Міністерство освіти і науки РФ
Федеральне агентство з освіти
ІАТ
ПРИСТРІЙ ДИСТАНЦІЙНОГО КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ
Пояснювальна записка
Керівник
Подпісь_______
Студент
Підпис _______
Дата__________
2008
Зміст
Цей пристрій дистанційного керування освітленням може бути вбудовано в будь-який світильник з лампами розжарювання загальною потужністю до 500Вт, що дозволить дистанційно змінювати яскравість і вмикати / вимикати світильник. Замість вимикача на світильнику можна використовується сенсор, що дозволяє управляти світильником, просто торкаючись до нього. На схемі КП 230101.08.75.03 Е3 є мікроконтроллер PIC12C508A, який і керує всіма виконаннями операцій.
1 Опис пристрою
Цей пристрій складається з двох блоків: пульт дистанційного керування і приймаючий пристрій, встраевоемое в будь-який прилад освітлювального типу з лампами розжарювання.
Цим пристроєм легко управляти за допомогою спеціального пульта, що має чотири кнопки:
- Зменшення яскравості;
- Збільшення яскравості;
- Включення / вимикання;
- Режим довготривалого відключення.
Приймаючий пристрій управляється сенсором, що сприймає такі команди:
- Швидке дотик сенсора викликає включення або виключення світильника;
- Довгий торкання сенсора викликає зміна яскравості в бік збільшення або зменшення. Кожне наступне довгий дотик викликає протилежний напрямок зміни яскравості. При вимкненому світильнику довгий дотик викликає включення освітлення, і збільшення його яскравості.
- Клавіші зменшення і збільшення яскравості на пульті дозволяють встановлювати яскравість і включати світильник.
- Клавіша включення / вимикання на пульті дозволяє включати або вимикати світильник.
- Клавіша довготривалого відключення викликає дуже повільне зменшення яскравості до повного відключення (більше 3 хвилин), що дозволяє за цей час вийти з кімнати або лягти спати.
На схемі КП 230101.08.75.03 Е3 приймаючий пристрій можна виділити наступні частини [2]:
1) Схему формування харчування. Дана частина забезпечує харчування мікроконтролера і ІК-приймача напругою, близьким до п'яти вольт. Основний елемент схеми формування харчування - конденсатор C1, який разом з резисторами R1, R2 обмежує струм через стабілітрон VD4 і інші частини схеми, в результаті чого після випрямних діодів VD1 і VD2 на конденсаторах C2, C3, C4 формується напруга, менше ніж напруга на стабілітроні на 0.4 вольта. Роздільні ланцюга харчування необхідні, тому що в момент комутації симистора в ланцюзі живлення мікроконтролера перешкода, що викликає помилкові спрацьовування ІК-приймача.
2) Схему комутації. Дана схема забезпечує комутацію навантаження. Основу схеми складає симистор VD3, комутований через ланцюжок R3, C5 для отримання негативного напруги на керуючому електроді. Коммутіруя симистор в різні моменти напівхвилі можна отримати різну яскравість світіння лампи.
3) ІЧ-приймач TS1. Це інтегральний ІЧ-приймач TSOP1736, що включає в себе чутливий елемент, підсилювач і ряд фільтрів для виділення ІК-сигналу на частоті 36КГц. На його виході виходить обвідна цього сигналу.
4) Чутливий до дотику сенсор - ланцюжок R5, C6, R6. Резистор R6 формує на вході мікроконтролера рівень логічного нуля. Дотик до сенсора безпечно, так як резистор R5 має великий номінал (не меннее 3МОм), крім того, його потужність повинна бути не менше 0.5 ват для виключення пробою. Однак дотик до сенсора викликає поява на вході мікроконтролера змінної напруги з частотою 50Гц, наведеного в тілі людини зовнішніми наводками. Зміною конденсатора C6 можна регулювати чутливість для виключення перешкод.
5) Схему управління. Основна частина пристрою, реалізована на мікроконтролері PIC12C508A. Мікроконтролер синхронізується з початку напівперіоду мережевої напруги через резистор R4 і залежно від поточної яскравості та стану світильника комутує в необхідний момент часу симистор VD3. Одночасно опитується і аналізується вхід з ІК-приймача і сенсора.
Пульт управління реалізований на тому ж PIC контролері (КП 230101.08.75.03 Е3 пульт управління). Живлення здійснюється від батарейки, харчування якої становить 6В. Основну частину часу мікроконтроллер пульта знаходиться в сплячому режимі, що дозволяє мінімізувати струм споживання. "Пробудження" контролера здійснюється за зміни стану на входах, тобто при натисненні якої-небудь кнопки. При цьому пульт генерує відповідний сигнал управління ІК діодом з паузами в 0.1 секунду до тих пір, поки не буде відпущена клавіша. Управління ІК діодом здійснюється за допомогою транзистора VT1, в базу якого дається великий струм для його повного відкриття [3].
2 Обгрунтування вибору сполучення з ПК
Пристрій дистанційного керування освітленням може бути підключено до персонального комп'ютера через інфрачервоний порт, налаштований на частоту 36 кГц. Комп'ютер також може займатися управлінням освітлення через інфра-червоний порт.
3 Конструктивний розрахунок друкованої плати
При розробці конструкції друкованої плати (ДП) в курсовому проекті вирішуються завдання трасування друкованих провідників, вибору методу виготовлення ПП, розрахунку конструктивних параметрів ПП.
Технологія виготовлення друкованої плати залежить від конструктивних особливостей виготовлення плати. Друковані плати, представлені на кресленні КП 230101.08.75.03 представляють собою односторонні друковані плати і передбачає виготовлення хімічним методом.
Як матеріал для виготовлення використовується фольгований діелектрик марки СФ-1-50-1, 5, де СФ - склотекстоліт фольгований; 1 - односторонній, 50 - товщина фольги 50 мкм, 1,5 - товщина матеріалу з фольгою, мм.
Діаметри отворів вибираються відповідно до таблиці 1. Виходячи з обраної елементної бази, діаметр металізованого отвору дорівнює 0,6 мм. Товщина плати дорівнює 1 мм.
Таблиця 1 - Діаметри отворів
У металізованих отворів забезпечується шорсткість з параметром: R z £ 40.
Відстань між краями отворів повинні бути не менше товщини плати, але не менше одного міліметра для плат товщиною менше одного міліметра.
Форма контактних майданчиків - кругла, d кп = 1,4 мм [1].
Друковані провідники виконуються номінальними по ширині на всьому їх протязі, звужуючи їх тільки у вузьких місцях до мінімально допустимих значень на можливо меншій довжині.
Після розрахунку параметрів друкованої плати слід вибрати типові розміри зі стандартного ряду. ГОСТ 10.317-72 встановлює 74 типорозміру плат з відношенням сторін від 1:1 до 2:1. Даний ряд представлений в таблиці 18.
На друкованій платі зроблено чотири базових отвори для кріплення друкованій платі до корпусу. Діаметр базових отворів дорівнює 2,5 мм.
4 Визначення конструктивних елементів виробу
Пульт управління та приймаючий пристрій складаються з високоміцної пластмаси ПА-186 чорного кольору.
На кресленнях КП 230101.08.75.03 для установки друкованої плати в приймальному пристрої зроблені стандартні кріплення, а в пульті управління індивідуальні кріплення.
У корпусі пристрою зроблені отвори під з'єднання з лампою розжарювання.
Обидва пристрої мають засувки і отвори з різьбленням для кріплення кришок.
Для пропускання сигналу ІЧ-діода використовується скло К-8.
Висновок
Перспективність виготовлення пристрою дистанційного керування освітленням дуже висока, тому що пристрій дуже простий у використанні, не вимагає великих витрат на підтримку і на обслуговування. Основну частину часу мікроконтроллер пульта знаходиться в сплячому режимі, що дозволяє мінімізувати струм споживання, отже мале споживання потужності і напруги, що значно знижує витрати на електроенергію.
Список використовуваних інформаційних джерел
1. Алексєєв В. Г., Гриднєв В. Н., Нестеров В. Ю. і ін Технологія ЕВА, обладнання та автоматизація: Учеб. посібник для студентів вузів спеціальності «Конструювання і виробництво ЕВА». М.: Вищ. Шк., 1984.-392 с., Іл.
2. Гук Михайло Процесори PentiumII, PentiumPro і просто Pentium: Архітектура, Інтерфейс, Програмування. ЗАТ «Видавництво« Пітер », 1999. - 288 с.: Іл.
3. Електронний ресурс www.fido7.net
Федеральне агентство з освіти
ІАТ
ПРИСТРІЙ ДИСТАНЦІЙНОГО КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ
Пояснювальна записка
Керівник
Подпісь_______
Студент
Підпис _______
Дата__________
2008
Зміст
| Введення | |
| 1 Опис пристрою | |
| 2 Обгрунтування вибору сполучення з ПК | |
| 3 Конструктивний розрахунок друкованої плати | |
| 4 Визначення конструктивних елементів виробу | |
| Висновок Список використовуваних інформаційних джерел |
Введення
В даний час пристрої дистанційного управління освітленням використовуються майже скрізь, а в інших країнах такі пристрої є невід'ємною частиною в кожному будинку, або офісі. Їх застосовують у всій обчислювальної техніки.Цей пристрій дистанційного керування освітленням може бути вбудовано в будь-який світильник з лампами розжарювання загальною потужністю до 500Вт, що дозволить дистанційно змінювати яскравість і вмикати / вимикати світильник. Замість вимикача на світильнику можна використовується сенсор, що дозволяє управляти світильником, просто торкаючись до нього. На схемі КП 230101.08.75.03 Е3 є мікроконтроллер PIC12C508A, який і керує всіма виконаннями операцій.
1 Опис пристрою
Цей пристрій складається з двох блоків: пульт дистанційного керування і приймаючий пристрій, встраевоемое в будь-який прилад освітлювального типу з лампами розжарювання.
Цим пристроєм легко управляти за допомогою спеціального пульта, що має чотири кнопки:
- Зменшення яскравості;
- Збільшення яскравості;
- Включення / вимикання;
- Режим довготривалого відключення.
Приймаючий пристрій управляється сенсором, що сприймає такі команди:
- Швидке дотик сенсора викликає включення або виключення світильника;
- Довгий торкання сенсора викликає зміна яскравості в бік збільшення або зменшення. Кожне наступне довгий дотик викликає протилежний напрямок зміни яскравості. При вимкненому світильнику довгий дотик викликає включення освітлення, і збільшення його яскравості.
- Клавіші зменшення і збільшення яскравості на пульті дозволяють встановлювати яскравість і включати світильник.
- Клавіша включення / вимикання на пульті дозволяє включати або вимикати світильник.
- Клавіша довготривалого відключення викликає дуже повільне зменшення яскравості до повного відключення (більше 3 хвилин), що дозволяє за цей час вийти з кімнати або лягти спати.
На схемі КП 230101.08.75.03 Е3 приймаючий пристрій можна виділити наступні частини [2]:
1) Схему формування харчування. Дана частина забезпечує харчування мікроконтролера і ІК-приймача напругою, близьким до п'яти вольт. Основний елемент схеми формування харчування - конденсатор C1, який разом з резисторами R1, R2 обмежує струм через стабілітрон VD4 і інші частини схеми, в результаті чого після випрямних діодів VD1 і VD2 на конденсаторах C2, C3, C4 формується напруга, менше ніж напруга на стабілітроні на 0.4 вольта. Роздільні ланцюга харчування необхідні, тому що в момент комутації симистора в ланцюзі живлення мікроконтролера перешкода, що викликає помилкові спрацьовування ІК-приймача.
2) Схему комутації. Дана схема забезпечує комутацію навантаження. Основу схеми складає симистор VD3, комутований через ланцюжок R3, C5 для отримання негативного напруги на керуючому електроді. Коммутіруя симистор в різні моменти напівхвилі можна отримати різну яскравість світіння лампи.
3) ІЧ-приймач TS1. Це інтегральний ІЧ-приймач TSOP1736, що включає в себе чутливий елемент, підсилювач і ряд фільтрів для виділення ІК-сигналу на частоті 36КГц. На його виході виходить обвідна цього сигналу.
4) Чутливий до дотику сенсор - ланцюжок R5, C6, R6. Резистор R6 формує на вході мікроконтролера рівень логічного нуля. Дотик до сенсора безпечно, так як резистор R5 має великий номінал (не меннее 3МОм), крім того, його потужність повинна бути не менше 0.5 ват для виключення пробою. Однак дотик до сенсора викликає поява на вході мікроконтролера змінної напруги з частотою 50Гц, наведеного в тілі людини зовнішніми наводками. Зміною конденсатора C6 можна регулювати чутливість для виключення перешкод.
5) Схему управління. Основна частина пристрою, реалізована на мікроконтролері PIC12C508A. Мікроконтролер синхронізується з початку напівперіоду мережевої напруги через резистор R4 і залежно від поточної яскравості та стану світильника комутує в необхідний момент часу симистор VD3. Одночасно опитується і аналізується вхід з ІК-приймача і сенсора.
Пульт управління реалізований на тому ж PIC контролері (КП 230101.08.75.03 Е3 пульт управління). Живлення здійснюється від батарейки, харчування якої становить 6В. Основну частину часу мікроконтроллер пульта знаходиться в сплячому режимі, що дозволяє мінімізувати струм споживання. "Пробудження" контролера здійснюється за зміни стану на входах, тобто при натисненні якої-небудь кнопки. При цьому пульт генерує відповідний сигнал управління ІК діодом з паузами в 0.1 секунду до тих пір, поки не буде відпущена клавіша. Управління ІК діодом здійснюється за допомогою транзистора VT1, в базу якого дається великий струм для його повного відкриття [3].
2 Обгрунтування вибору сполучення з ПК
Пристрій дистанційного керування освітленням може бути підключено до персонального комп'ютера через інфрачервоний порт, налаштований на частоту 36 кГц. Комп'ютер також може займатися управлінням освітлення через інфра-червоний порт.
3 Конструктивний розрахунок друкованої плати
При розробці конструкції друкованої плати (ДП) в курсовому проекті вирішуються завдання трасування друкованих провідників, вибору методу виготовлення ПП, розрахунку конструктивних параметрів ПП.
Технологія виготовлення друкованої плати залежить від конструктивних особливостей виготовлення плати. Друковані плати, представлені на кресленні КП 230101.08.75.03 представляють собою односторонні друковані плати і передбачає виготовлення хімічним методом.
Як матеріал для виготовлення використовується фольгований діелектрик марки СФ-1-50-1, 5, де СФ - склотекстоліт фольгований; 1 - односторонній, 50 - товщина фольги 50 мкм, 1,5 - товщина матеріалу з фольгою, мм.
Діаметри отворів вибираються відповідно до таблиці 1. Виходячи з обраної елементної бази, діаметр металізованого отвору дорівнює 0,6 мм. Товщина плати дорівнює 1 мм.
Таблиця 1 - Діаметри отворів
| d вив, не більше, мм | Номінальна товщина плати, мм | Номінальний діаметр отворів, мм | |
| Чи не металізованих | Металізованих | ||
| 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 |
Відстань між краями отворів повинні бути не менше товщини плати, але не менше одного міліметра для плат товщиною менше одного міліметра.
Форма контактних майданчиків - кругла, d кп =
Друковані провідники виконуються номінальними по ширині на всьому їх протязі, звужуючи їх тільки у вузьких місцях до мінімально допустимих значень на можливо меншій довжині.
Після розрахунку параметрів друкованої плати слід вибрати типові розміри зі стандартного ряду. ГОСТ 10.317-72 встановлює 74 типорозміру плат з відношенням сторін від 1:1 до 2:1. Даний ряд представлений в таблиці 18.
На друкованій платі зроблено чотири базових отвори для кріплення друкованій платі до корпусу. Діаметр базових отворів дорівнює 2,5 мм.
4 Визначення конструктивних елементів виробу
Пульт управління та приймаючий пристрій складаються з високоміцної пластмаси ПА-186 чорного кольору.
На кресленнях КП 230101.08.75.03 для установки друкованої плати в приймальному пристрої зроблені стандартні кріплення, а в пульті управління індивідуальні кріплення.
У корпусі пристрою зроблені отвори під з'єднання з лампою розжарювання.
Обидва пристрої мають засувки і отвори з різьбленням для кріплення кришок.
Для пропускання сигналу ІЧ-діода використовується скло К-8.
Висновок
Перспективність виготовлення пристрою дистанційного керування освітленням дуже висока, тому що пристрій дуже простий у використанні, не вимагає великих витрат на підтримку і на обслуговування. Основну частину часу мікроконтроллер пульта знаходиться в сплячому режимі, що дозволяє мінімізувати струм споживання, отже мале споживання потужності і напруги, що значно знижує витрати на електроенергію.
Список використовуваних інформаційних джерел
1. Алексєєв В. Г., Гриднєв В. Н., Нестеров В. Ю. і ін Технологія ЕВА, обладнання та автоматизація: Учеб. посібник для студентів вузів спеціальності «Конструювання і виробництво ЕВА». М.: Вищ. Шк., 1984.-392 с., Іл.
2. Гук Михайло Процесори PentiumII, PentiumPro і просто Pentium: Архітектура, Інтерфейс, Програмування. ЗАТ «Видавництво« Пітер », 1999. - 288 с.: Іл.
3. Електронний ресурс www.fido7.net