智能開窗機(jī)控制器的電路制作

此款智能開窗機(jī)控制器具有簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別是電路具有到位自停功能，可以方便地和各種控制器連接實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)智能開窗的控制，為人們的生活提供方便。

一、電路組成和工作原理

整個(gè)開窗機(jī)控制電路如下圖所示，電路由輸入部分，電流檢測(cè)控制部分和執(zhí)行部分組成。輸入部分接收輸入控制開窗機(jī)開、關(guān)的直流輸入電壓，決定了開窗機(jī)的開和關(guān)，同時(shí)輸入的電壓為檢測(cè)和執(zhí)行部分提供電源。電流檢測(cè)控制部分通過檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)開窗電機(jī)在開、關(guān)窗到位后自動(dòng)切斷電機(jī)電源而停止。執(zhí)行部分為觸點(diǎn)和電機(jī)的組合，決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，保證了電路的可靠運(yùn)行。

1．開窗電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理

開窗機(jī)的開和關(guān)是通過執(zhí)行部分控制額定電壓為24V的開窗直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。該電路通過兩個(gè)繼電器觸點(diǎn)的切換，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和制動(dòng)停車。簡(jiǎn)化的控制電路如下圖所示。

下圖（a）中所示為開窗電機(jī)停止的狀態(tài)，兩個(gè)繼電器KA1和KA2的觸點(diǎn)都不動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)的電樞兩端接地，電源不能加到電動(dòng)機(jī)的兩端，，開窗電機(jī)在由轉(zhuǎn)動(dòng)到停止的瞬間實(shí)現(xiàn)了停車制動(dòng)功能。

下圖（b）中，當(dāng)要控制電機(jī)一個(gè)方向（正轉(zhuǎn)）時(shí)，使繼電器KA1動(dòng)作，KA2不動(dòng)作。直流電源通過KA1的動(dòng)合觸點(diǎn)加到開窗電機(jī)的正端，開窗電機(jī)的負(fù)端通過KA2的動(dòng)斷觸點(diǎn)接地，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)。

下圖（c）中，當(dāng)要控制電機(jī)往相反方向（反轉(zhuǎn)）時(shí)，使繼電器KA2動(dòng)作，KA1不動(dòng)作。直流電源通過KA2的動(dòng)合觸點(diǎn)加到開窗電機(jī)的負(fù)端，開窗電機(jī)的正端通過KA1的動(dòng)斷觸點(diǎn)接地，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的相反方向的旋轉(zhuǎn)。

執(zhí)行電路中的其他元件如壓敏電阻RV2，電容C3，二極管VD3、VD4起保護(hù)作用。

2．電流檢測(cè)控制電路原理

該電路由電流取樣元件R7、R8、Rl0、Rll、RT1、RT2，控制核心元件Vl、V2和執(zhí)行元件KA3等輔助元件構(gòu)成。在直流電源24V加入的瞬間，由于停止?fàn)顟B(tài)下KA3的觸點(diǎn)是斷開的，電路參數(shù)取值使得三極管V2截止，Vl導(dǎo)通，KA3得電，為電機(jī)回路提供電源，電機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)開窗到位后，電機(jī)電流增加，電流在Rl0上的電壓增加，當(dāng)該電壓達(dá)到一定程度時(shí)，三極管V2導(dǎo)通，控制Vl截止，KA3失電，切斷開窗電機(jī)的電源，同時(shí)通過反饋電阻R5保證Vl穩(wěn)定截止。即使電源一直通電，也保證電機(jī)斷電，除非重新通電，電機(jī)才可以得電動(dòng)作。電路中的壓敏電阻RV1用作過電壓保護(hù)。熱敏電阻RT1作溫度補(bǔ)償，電阻RT2作過流保護(hù)。電路中加入Cl、C2保證電路穩(wěn)定可靠工作。電阻Rl0的大小決定了電機(jī)停止動(dòng)作的電流值，電阻阻值增大，電機(jī)動(dòng)作的電流減小，電機(jī)輸出的力矩也將減小，反之減少電阻，電機(jī)的動(dòng)作電流加大，輸出力矩增大到較大時(shí)電機(jī)才停車。

3．整個(gè)電路的工作原理

在輸入端F加入24V直流電源，KA2不得電，KA1線圈得電，觸點(diǎn)閉合為電機(jī)正（或反）向提供電源通路，同時(shí)24V直流電源通過VD1加入檢測(cè)電路，檢測(cè)電路使得KA3動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合電源通過R5、R2、Rl和Rl0、Rll支路，RT2，KA3的動(dòng)合觸點(diǎn)，KA1的動(dòng)合觸點(diǎn)加到直流電機(jī)的一端，直流電機(jī)的另外一端通過KA2的動(dòng)斷觸點(diǎn)接地，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正（或反）轉(zhuǎn)，當(dāng)開窗到位時(shí)，電機(jī)堵轉(zhuǎn)，電流增加，檢測(cè)電路使KA3動(dòng)作，電機(jī)失電而停轉(zhuǎn)。當(dāng)在電路的R端加24V的直流電源，器工作原理和上述過程基本類似只是KA1不得電，KA2得電，電機(jī)反（或正）轉(zhuǎn)。加入VD1和VD2隔離了輸入的正或反向的工作電壓，保證電路按需動(dòng)作。

二、主要元件選擇和調(diào)試

電路中的元件沒有特殊要求，按圖1中標(biāo)出的元件參數(shù)選擇即可。需要說明的是：

①電路圖中的輸入控制電壓為24V是為了和消防控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，所以繼電器線圈也選用直流24V，直流電機(jī)額定電壓為24V，電機(jī)最大電流為1.5A。換用不同的電機(jī)或輸入電壓不同應(yīng)修改電路中元件的參數(shù)，以保證電路能可靠動(dòng)作。

②電路中Rl0功率為3W，其阻值大小回改變輸出動(dòng)作的轉(zhuǎn)矩的大小。

③繼電器的觸點(diǎn)電流應(yīng)能滿足電機(jī)使用的需求，一定要選擇合格的產(chǎn)品。只要按電路中元件選擇參數(shù)，整個(gè)電路安裝結(jié)束幾乎不用調(diào)試就可以投入使用，如果電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩較小就自動(dòng)停止，應(yīng)減少Rl0的阻值；反之，加大Rl0的阻值。

三、電路的印制電路板圖

電路的印制電路板圖如下圖示（略）。

該電路既可以單獨(dú)使用24V的直流電源輸入手動(dòng)控制開窗機(jī)的開關(guān)，也可以和智能的控制器配套使用，實(shí)現(xiàn)遙控或風(fēng)雨自動(dòng)開關(guān)窗，效果良好。