基于無線遙控的家庭照明開關設計

鄭州科技學院電氣工程學院 李月英 王曉冬

基于無線遙控的家庭照明開關設計

鄭州科技學院電氣工程學院 李月英 王曉冬

本設計是一種無線遙控的家庭電子開關，該設計采用315M穩頻無線電遙控組件及其他外圍設備組成的遙控開關，該無線遙控開關電路可分別控制4路220V家用電器，可在中短距離（≤100米）內，無需對準用電電器按一按遙控器按鈕，即可實現多路遙控電源電路接通與斷開的目的，實現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

0 引言

隨著經濟的發展和科技的進步，人們的生活大幅度的提高，家庭居住環境得到了很大的改善，居室面積越來越大，而對于家庭照明電器依然采用傳統的手動機械開關，不僅存在機械開關功能單一易磨損的缺點，而且在比較大的房間里去啟動開關比較麻煩，而照明開關的人性化就顯得十分的重要。在現代社會的發展中，隨著自動控制技術、人工智能、信息處理技術的發展，現代無線遙控已經超出了其傳統意義上的概念[1]。無線遙控技術不僅可以控制家用電器、機械設備，還具有遠程數據通信的功能[2]。由此可見，研究并應用無線電技術必然帶來巨大的經濟效益和社會效益。

1 系統設計

1.1 無線發射電路

PT2262/2272是一對帶地址、數據編碼功能的紅外遙控發射/接收芯片，遙控發射模塊采用PT2262芯片作為主要器件其中發射芯片，PT2262將載波振蕩器、編碼器和發射單元集成于一身，使發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，此設計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進入待機狀態；②檢查有否接收信號。若無接收信號，仍停留在待機狀態；否則在收到信號后，進行接收碼地址與設置碼地址比較；③當接收地址與設置地址相互匹配時，數據存于寄存器中。當檢查到連續兩幀的碼地址都匹配，并且驅動VT輸出。當連續兩幀的碼地址不匹配時，VT不會被驅動，對于瞬態輸出型來說，輸出數據復位，對鎖存型輸出，則輸出數據維持原態。

1.3 信號處理電路

遙控電路實現開關的功能，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是集成達林頓管IC，內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅動繼電器[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載可根據以上參數估算[4-7]。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅動繼電器或固體繼電器，也可直接驅動低壓燈泡。

圖1-3 信號處理電路

2 結果與分析

經過多次對電路的原理進行分析，在調試過程中遇見的問題，通過不斷的改正，最終得以實現設計功能，實物如圖2-1所示。

圖2-1 實物圖

通過對電路的分析，控制電路需要電源為+5V，在測試中先嘗試使用+5V電源，發現遙控電路能夠工作，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。

對遙控器進行調試，發現該遙控器發射的信號屬于常用型號，現階段很多家用遙控器都能夠使用，這就使遙控更普遍，但各個系統之間容易干擾，相互之間有影響，就制約了遙控事業的發展。本遙控開關采用無線電編譯碼方式,不受方向性限制，直線控制距離≤100M。可控制功率低于2200W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。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。其上有四個按鍵，可分別發射四路控制信號。

3 小結

本設計經過多次調試，達到較遠距離控制，且能穿透障礙物，實現遙控目的。可應用于家用電器遙控、文教娛樂場館的電器設備遙控和辦公場所電器遙控等。此外，該設計可擴展為八路、十六路開關，滿足家庭內任意方位的遙控。但仍有改進之處：該系統穿透性強，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；發射芯片和接收芯片上面的電阻，雖說可以改變遙控器的發射頻率，但是調整起來不太方便，需要改變兩個電阻，才可以改變發射頻率。

[1]王麗君,楊偉豐．電機無線遙控系統設計的研究[J]．大眾科技,2009(11)．

[2]程克學,林蔚朝．家用電器遙控器用作控制照明--克林開關[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驗談[J]．電子制作,2006．

[5]于洪珍著．通信電子電路[M]．北京:清華大學出版社,2005．

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

[7]談世哲,王圣旭,等．protel DXP基礎與實例進階[M]．清華大學出版社,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：電機與電器控制。