基于無線射頻脈沖無觸點(diǎn)開關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王湘林

摘要：采用無線為橋接用單片機(jī)為核心來進(jìn)行開關(guān)電能的控制，再與數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的信號再經(jīng)可控硅從而達(dá)到來調(diào)節(jié)燈光亮暗的新型無線脈沖射頻開關(guān)和燈光亮暗調(diào)節(jié)器。這是一種軟件與硬件結(jié)合可靠性高并可有效地進(jìn)行燈光亮暗、燈光開關(guān)的控制。這樣有效地節(jié)約了電能，降低了對電網(wǎng)電力的需求。更有效的實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)無打火無觸電事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：無線射頻；無觸點(diǎn)開關(guān)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）26-0205-02

1 目前狀況分析

無觸點(diǎn)技術(shù)作為一種高端的電子輸出控制設(shè)備技術(shù).被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域，如臺燈開關(guān)、觸摸劃條、抽油煙機(jī)按鍵等。具有無損耗、靈敏度可調(diào)、可靠性穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，同時可進(jìn)行產(chǎn)品量產(chǎn)。能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低單位成本。無線射頻技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是部分產(chǎn)品無需重新布線，利用點(diǎn)對點(diǎn)的射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對家電和燈光的控制，安裝設(shè)置都比較方便，主要應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)對某些特定電器或燈光的控制，成本適中。無線射頻技術(shù)也就是通過高頻的無線頻率（315或433.92MHz）點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，實(shí)現(xiàn)燈光、窗簾、家電等的遙控功能。本文通過二者相互搭載來完成功能的實(shí)現(xiàn)。

2 原理分析

共分為4個部分

第一部分，220V交流轉(zhuǎn)換成直流部分，主要由F1、BD1、 FB1、C3、C4、L2、V1、R5、C、R4、C6、T1、D5、R2、C2、C5、C8、R3組成，22V 交流經(jīng)F1后加至BD1經(jīng)整流后由C4濾波加至變壓器T的5端經(jīng)變壓器儲能后加到V1的4腳進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換，取樣電壓由T耦合到1腳進(jìn)行取樣控制，經(jīng)整流儲存后電第T1的 9腳輸出電壓（正）由C8濾波輸出負(fù)VSS 正VCC低直流電壓。

第二部分，無線控制部分、當(dāng)按下S4鍵時開關(guān)信號量由U1的D0端輸入經(jīng)U1編碼后由17腳輸出到DOUT加到U2的DOUT經(jīng)U2進(jìn)行接收并混頻由E1高頻發(fā)送無線信號，無線信號再由U4的ANT進(jìn)行接收后由DATA輸出送到U3的DATA輸入經(jīng)解碼后的開關(guān)信號由低電平的形式經(jīng)U3的D4輸出一個點(diǎn)動的脈沖低電平。

當(dāng)按下S5鍵時開關(guān)信號量由U1的D1端輸入經(jīng)U1編碼后由17腳輸出到DOUT加到U2的DOUT經(jīng)U2進(jìn)行接收并混頻由E1高頻發(fā)送無線信號，無線信號再由U4的ANT進(jìn)行接收后由DATA輸出送到U3的DATA輸入經(jīng)解碼后的開關(guān)信號由低電平的形式經(jīng)U3的D3輸出一個點(diǎn)動的脈沖低電平。

當(dāng)按下S6鍵時開關(guān)信號量由U1的D2端輸入經(jīng)U1編碼后由17腳輸出到DOUT加到U2的DOUT經(jīng)U2進(jìn)行接收并混頻由E1高頻發(fā)送無線信號，無線信號再由U4的ANT進(jìn)行接收后由DATA輸出送到U3的DATA輸入經(jīng)解碼后的開關(guān)信號由低電平的形式經(jīng)U3的D2輸出一個點(diǎn)動的脈沖低電平。

第三部分，開關(guān)控制部分、見圖2 第一種情況，當(dāng)S3按下或遙控鍵S4鍵（見圖1）stc8951第4腳檢測到低電平經(jīng)內(nèi)部解碼對比后觸發(fā)在并stc8951第21腳輸出一個高電平，經(jīng)R2013后送到Q8，由于送過來的是高電平使Q8飽和導(dǎo)通使繼電器HKFF閉合。從而使HKFF的第4腳和5腳處于接通狀態(tài)。在這種情況下燈光能進(jìn)行亮和暗的調(diào)節(jié)。第二種情況，當(dāng)S3按下或遙控鍵S4鍵（見圖1）時stc8951第4腳檢測到低電平經(jīng)內(nèi)部解碼對比后觸發(fā)在并stc8951第21腳輸出一個低電平，經(jīng)R2013后送到Q8，由于送過來的是高電平使Q8截止繼電器HKFF斷開。從而使HKFF的第4腳和5腳處于斷路狀態(tài)。這樣燈處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣燈光不能進(jìn)行亮和暗的調(diào)節(jié)。

第四部 分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換無線控制部分、當(dāng)按下S5鍵時信號經(jīng)U1的13腳D1接入送到U1進(jìn)行編碼，編碼后的信號經(jīng)U1的17腳輸出到U2的DOUT端，信號由U2的DOUT端輸入信號壓縮后經(jīng)E1天線發(fā)出。通過無線后由U4的ANT輸入經(jīng)信號解壓后送到U4的DATA送到U3的DIN腳進(jìn)行解碼后由U3的D3腳輸出低平。

當(dāng)stc8951第5腳檢測到低電平或按下S1時內(nèi)部進(jìn)行比較輸出一個數(shù)字加的信號送到32至39腳輸出，當(dāng)DAC0832的4、5、6、7、13、14、15、16接收到加的數(shù)字信號后內(nèi)部經(jīng)信號轉(zhuǎn)換成模擬量的方式由12腳輸出加的恒流電流，使Q3的基極電流增加，從而加大Q3的集電極電流導(dǎo)通能力，這樣使得Q4的基極電流下降從而使Q4的集電極電流變小從而達(dá)到變小SCR2可控硅3端的輸入電流降低了SCR2可控硅1端與2端的通過電流，由于SCR2可控硅1端與2端與LED串聯(lián)，SCR2可控硅1端與2端的通過電流變小，根據(jù)串聯(lián)電流原則LED亮度也隨之變暗。從而達(dá)到了調(diào)節(jié)亮度變暗的目的。

當(dāng)按下S6鍵時信號經(jīng)U1的13腳D2接入送到U1進(jìn)行編碼，編碼后的信號經(jīng)U1的17腳輸出到U2的DOUT端，信號由U2的DOUT端輸入信號壓縮后經(jīng)E1天線發(fā)出。通過無線后由U4的ANT輸入經(jīng)信號解壓后送到U4的DATA送到U3的DIN腳進(jìn)行解碼后由U3的D2腳輸出低平。

當(dāng)stc8951第6腳檢測到低電平或按下S2時內(nèi)部進(jìn)行比較輸出一個數(shù)字減的信號送到32至39腳輸出，當(dāng)DAC0832的4、5、6、7、13、14、15、16接收到減的數(shù)字信號后內(nèi)部經(jīng)信號轉(zhuǎn)換成模擬量的方式由12腳輸出減的恒流電流，使Q3的基極電流減小，從而加大Q3的集電極電流截止能力，這樣使得Q4的基極電流上升從而使Q4的集電極電流變大從而達(dá)到變大SCR2可控硅3端的輸入電流增加了SCR2可控硅1端與2端的通過電流，由于SCR2可控硅1端與2端與LED串聯(lián)，SCR2可控硅1端與2端的通過電流變大，根據(jù)串聯(lián)電流原則LED亮度也隨之變亮。從而達(dá)到了調(diào)節(jié)亮度變亮的目的。

3 電路結(jié)構(gòu)

功能說明元件分布與應(yīng)用。（見圖2）

LN 220U交流電源輸入。

S1亮度增大功能。

S2亮度減小功能。

S3開關(guān)通斷電功能。

STC8951（32腳到39腳）脈沖信號轉(zhuǎn)換成并口數(shù)字信號的方式輸出。

STC8951（5腳到6腳）脈沖信號方式輸入。

STC8951（4腳）低脈沖信號方式輸入。

STC8951（21腳）開關(guān)信號方式輸出。

DAC0832并口數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量的方式由12腳輸出恒流電流。

BD1直流橋，由220V整流成直流電310V。

V1電源管理蕊片，100M矩形脈沖產(chǎn)生控制器。

SCR2可控硅，作為控制電燈通斷的器件。

T1變壓器耦合電壓和電流能量傳遞。

D5 C5整流濾波輸出低壓直流電壓。

LED為燈。

U4為接收芯片。

U3為信號解碼芯片并解碼后由D4輸出低電平。

U1為發(fā)送芯片。

U2為信號壓縮發(fā)送器。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐忠坤，谷瑞華.電容式觸摸感應(yīng)開關(guān)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2013（19）.

[2] 蘇黎明. 無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 中國科學(xué)院大學(xué)，2013.