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        智慧家庭控制器

        2019-03-13 02:46:02北京十一學校高三英語20班郝烏陽
        發(fā)明與創(chuàng)新 2019年10期

        文 北京十一學校高三英語20班 郝烏陽

        你是否想象過這樣的場景:家中的空調(diào)、加濕器、電動窗簾、熱水器等都能根據(jù)個人喜好以及周圍環(huán)境的溫度、濕度、光線狀態(tài)而自動工作。這些在電影里才會出現(xiàn)的智能家電很快就會來到我們身邊。

        雖然我也十分期待它們的到來,但我更好奇它們的運行原理。為此,我嘗試用電子元件搭建了一個智慧家庭控制器。

        一、基本原理

        控制器用到的主要傳感器有光敏電阻、熱敏電阻、濕敏電阻、可調(diào)電阻、電壓比較器、三極管等。

        我以光敏電阻為例來說明控制電路原理。光敏電阻的特點是光線變亮時電阻變小,例如光線暗時電阻大約為100k歐姆,光線亮時電阻大約為1k歐姆。因此,可將直流電源串聯(lián)一個普通電阻加在光敏電阻上,從而在光敏電阻上得到隨光線強弱變化的電壓Vg,如圖1所示。

        將Vg送入電壓比較器與設定的電壓閾值V1、V2比較。光線很強時,Vg<V1,電壓比較器輸出動作信號,經(jīng)過功率驅(qū)動電路使窗簾關閉;光線很弱時,Vg>V2,使窗簾打開;光線合適時,兩個電壓比較器都不輸出動作信號,窗簾停在當前位置不動,這樣就實現(xiàn)了室內(nèi)亮度的自動調(diào)節(jié)。

        圖1 電動窗簾控制原理

        采用相似原理設計電路,溫度過高時熱敏電阻控制空調(diào)啟動,濕度過低時濕敏電阻控制加濕器啟動。

        二、制作實物

        控制器選用直流5V供電,傳感器上的電壓送入電壓比較器LM393,來自可調(diào)電阻分壓得到的電壓閾值也送入LM393。兩個電壓比較大小后,LM393輸出相應控制信號使發(fā)光二極管指示家電當前工作狀態(tài),同時經(jīng)過三極管等組成的功率放大電路,通過插座接口輸出,控制家電工作。

        最后完成的控制器電路板如圖2所示,左邊是三種傳感器,右邊是發(fā)光二極管指示燈和家電插座接口。電路板從上往下依次是采用光敏電阻的窗簾控制電路、采用熱敏電阻的空調(diào)控制電路、采用濕敏電阻的加濕器控制電路。

        三、創(chuàng)新點

        1.利用傳感器采集家庭環(huán)境信息,控制家電,提高家庭智能化水平。

        2.每個家電動作閾值可調(diào),以優(yōu)化用電方案,節(jié)約能源,減少環(huán)境污染。

        3.控制器中各電路分工明確,模塊化設計便于后期維護和功能升級。

        圖2 智慧家庭控制器

        四、思考與完善智慧家庭控制器實現(xiàn)了對電動窗簾、空調(diào)、加濕器的自動控制,將來還可以增加更多功能,例如設置空氣質(zhì)量傳感器、煤氣傳感器、煙霧傳感器、紅外線傳感器等,實現(xiàn)家庭安全防護功能。控制器還可以增加觸摸屏和語音識別功能,增加與電腦、手機的網(wǎng)絡通信功能,用戶無論在家中還是外出時都可以通過手機查看房間內(nèi)的狀況,控制家用電器工作。

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