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1.2　光控窗帘

自制一个光控窗帘，天黑了窗帘自动拉合，天亮了窗帘自动拉开，完全省去了人工操作。

1.2.1　控制原理

光控窗帘由控制电路和机械执行结构两大部分组成。其电路如图1-15所示，由光控电路、施密特触发器、反相器、微分电路和单稳态触发器等组成，电路控制过程可如图1-16所示用方框图来说明。

图1-15　光控窗帘电路

图1-16　光控窗帘控制过程方框图

（1）初始状态

设初始时刻为白天，光电三极管VT 1 受光照而导通，其输出端“A”为低电平，使施密特触发器输出端“B”为高电平。

（2）天黑时窗帘拉合

晚上天渐黑后，光电三极管VT 1 由导通变为截止，输出端“A”由低电平变为高电平，经施密特触发器整形后，输出端“B”突变为低电平，其陡直的下降沿经微分电路（2）微分后在“D”点形成一负脉冲，触发单稳态触发器（2）翻转至暂态，其输出端“F”为高电平。

施密特触发器输出端“B”的信号同时经反相器反相、微分电路（1）微分后在“E”点形成一正脉冲，对单稳态触发器（1）不起作用，其输出端“G”保持低电平。这时，直流电动机M上所加电压为下正上负，电动机正转，使窗帘拉合。

窗帘拉合后，由于单稳态触发器（2）暂态结束，恢复稳态，输出端“F”变为低电平，电动机M停转。

（3）天亮时窗帘拉开

早晨天渐亮后，光电三极管VT 1 由截止变为导通，施密特触发器输出端“B”由低电平跳变为高电平，其上升沿经微分电路（2）微分后形成的正脉冲，对单稳态触发器（2）不起作用，其输出端“F”保持低电平。

同时，施密特触发器输出端“B”的信号经反相器反相后，“C”点由高电平跳变为低电平，其下降沿经微分电路（1）微分后在“E”点形成一负脉冲，触发单稳态触发器（1）翻转至暂态，其输出端“G”为高电平。电动机M上所加电压为上正下负，电动机反转，使窗帘拉开。

窗帘拉开后，由于单稳态触发器（1）暂态结束，电动机M停转。如图1-17所示为电路各点工作波形。

图1-17　电路各点工作波形

（4）稳定状态

在黑夜或白天的稳定状态，光电三极管VT 1 输出端“A”及施密特触发器输出端“B”无变化，微分电路（1）和（2）均无脉冲输出，单稳态触发器（1）和（2）的输出端“G”和“F”均为低电平，电动机M静止不转，窗帘不动。

1.2.2　元器件选用

施密特触发器（IC 1 ）和单稳态触发器（IC 2 、IC 3 ）均选用双极型时基电路NE555。双极型时基电路具有电源电压范围宽（4.5~18V）、输出驱动能力强（可输出200mA电流）的特点，用它构成的单稳态触发器可直接驱动直流电动机，无需再设计功放驱动电路。CMOS型时基电路因驱动能力较小不适用。

电动机M选用工作电压12V、工作电流≤200mA的微型直流电动机。电动机接在两个单稳态触发器输出端之间，可以方便地实现正、反转控制，并具有较强的抗干扰性能。用单稳态触发器控制电动机转动的另一个好处是可以免除使用行程开关，结构简单，工作可靠。

VT 1 选用3DU型光电三极管。VT 2 可选用9014等NPN型硅晶体管。VD 1 、VD 2 可选用4001或2CP系列二极管。其他元器件如电路图所示。电路所需12V直流电源，可由整流稳压电源或电池提供。

1.2.3　制作方法与步骤

如图1-18所示为控制电路的电路板（铜箔面）。除光电三极管VT 1 和直流电动机M外，其余元器件全部焊在电路板上，如图1-19所示。

图1-18　控制电路的电路板（铜箔面）

图1-19　电路板（元件面）

如图1-20所示为光控窗帘安装示意图。窗帘悬挂于导轨上。在导轨上方安装滑轮及牵引绳，牵引绳为一环形，套在两端的滑轮上，并保持绷紧状态。直流电动机M通过减速传动器驱动右端滑轮转动，使牵引绳移动（图1-20右端）。减速传动器可利用废旧钟表中的齿轮组制作，减速比一般为50：1左右。窗帘活动的一端与牵引绳某一点固定连接在一起（图1-20左端），以便牵引绳左右移动时可带动窗帘移动。