室内灯遥控开关的设计与制作

　设计遥控电路首先要考虑两个要素，一是性能稳定可靠、线路简单：二是用户连接、使用方便。基于以上两点，本设计选用集成度高性能稳定、功能较多的CD9148及CD9149(即TC9148/9149)作核心电路，并采用无零线设计，用户可直接用其取代原机械式开关，使用非常方便。
　　
　　红外线遥控装置或系统按照红外线指令传送的信道数目可分为单信道遥控和多信道遥控。单信道遥控一般采用一个固定的频率，发射电路不调制，接收电路不解调，电路简单、成本较低。
　　
　　多信道遥控可以采用频分制或码分制，采用码分制是用不同的脉冲数目或不同宽度不同的脉冲组合来代表的控制指令。对于多信道遥控应用电路来讲，码分制线路设计简单、稳定度高。下面主要介绍码分制的遥控电路。

　　一、电路组成
　　
　　本电路采用码分制形式，由红外线编码遥控发射电路，以及一体化红外线遥控接收头、译码电路、触发电路、控制电路和电源电路等组成，电路框图见下图。

　　
　　二、工作原理电路
　　
　　见下图。红外线编码遥控发射电路由IC6(CD9148)及其外围元件组成，内部振荡频率设置为455kHz，输出波形的载波为38kHz。AN3、AN4为遥控按键，每按一次键发送一次码，经VI1、VI2放大后由VI3发射输出。按收及信号处理与控制电路由IC1(SJ1838),IC2(CD9149),IC3(CD4013)及IC4(MOC3021)等组成。IC1接收到由发射电路传送来的调制信号并经内部处理后输出已解调的调制信号，此信号经V1放大输入到IC2，由IC2译码后输出对应的触发信号去触发相应的IC3D触发器，最后由D触发器控制开关控制器件V7、V1O的通断，从而达到遥控开关的目的。为了在控制面板上也能操作开关，还设计了两个面板手动按钮AN1和AN2。

 

　　三、专用编译码电路介绍
　　
　　此款遥控开关的核心器件是CD9148;fDCD9149,红外遥控发射电路CD9148采用DIP-16封装，工作电压VDD为2.2V~5.OV，具有用户码输入端，其引脚说明见下表。

管脚序号 符号 端子功能 说明 1、16 GND,VDD 　 地端子，电源端子 2、3 XT、Non-XT 振荡端子 用来接455kz的陶瓷谐振器 4~9 K1~K6 键输入端子 键盘矩阵输入端。18个键可以连接到K1~K6×T1~T3构成的矩阵上(内置下拉电阻) 10~12 T1~T3 定时信号驱动端子 键盘矩阵的定时输出端子 13 CODE 用户码输入端子 发射和接收的用户码匹配端子 14 Non-TEST 测试端子 使用时悬空 15 TxOuo 发射输出端子 38kHz载波调制后的码信号输出

　　
　　红外遥控接收电路CD9149采用DIP-16封装，工作电压VDD为4.5V~5.5V，与CD9148配合使用时，可构成完整的遥控发射、接收系统，且性能稳定、可靠。其引脚功能见下表。

管脚序号 符号 引脚 功能/操作 1、16 GND、VDD 　 地端子，电源端子 2 RxIN 接收信号输入 去除载波后的指令信号由此输入 3~7 HP1~HP5 连续信号输出 在接收到输入信号的连续时间内，输出一直保持高电平 8~12 SP1~SP5 单发信号输出 在接收到信号时，输出持续一固定时问的高电平 13、14 CODE 用户编码输入 发送信号的用户编码与此端所接收的用户编码进行比较，如果一致，则输入有效 15 OSC 振荡器 在此端子与地之间并行接一只电阻和一只电容

　　
　　下表为CD9148与CD9149的用户码组合方式。

CD9148 CD9149 B1（10） B2（11） B3（12） B2（14） B3（13） 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1

　　注：括号内数字为对应的引脚端

　　CD9148的IC6(10)、(11)脚接Vl4、Vl5是置“1”，(12)脚开路是置“0”。
　　
　　CD9149(IC2)的B1端内部置高电平，一直维持“1”，(14)脚接电容C1为置“1”，IC2(13)脚接地为置“0”。

 

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　　四、设计制作的几个关键点
　　
　　1. 控制电路所需要直流电的取得
　　
　　由于本遥控开关是直接取代机械式开关的，而在机械式开关中没有零线，只有一根电源进线，其余均为出线，故一般设计较为困难。该电路所需直流电源是利用串联在电灯回路中器件产生的电压，再经整流、滤波来取得的。为了提高电路的稳定性，利用 78LO5 稳压。采用这种方式可以在天电源零线的情况下获得直流电，且无论开关处于何种状态均能获得较为稳定的直流电。这部分电路由V5、V6、V8、V9及IC5、R12、R14、C8、C9等组成。
　　
　　2.采用光电耦合双向晶闸管的设计方法
　　
　　使双向晶闸管导通的条件是在门极上加正向触发电压。由于电路取得直流电压的特殊性，双向晶闸管的整体电位高于直流电路工作的最高电位，如果用直流输出电压直接控制双向晶闸管，将无法可靠地触发双向晶闸管导通，因此宜采用光电耦合双向晶闸管进行隔离触发。即利用MOC3021(IC4)的导通为V7提供交流触发信号，确保V7充分导通。一般情况下，MOC3021的输入控制电流为15mA左右。
　　
　　这种光电耦合的控制方法可以有效地利用在不同参考点电路之间的控制中。

　　3.用户码本
　　
　　设计用户码为1100
　　
　　4.SJl838一体化红外线遥控接收头
　　
　　该接收头外形见右图，其电源工作电压为5V。
　　
　　5.双上升沿D触发器CD4013
　　
　　将CD4013的D与Q相连，则Q的次态由Q决定，每当CP端接收到一次指令，电路状态就翻转一次，从而来改变电灯的开、关状态。
　　
　　C5、R8及C6、R9分别构成复位电路，以确保首次通电或断电后来电时电灯处于关闭状态。
　　
　　6.负载
　　
　　带负载的功率分别由V7、V8、V9及V1O决定，并应留有一定的余量V7及V8、V9为串联在LAMP1一路中的器件。LAMP1最大工作电流由V7及V8、V9中的最小电流参数决定，LAMP2最大工作电流则由V1O次定。
　　
　　注意：V1O的额定电流不能太大，即使用大功率双向晶闸管带动小功率负载也不行，否则会因由于双向晶闸管所需的控制触发电流大而导致CD4013的输出推动不了大功率双向晶闸管导通。如要带动更大的负载，可参照V7的驱动方式。另外，如果负载功率较大，还应加适当的散热装置。
　　
　　7.关于日光灯的连接
　　
　　该遥控开关比较适合于至少含有一路白炽灯的情况，即LAMP1为白炽灯(接在X2端)，如被控制灯全部为日光灯，则相应LAMPI一路的日光灯启辉器要做改动。改动的方法是：用一只0.33μF/400V电容串联一只3kΩ/IW电阻替换原启辉器内的电容。
　　
　　8.部分元器件选择要求
　　
　　R2、C2决定内部振荡频率，应选用误差小、稳定度高的电阻和电容，如精密电阻(R2为38kΩ±5%)、聚丙稀薄膜电容(C1为1OOOpF±5%)。
　　
　　电解电容宜选择小型的。除Rl4选330Ω1/2W外，其余电阻均选用1/4W或1/8W，以缩小安装体积。C9选0.47μF/400V涤纶电容，R(1MΩ)是C9的泄放电阻。

　　五、制作注意事项
　　
　　AN1、AN2、一体化红外线遥控接收头IC1和V4均焊接在敷铜板面，主要是为了器件朝外。为缩小体积，接收与控制板分A、B两块设计，外形尺寸为45mm×5Omm，并通过排式插头、插座X1相连。连接时，应在A、B两板之问加入绝缘纸。该遥控开关整体做好后体积比较小，能与86型家用电器拽制开关盒相吻合。
　　
　　由于采用了性能稳定可靠的电路，所以未设调试点，只要按图安装检查无误，无须调试即可正常工作。
　　
　　本红外线遥控开关灵敏度高、使用简便，经长时间使用，证实稳定度、可靠性都较好，其遥控距离大于7米。该开关也可以只接LAMP1一路，作单路遥控使用。
　　
　　上图、中图、下图分别为发射板、接收板A，接收板B的安装图。
　　

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