基于時基電路的晾衣桿系統設計

石延梅

摘 要： 采用NE555定時器設計一種自動晾衣桿控制電路，其利用光傳感器或溫度傳感器將天氣變化的狀態輸入NE555內，通過NE555內部的單穩態觸發器動作來控制電動機的正轉（即上升）或反轉（下降）；利用光敏三極管將光照強度控制輸入，從而控制三極管的導通或截止，以此來驅動外部機械裝置，實現收衣服和晾衣服的功能。該自動晾衣桿的電路設計具有成本低、反應快、能耗小、壽命長、可靠性好等特點。

關鍵詞： NE555； 自動晾衣桿； 時基電路； 光敏三極管

中圖分類號： TN702?34 文獻標識碼： A 文章編號： 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，從遠古時期就一直存在，遠古時期的人們將晾曬的東西，直接就掛在樹枝上，這就是最早時期的“晾衣”。隨著時間的推移，人類不斷文明，發展。近代的人們就地取材，一般是用繩子、木棍或竹竿簡單的搭起來，便成了簡單的晾衣桿。這種傳統的晾衣方式其弊端是不方便、占用的空間比較大，即不美觀又不實用。20世紀80年代不銹鋼的出現，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易晾衣桿，在陽臺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備，80年代后期就有小作坊在生產不銹鋼晾衣桿。90年代我國經濟的飛速發展，城市建設如火如荼的進行著，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，再加上人們對環境要求的不斷提高，有些小作坊生產廠家們開始加大投資，引進新型材料自己研發設計，生產出自動升降晾衣桿。自動升降晾衣桿方便，美觀、人性化，性能優越，價格又大眾化。2000年后期，市場開始有了比較高端的智能電動晾衣桿，可遙控，有帶烘干功能，甚至帶有紫外線殺菌功能。而自動晾衣桿與其他智能家居產品配套使用，更可以體會現當今生活的快捷方便，使得社會各成員都切實感受到科技帶來的生活新體驗。在21世紀的今天，晾衣桿成為生活中的必須品，廣泛的應用于學校、家庭、賓館等；隨著人們的物質水平的提高，人們對晾衣桿的要求也越來越高，從而自動晾衣桿也應運而生，智能化、自動化等電器設備正在人們生活中占據越來越重要的地位；

“晾衣桿”通常分為手動、電動兩種[1]。手動較為普及，電動還未普及推廣。高端的智能電動晾衣桿一般采用單片機控制，由于技術和價格關系，在市場占有率比較低，目前還沒有新的晾衣桿能撼動自動升降晾衣桿的霸主地位。在許多方式的自動控制中，光控是一種比較經濟、方便、簡單的控制方式，該裝置可以在晴雨天自動收衣物，也可遠程控制，相比傳統的晾衣方式，有諸多的優點[2]。因此，采用價格低廉的555定時器和光控元件等設計了一種自動晾衣桿電路。

1 自動晾衣桿設計思想及工作原理

1.1 設計思想

利用555定時器工作于單穩態觸發電路來實現對晾衣桿電機的控制。整個控制電路由光控電路、555定時器、電源電路以及一些外圍器件組成。其設計方框圖圖如圖1所示。

圖1 自動晾衣桿的設計原理框圖

NE555光控自動晾衣桿電路是利用自然光線自動控制晾衣桿的上升與下降的家用自動控制裝置。當夜晚到來時，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。自動晾衣桿主體，用絲杠實現傳送，端點的微動開關，可以防止衣架傳送到邊界后，受阻負載加重燒毀電機的危險。具體為，衣架抵達端點后，觸動微動開關經處理，可控制電動機的驅動，即在抵達邊界后，使電動機停止。

1.2 NE555時基電路及其工作原理

NE555（Timer IC）為8腳時基集成電路，最早是20世紀由Signetics Corporation發布，在當時是惟一非常快速且商業化的Timer IC[3]。NE555的作用范圍很廣，但一般多應用于單穩態多諧振蕩器及無穩態多諧振蕩器[4]。NE555的內部等效電路如圖2所示。

圖2 NE555的內部等效電路

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

當比較器CA1的6腳輸入的閾值電壓V6>Vth1時，若此時比較器CA2的觸發端2腳不加觸發信號時，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 自動晾衣桿電路設計

利用NE555時基電路工作于單穩態觸發器的狀態下來實現晾衣桿的自動控制。所設計的NE555光控自動晾衣桿電路原理圖如圖3所示。

整個自動晾衣桿電路由光控電路、直流電動機正反轉驅動和延時控制電路等組成。為了方便操作，電路中還有手動操作開關。光敏三極管V1與晶體管V2組成光控電路。早晨到來時，光照增強，V1導通，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V2處于截止狀態，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]，使電動機M正轉，使晾衣桿上升。當電動機上升到位時，IC1又由暫態轉為穩態，起Pin3腳恢復為低電平，使電動機M停止轉動。當夜晚到來后，光照減弱，V1的內阻增大，它的集電極與V2的基極為高電平，V2導通，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，V2基極的高電平加至IC1的Pin2腳，使IC1的Pin3腳為低電平，使電動機反轉，晾衣桿下降，當到位時，單穩態觸發器恢復為穩態，IC2的Pin3腳變為低電平，電動機M停轉。控制電路中對電動機的停止是通過單穩態電路的延時控制部分來實現的。由于IC1與IC2組成的電路是單穩態電路，它的暫穩態延時時間由RP1，RP2與C1，C4來決定的。在電路調整過程中，當晾衣桿上升或是下降至接近一端時，分別調節RP1或RP2，使單穩態電路的延時結束，使電動機停轉。

S1～S3為手動開關。采用手動控制時，應將S3關斷，使光控電路失效。按動S1時，IC1觸發翻轉，電動機M正轉，使晾衣桿上升；按動S2時，IC2觸發翻轉，電動機M反轉，使晾衣桿下降。

3 結 語

采用NE555時基集成電路設計了一種光控自動晾衣桿電路，利用環境光線的照射來實現自動晾衣桿的上升與下降。系統電路由光控電路、NE555組成的單穩態觸發器電路和電源電路等組成，通過焊接、安裝和調試，該電路能比較好地自動控制晾衣桿，與采用單片機等自動晾衣桿電路相比，該自動晾衣桿控制電路具有制作簡單、實用性強、成本低、反應快、能耗小、壽命長、可靠性好等特點。

參考文獻

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