Устройство дистанционного управления освещением
СОДЕРЖАНИЕ: Описание устройства дистанционного управления освещением. Обоснование выбора сопряжения с ПК. Расчёт печатной платы. Трассировка печатных проводников, метод изготовления печатной платы, расчет конструктивных параметров. Конструктивные элементы изделия.Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
ИАТ
УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ
Пояснительная записка
Руководитель
Подпись_______
Студент
Подпись _______
Дата__________
2008
Содержание
| Введение |
| 1 Описание устройства |
| 2 Обоснование выбора сопряжения с ПК |
| 3 Конструктивный расчёт печатной платы |
| 4 Определение конструктивных элементов изделия |
Заключение Список используемых информационных источников |
Введение
В настоящее время устройства дистанционного управления освещением используются почти везде, а в других странах такие устройства являются неотъемлемой частью в каждом доме, или офисе. Их применяют во всей вычислительной технике.
Данное устройство дистанционного управления освещением может быть встроено в любой светильник с лампами накаливания общей мощностью до 500Вт, что позволит дистанционно изменять яркость и включать/выключать светильник. Вместо выключателя на светильнике можно используется сенсор, позволяющий управлять светильником, просто прикасаясь к нему.На схеме КП 230101.08.75.03 Э3 имеется микроконтроллер PIC12C508A, который и управляет всеми выполнениями операций.
1 Описание устройства
Данное устройство состоит из двух блоков: пульт дистанционного управления и принимающее устройство, встраевоемое в любой прибор осветительного типа с лампами накаливания.
Этим устройством легко управлять с помощью специального пульта, имеющего четыре кнопки:
- уменьшение яркости;
- увеличение яркости;
- включение/выключение;
- режим долговременного отключения.
Принимающее устройство управляется сенсором, воспринимающим следующие команды:
- быстрое касание сенсора вызывает включение или выключение светильника;
- долгое касание сенсора вызывает изменение яркости в сторону увеличения или уменьшения. Каждое следующее долгое касание вызывает противоположное направление изменения яркости. При выключенном светильнике долгое касание вызывает включение светильника и увеличение его яркости.
- клавиши уменьшения и увеличения яркости на пульте позволяют устанавливать яркость и включать светильник.
- клавиша включения/выключения на пульте позволяет включать или выключать светильник.
- клавиша долговременного отключения вызывает очень медленное уменьшение яркости до полного отключения (более 3 минут), что позволяет за это время выйти из комнаты или лечь спать.
На схеме КП 230101.08.75.03 Э3 принимающее устройство можно выделить следующие части[2]:
1) Схему формирования питания. Данная часть обеспечивает питание микроконтроллера и ИК-приемника напряжением, близким к пяти вольтам. Основной элемент схемы формирования питания - конденсатор C1, который вместе с резисторами R1,R2 ограничивает ток через стабилитрон VD4 и остальные части схемы, в результате чего после выпрямительных диодов VD1 и VD2 на конденсаторах C2, C3, C4 формируется напряжение, меньшее чем напряжение на стабилитроне на 0.4 вольта. Раздельные цепи питания необходимы, так как в момент коммутации симистора в цепи питания микроконтроллера появляется помеха, вызывающая ложные срабатывания ИК-приемника.
2) Схему коммутации. Данная схема обеспечивает коммутацию нагрузки. Основу схемы составляет симистор VD3, коммутируемый через цепочку R3,C5 для получения отрицательного напряжения на управляющем электроде. Коммутируя симистор в различные моменты полуволны можно получить различную яркость свечения лампы.
3) ИК-приемник TS1. Это интегральный ИК-приемник TSOP1736, включающий в себя чувствительный элемент, усилитель и ряд фильтров для выделения ИК-сигнала на частоте 36КГц. На его выходе получается огибающая этого сигнала.
4) Чувствительный к прикосновению сенсор - цепочка R5,C6,R6. Резистор R6 формирует на входе микроконтроллера уровень логического нуля. Прикосновение к сенсору безопасно, так как резистор R5 имеет большой номинал (не меннее 3МОм), кроме того, его мощность должна быть не менее 0.5 ватт для исключения пробоя. Однако прикосновение к сенсору вызывает появление на входе микроконтроллера переменного напряжения с частотой 50Гц, наведенного в теле человека внешними наводками. Изменением конденсатора C6 можно регулировать чувствительность для исключения помех.
5) Схему управления. Основная часть устройства, реализованная на микроконтроллере PIC12C508A. Микроконтроллер синхронизируется по началу полупериода сетевого напряжения через резистор R4 и в зависимости от текущей яркости и состояния светильника коммутирует в необходимый момент времени симистор VD3. Одновременно опрашивается и анализируется вход с ИК-приемника и сенсора.
Пульт управления реализован на том же PIC контроллере (КП 230101.08.75.03 Э3 пульт управления). Питание осуществляется от батарейки, питание которой составляет 6В. Основную часть времени микроконтроллер пульта находится в спящем режиме, что позволяет минимизировать ток потребления. Пробуждение контроллера осуществляется по изменению состояния на входах, т.е. при нажатии какой-либо кнопки. При этом пульт генерирует соответствующий сигнал управления ИК диодом с паузами в 0.1 секунду до тех пор, пока не будет отпущена клавиша. Управление ИК диодом осуществляется с помощью транзистора VT1, в базу которого дается большой ток для его полного открывания[3].
2 Обоснование выбора сопряжения с ПК
Устройство дистанционного управления освещением может быть подключено к персональному компьютеру через инфракрасный порт, настроенный на частоту 36 КГц. Компьютер также может заниматься управлением освещения через инфра-красный порт.
3 Конструктивный расчёт печатной платы
При разработке конструкции печатной платы (ПП) в курсовом проекте решаются задачи трассировки печатных проводников, выбора метода изготовления ПП, расчета конструктивных параметров ПП.
Технология изготовления печатной платы зависит от конструктивных особенностей изготовления платы. Печатные платы, представленные на чертеже КП 230101.08.75.03 представляют собой односторонние печатные платы и предполагает изготовление химическим методом.
В качестве материала для изготовления используется фольгированный диэлектрик марки СФ-1-50-1,5, где СФ – стеклотекстолит фольгированный; 1 – односторонний; 50 – толщина фольги 50 мкм; 1,5 – толщина материала с фольгой, мм.
Диаметры отверстий выбираются в соответствии с таблицей 1. Исходя из выбранной элементной базы, диаметр металлизированного отверстия равен 0,6мм. Толщина платы равна 1мм.
Таблица 1 - Диаметры отверстий
| dвыв , не более, мм | Номинальная толщина платы, мм | Номинальный диаметр отверстий, мм | |
| Не металлизированных | Металлизированных | ||
| 0,4 | 1,0 | 0,6 | 0,6 |
| 0,5 | 1,5 | 0,6 | 0,8 |
| 0,6 | 1,5 | 0,8 | 0,8 |
| 0,7 | 2,0 | 0,8 | 1,0 |
| 0,8 | 2,5 | 1,0 | 1,3 |
| 1,0 | 3,0 | 1,5 | 1,8 |
| 1,5 | 3,0 | 1,8 | 2,0 |
| 1,7 | 3,0 | 2,0 | 2,0 |
У металлизированных отверстий обеспечивается шероховатость с параметром: Rz 40.
Расстояние между краями отверстий должны быть не менее толщины платы, но не менее одного миллиметра для плат толщиной менее одного миллиметра.
Форма контактных площадок – круглая, dкп = 1,4 мм [1].
Печатные проводники выполняются номинальными по ширине на всем их протяжении, сужая их только в узких местах до минимально допустимых значений на возможно меньшей длине.
После расчёта параметров печатной платы следует выбрать типовые размеры из стандартного ряда. ГОСТ 10.317-72 устанавливает 74 типоразмера плат с отношением сторон от 1:1 до 2:1. Данный ряд представлен в таблице 18.
На печатной плате сделано четыре базовых отверстия для крепления печатной плате к корпусу. Диаметр базовых отверстий равен 2,5мм.
4 Определение конструктивных элементов изделия
Пульт управления и принимающее устройство состоят из высокопрочной пластмассы ПА-186 чёрного цвета.
На чертежах КП 230101.08.75.03 для установки печатной платы в принимающем устройстве сделаны стандартные крепления, а в пульте управления индивидуальные крепления.
В корпусе принимающего устройства сделаны отверстия под соединение с лампой накаливания.
Оба устройства имеют защёлки и отверстия с резьбой для крепления крышек.
Для пропускания сигнала ИК-диода используется стекло К-8.
Заключение
Перспективность изготовления устройства дистанционного управления освещением очень высока, так как устройство очень просто в использовании, не требует больших затрат на поддержание и на обслуживание. Основную часть времени микроконтроллер пульта находится в спящем режиме, что позволяет минимизировать ток потребления, следовательно малое потребление мощности и напряжения, что значительно снижает затраты на электроэнергию.
Список используемых информационных источников
1. Алексеев В. Г., Гриднев В. Н., Нестеров В. Ю. и др. Технология ЭВА, оборудование и автоматизация: Учеб. пособие для студентов вузов специальности «Конструирование и производство ЭВА». М.: Высш. Шк.,1984.-392 с., ил.
2. Гук Михаил Процессоры PentiumII, PentiumPro и просто Pentium: Архитектура, Интерфейс, Программирование. ЗАО «Издательство «Питер», 1999. – 288 с.: ил.
3. Электронный ресурс www.fido7.net