖5所示。圖6無(wú)線接收模塊電路圖2.3PCF8591及光敏二極管電路如圖6所示，左側(cè)為PCF8591的光敏模擬信號(hào)輸入，I2C總線的可變地址000，右側(cè)為I2C連線，兩個(gè)上拉電阻用于穩(wěn)定信號(hào)。圖7光敏二極管電路2.4開(kāi)合簾控制系統(tǒng)開(kāi)合簾控制子系統(tǒng)采用帶限位交流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)合簾的全開(kāi)和全關(guān)。電動(dòng)窗簾主端頭連接交流電機(jī)，同步帶在主副端頭間運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滑車運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉布簾。通過(guò)改變交流電機(jī)的電流方向控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。黃綠

6、色接地線，藍(lán)色接零線，分別選擇棕色和黑色接火線可以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，我們采用單片機(jī)控制繼電器的通斷選擇火線連接線。如圖8所示。圖8B型交流電機(jī)及其引線電動(dòng)窗簾的機(jī)械限位行程開(kāi)關(guān)有兩個(gè)，分別需要對(duì)全開(kāi)和全關(guān)位置進(jìn)行定位。首先，安裝好整個(gè)系統(tǒng)，拆下行程設(shè)置蓋。然后，將設(shè)置桿撥向B行程旋鈕，讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)，停在想要的位置后，撥回設(shè)置桿，即設(shè)置好了A行程；將設(shè)置桿撥向A行程旋鈕，讓電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，停在想要的位置后，撥回設(shè)置桿，即設(shè)置好了B行程。最后，蓋上設(shè)置蓋。2.5百葉簾控制系統(tǒng)百葉簾控制子系統(tǒng)可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)對(duì)百葉的角度進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)百葉簾開(kāi)合的角度大小，但是上下拉動(dòng)仍然用手拉線

7、控制。如圖8所示。圖9百葉簾機(jī)械原理圖由于本文所采用的步進(jìn)電機(jī)功率較小、運(yùn)行時(shí)間較短，因此驅(qū)動(dòng)芯片選擇ULN2003即可。單片機(jī)通過(guò)ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片的4個(gè)驅(qū)動(dòng)接口控制步進(jìn)電機(jī)走步。由于ULN2003有反向作用，所以單片機(jī)輸出不再是0通1斷，而應(yīng)為1通0斷。百葉簾電機(jī)選用28BYJ-4812VDC步進(jìn)電機(jī)，百葉簾選用做普通的百葉簾進(jìn)行改裝。改裝方法：去掉旋轉(zhuǎn)棒及其傳動(dòng)系統(tǒng)，訂做一根長(zhǎng)一些的傳動(dòng)桿插入，一頭以聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)軸相連。由于步進(jìn)電機(jī)軸尺寸為3*5*5mm，傳動(dòng)桿尺寸2*4mm，所以聯(lián)軸器選用外徑20*25mm，內(nèi)徑5*4mm