目錄TOC\o"1-5"\h\z目錄 1\o"CurrentDocument"第一章前言 1\o"CurrentDocument"1.1課題研究的意義 1\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)外研究概況 1\o"CurrentDocument"1.2.1國外技術(shù)研究概況 1\o"CurrentDocument"1.2.2國內(nèi)技術(shù)研究概況 2\o"CurrentDocument"1.3本課題研究的內(nèi)容 4\o"CurrentDocument"第二章自動(dòng)翻書機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"2.1翻書動(dòng)作方案確定 5\o"CurrentDocument"2.2搓紙機(jī)構(gòu) 5\o"CurrentDocument"2.2.1機(jī)構(gòu)選擇 5\o"CurrentDocument"2.2.2機(jī)構(gòu)各部件設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 7\o"CurrentDocument"2.3壓頁機(jī)構(gòu) 9\o"CurrentDocument"2.4機(jī)體設(shè)計(jì) 10\o"CurrentDocument"第三章自動(dòng)翻書機(jī)電氣控制設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"3.1電氣控制電路設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"3.1.1電機(jī)選擇 11\o"CurrentDocument"3.1.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 11\o"CurrentDocument"3.1.3電氣控制線路設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"3.2供電方式設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"3.2.1插電工作方式 15\o"CurrentDocument"3.2.2電池供電 16\o"CurrentDocument"3.3遙控控制 16\o"CurrentDocument"3.3.1紅外遙控系統(tǒng) 17\o"CurrentDocument"3.3.2頻分制多路紅外遙控開關(guān)電路設(shè)計(jì)方案 17\o"CurrentDocument"3.3.3紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì) 18\o"CurrentDocument"3.3.4紅外接收電路設(shè)計(jì) 19\o"CurrentDocument"第四章總結(jié) 21致謝 22\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 23第一章前言1.1課題研究的意義電子讀物大行其道的今天，仍有許多人偏愛紙質(zhì)書籍，習(xí)慣是很難改變的，尤其是在你不想改變的時(shí)候。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們對弱勢群體的關(guān)注不僅僅在于豐富他們的物質(zhì)生活，而且深入到怎么滿足他們的精神需求。對于雙手殘疾的朋友們來說，想要看書相對比較困難。這是因?yàn)樗麄儫o法像正常人一樣用手翻書。雖然報(bào)刊雜志報(bào)道曾有殘疾朋友歷盡千辛萬苦學(xué)會(huì)用腳翻書，但是書離眼睛的距離太遠(yuǎn)，不利于閱讀。雖然他們也可以選擇用電腦和特質(zhì)的鼠標(biāo)閱讀電子書，但是長時(shí)間面對電腦會(huì)對眼睛造成一定的傷害，而且不太經(jīng)濟(jì)，同樣，對于雙手被束縛的傷員來說翻書這樣簡單的動(dòng)作也成為一個(gè)很不方便的事情。于是，自動(dòng)翻書機(jī)應(yīng)需而生。查閱現(xiàn)有的國內(nèi)外自動(dòng)翻書裝置，發(fā)現(xiàn)有的是通過機(jī)械操縱實(shí)現(xiàn)翻書功能，有的是通過機(jī)電控制實(shí)現(xiàn)，但是控制電路比較復(fù)雜。所以如果能在已有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡單緊湊、自動(dòng)控制電路簡單、可折疊易攜帶、價(jià)格低的翻書機(jī)，一定很有市場發(fā)展前景。1.2國內(nèi)外研究概況1.2.1國外技術(shù)研究概況目前正式走進(jìn)市場的自動(dòng)翻書機(jī)為數(shù)不多，最具代表是BOOKTIME5000自動(dòng)翻書機(jī)。BOOKTIME5000自動(dòng)翻書機(jī)（如圖1-1所示）是國外最具代表性的一款翻書機(jī)。這臺(tái)自動(dòng)翻書機(jī)大小和21寸電視機(jī)相仿，適用于大部分規(guī)格的書籍，按鈕控制翻頁。同時(shí)也具備自動(dòng)模式，翻頁間隔時(shí)間可隨意調(diào)整。價(jià)格高達(dá)3000美金。此翻書機(jī)過于龐大，不夠簡便，而且價(jià)格過于昂貴，對于大部分人不能接受他的價(jià)格。

圖1-1BOOKTIME5000自動(dòng)翻書機(jī)圖1-2遠(yuǎn)程控制的turner遠(yuǎn)程控制的turner（見圖1-2）的特點(diǎn)：（1） 根據(jù)紙質(zhì)，薄厚自動(dòng)調(diào)節(jié)（2） 可以選擇直接操作，如果用戶能操作遠(yuǎn)程控制器的按鈕（或其他輔助裝置），否則，自動(dòng)掃描操作。（3） 選擇燈的明暗程度（4） 交流裝置和環(huán)境控制單元同樣可連接上（5） 此裝置如果安裝在架子上則可移動(dòng)并且可以調(diào)節(jié)角度。1.2.2國內(nèi)技術(shù)研究概況國內(nèi)對自動(dòng)翻頁機(jī)的研究較多，大體可分為以下三類⑴：（1）閱讀架自動(dòng)翻頁機(jī)一種閱讀架自動(dòng)翻頁裝置，它包括一架板及其周邊上的若干夾具，一在架板上角的彈片，一在架板上方中央的旋轉(zhuǎn)頭及其中間的一凹槽，兩擺臂則以其后段活動(dòng)軸接在凹槽中，其中第一和第二擺臂尾端各藉一拉持件分別固定在旋轉(zhuǎn)頭右、左側(cè)的架板上，第一擺臂前端有一吸紙構(gòu)件。當(dāng)吸紙構(gòu)件吸紙時(shí)，即由旋轉(zhuǎn)頭使兩擺臂同時(shí)轉(zhuǎn)至架板另一側(cè)，吸紙構(gòu)件即松開紙，同時(shí)在拉持件作用下，使第一、二擺臂分別上、下移，以卡持已被翻之紙。（2） 腳踏式自動(dòng)翻頁譜架在已有譜架的基礎(chǔ)上，支腳上設(shè)踏板和滑輪組，斜置板的支撐面上設(shè)轉(zhuǎn)軸，該軸上有擺桿和重錘，穿經(jīng)滑輪組，一端與踏板連接，另一端與轉(zhuǎn)軸固定。下踩踏板，傳動(dòng)繩帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使擺桿由一側(cè)翻轉(zhuǎn)到譜板另一側(cè)，松開踏板，重錘作用，擺桿回轉(zhuǎn)，隨即帶動(dòng)樂譜紙張翻頁。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)腳動(dòng)式自動(dòng)翻頁，可保證演奏者或指揮者的雙手自始至終可用于演奏或指揮，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。（3）自動(dòng)翻頁器本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)翻頁器，它是一個(gè)盒體。書刊展放在盒面上，用真空吸盤吸附書頁，靠旋臂帶動(dòng)書頁偏轉(zhuǎn)，旋臂是裝在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上還帶有三只凸輪，其中一只凸輪與電磁鐵連使軸偏轉(zhuǎn)，一只凸輪帶動(dòng)真空泵使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，另一只凸輪控制活動(dòng)夾的張開和壓緊。電磁鐵的控制，根據(jù)使用情況選配，供無手指功能的人和演奏、打字專業(yè)人員自動(dòng)翻頁。此外還出現(xiàn)了很多專利和新型設(shè)計(jì)。如王侃設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻書機(jī)［2］，采用自動(dòng)控制電路控制前翻頁、后翻頁、復(fù)位等功能，對書頁的幅面具有很好的適應(yīng)性，調(diào)節(jié)方便。吳永立、吳毓湘設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻頁器［3］（專利申請?zhí)?4227732），是一個(gè)盒體。書刊展放在盒面上，用真空吸盤吸附書頁，靠旋臂帶動(dòng)書頁偏轉(zhuǎn)，旋臂是裝在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上還帶有三只凸輪，其中一只凸輪與電磁鐵連接使軸偏轉(zhuǎn)，一只凸輪帶動(dòng)真空泵使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，另一只凸輪控制活動(dòng)夾的張開和壓緊。電磁鐵的控制，根據(jù)使用情況選配，供無手指功能的人和演奏、打字專業(yè)人員自動(dòng)翻頁。李俊儒設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻頁器［4］（專利號(hào)200520063162）包括書檔、托書板和翻壓臂，所述書檔內(nèi)設(shè)有齒輪機(jī)構(gòu)、主電機(jī)，以及供齒輪機(jī)構(gòu)作往返運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)；所述翻壓臂的一端通過樞軸與齒輪機(jī)構(gòu)活動(dòng)樞接，另一端裝有翻頁輪，該翻頁輪通過蝸桿與書檔內(nèi)的齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)。另外，翻壓臂上還設(shè)有用于壓書頁的磁鐵和用于檢測頁邊的屋頂型反射鏡，可以有效防止翻頁過程中出現(xiàn)的重復(fù)翻頁動(dòng)作。蘇杰、閆洪波等設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻書器［5］（申請?zhí)?00620102963.0）由載書臺(tái)、控制箱組成。載書臺(tái)由電磁式書夾和載書板構(gòu)成?？刂葡溆晌堁b置、翻頁裝置（同步帶、同步帶輪、翻書棒）、電動(dòng)機(jī)和控制電路構(gòu)成。本課題研究的內(nèi)容通過分析和借鑒現(xiàn)有的自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì)，本課題設(shè)計(jì)一種能夠滿足使用要求的結(jié)構(gòu)簡單、線路控制簡單、體積較小易攜帶、可折疊、成本低廉的自動(dòng)翻書機(jī)該翻書機(jī)應(yīng)滿足的技術(shù)要求為：（1）模擬人手翻書方式，提取一頁。（2）書頁進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)。（3）復(fù)位，并夾緊書。（4）可攜帶，可折疊；（5）自動(dòng)完成翻書工作；（6）使用電路控制；（7）可使用電池工作，也可用插電方式工作；（8）可遙控控制。第二章自動(dòng)翻書機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)翻書動(dòng)作方案確定自動(dòng)翻書機(jī)的功能就是代替人手完成書頁的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。在翻書的過程中，人們主要完成的動(dòng)作是把書頁從一側(cè)翻動(dòng)到另一側(cè)，即相當(dāng)于在書頁的移動(dòng)過程中伴隨著書頁繞其裝訂邊翻轉(zhuǎn)180度。本翻書機(jī)設(shè)計(jì)的動(dòng)作過程為：左側(cè)向右側(cè)翻轉(zhuǎn)書頁時(shí)，用左側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)搓左側(cè)書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸右側(cè)書頁一半時(shí)，右側(cè)側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使左側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)順利的空回到原位置，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。右側(cè)向左側(cè)翻書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，右側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸左側(cè)書頁一半時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使右側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)順利的空回到原位置，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。本翻書機(jī)基本方案設(shè)計(jì)是使用搓紙機(jī)構(gòu)和壓頁機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分來完成以上動(dòng)作過程，并用控制電路實(shí)現(xiàn)?？紤]到翻書機(jī)能夠折疊，故每個(gè)機(jī)構(gòu)都分為左右兩個(gè)機(jī)構(gòu)，以完成各側(cè)的功能。2.2搓紙機(jī)構(gòu)搓紙機(jī)構(gòu)主要是完成書頁從一側(cè)翻轉(zhuǎn)到另一側(cè)?，F(xiàn)有的許多翻書機(jī)在實(shí)現(xiàn)書頁翻轉(zhuǎn)功能時(shí)采用兩種機(jī)構(gòu)：捏紙機(jī)構(gòu)和翻頁機(jī)構(gòu)。我經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只要搓紙塊與書頁之間的摩擦力達(dá)到一定范圍，增加搓紙距離就可以將書頁翻轉(zhuǎn)過去。這樣就可以只用搓紙機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)單張書頁的移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)。2.2.1機(jī)構(gòu)選擇本翻書機(jī)翻書采用直線式推進(jìn)方式。能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有很多，但是最常見的機(jī)構(gòu)［6］［7］是凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、齒輪-齒條機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)［8］，此外，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的工業(yè)直線執(zhí)行器［9］也能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。六種機(jī)構(gòu)的比較如下：

表2-1六種機(jī)構(gòu)比較機(jī)構(gòu)名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)幾乎可以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的無限多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律?？梢詫⑼馆喌霓D(zhuǎn)動(dòng)，變換為從動(dòng)件的連續(xù)或間隙的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。凸輪從動(dòng)件是高副接觸，壓強(qiáng)較大，易磨損，凸輪輪廓線的制造精度對動(dòng)力影響很敏感。凸輪副對材料的選用和加工以及熱處理要求較高。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件之間是轉(zhuǎn)動(dòng)低副連接，傳動(dòng)可靠，承載能力大，耐磨性好。能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的變換和多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的輸出。連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副元素多為圓柱面或平面，無需特殊機(jī)床加工，且加工精度容易得到保證。機(jī)械效率低，有慣性力螺旋機(jī)構(gòu)能將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性高，且有很大的減速比；工作平穩(wěn)、無噪聲，可以傳遞很大的軸向力。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。由于螺旋副為面接觸，且接觸面間的相對滑動(dòng)速度較大，故運(yùn)動(dòng)副表面摩擦、磨損較大，傳動(dòng)效率較低。齒輪-齒條機(jī)構(gòu)承載大；移動(dòng)速度中等制造、安裝精度要求較咼，因而成本也較咼。鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率高，軸間距離適應(yīng)范圍較大傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。工業(yè)直線執(zhí)行器易于接線；設(shè)計(jì)緊湊，適合在較小空間內(nèi)使用；免維護(hù)；雙向，可推動(dòng)和拉動(dòng)；堅(jiān)固可靠；容易安裝，運(yùn)行僅需2條導(dǎo)線。成本高本設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易操作、經(jīng)濟(jì)性好。且考慮電氣控制設(shè)計(jì)之后選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為搓紙機(jī)構(gòu)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分為對心滑塊機(jī)構(gòu)和偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。對心滑塊機(jī)構(gòu)中影響運(yùn)動(dòng)特性的尺寸參數(shù)是曲柄長度L和連桿長度L。該機(jī)構(gòu)的主要特征是：滑塊行

12程H等于2倍曲柄長度2L；當(dāng)LL較小時(shí)，在連桿與曲柄重合成一直線區(qū)域1 2"1附近，滑塊運(yùn)動(dòng)緩慢，有一段近似停頓；在連桿與曲柄拉直成直線區(qū)域附近，滑塊的最大速度顯著增大，影響滑塊運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。在偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，滑塊的行程大于2倍曲柄長度；當(dāng)曲柄等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊的往返行程快慢不同——推出方向的平均速度比收回方向的平均速度小。在本設(shè)計(jì)中，剛好在推送和壓頁功能中要求盡可能平穩(wěn)無沖擊，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足這一要求。而且偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性，可以節(jié)省輔助時(shí)間。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡圖如圖2-1所示。圖2-1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中，翻頁電機(jī)帶動(dòng)曲柄1旋轉(zhuǎn)，曲柄1通過連桿2推動(dòng)推桿3沿滑槽做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推桿3頂端的搓紙塊隨著推桿3的運(yùn)動(dòng)做搓紙和復(fù)位動(dòng)作。為適應(yīng)厚薄不同的書本，在推桿和搓紙塊之間安裝有彈簧，彈簧力保證搓紙塊與書頁之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)書頁的翻轉(zhuǎn)。222機(jī)構(gòu)各部件設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算搓紙機(jī)構(gòu)包括曲柄、連桿、推桿、搓紙塊、彈簧。本設(shè)計(jì)中搓紙塊最大行程H二240mm，偏距e二100mm，連桿長度L與曲柄2長度L的比值a=LL=3。121利用圖解法設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。圖2-2圖2-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖解設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析:在圖2-2中(2-2)-(2-1)OB=AB—在圖2-2中(2-2)-(2-1)OB=AB—OA=L—L(2-1)11111121OB=AB+OA=L+L(2-2)12221221OB-OB得L——1―2 11(2-3)2i‘OB+OBL=—1_2 1_12(2-2)+(2-1)得(2-4)(2-2)4-(2-1)得OBL+La+1OBL-La—11121(2-5)(2-5)表明，曲柄軸心O至滑塊上B兩極限位置B，B(2-5)121數(shù)。由數(shù)學(xué)知，符合上述條件的O點(diǎn)的軌跡必在某圓周上，該圓做法如下：在線1段BB及其延長線上，按21TOC\o"1-5"\h\zCB CB a+112= 2_2=CB CB a—11121分別確定內(nèi)分點(diǎn)C和外分點(diǎn)C，再以CC為直徑作圓，該圓周上任意點(diǎn)至和1212的距離之比都等于，即符合上述給定條件的曲柄軸心必在該圓周上。設(shè)計(jì)步驟：

(1)作BB=H=240mm。(2)取偏距e二100mm，作BB的平行線xx，待定的曲柄軸心O應(yīng)在xx直線上。線上。曲柄長度1—22連桿長度曲柄長度1—22連桿長度OB+OB456+2281211L=—1—2 11= =342mm(3)按給定a二4帶入式(2-5)有:+2===2OBa—1 3—1按上述比值在線段BB及其延長線上確定其內(nèi)分點(diǎn)C和外分點(diǎn)C。(4)以CC為直徑作圓，該圓與直線xx的交點(diǎn)，即為曲柄的軸心O。(5)量取OB與OB，帶入式(2-5)求得:OB-OB456-228L=―1-^——1-^= =114mm以O(shè)為圓心，L為半徑作圓，連接B、O并延長與該圓交于A，又連接B、O，并與該圓交于A，則OA與AB、AB分別為滑塊在兩個(gè)極限位置時(shí)曲柄12121122與連桿的對應(yīng)位置。(6)校驗(yàn)壓力角。最大壓力角a=arcsmt=arcsin—max L 342符合要求。壓頁機(jī)構(gòu)壓頁機(jī)構(gòu)也采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，壓頁電機(jī)帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿推動(dòng)推桿沿滑槽做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推桿頂端的書夾隨著推桿的運(yùn)動(dòng)做壓書動(dòng)作，曲柄旋轉(zhuǎn)一圈，壓一次書頁。為適應(yīng)厚薄不同的書本，在推桿和書夾之

間安裝有彈簧，彈簧力保證書夾能夠夾持住書頁。壓頁機(jī)構(gòu)包括曲柄、連桿、推桿、書夾、彈簧。該設(shè)計(jì)中，壓頁機(jī)構(gòu)行程H=56mm，偏距e=10mm，連桿長度L與曲柄長2度L的比值a=LL=4。曲柄長度12'1用圖解法求解，可得曲柄長度L= =27.9mm，取整為28mm。12連桿長度139.4+83.6連桿長度L= =111.5mm2 2最大壓力角?L+e?27?9+101987a=arcsm— =arcsm =19.87最大壓力角max L 111.52符合設(shè)計(jì)要求。機(jī)體設(shè)計(jì)翻書機(jī)機(jī)架采用對開設(shè)計(jì)，中間用合頁鉸接，不使用時(shí)就可以折疊起來，節(jié)省了一半的幅面。在每個(gè)機(jī)體鉸接的一側(cè)設(shè)計(jì)有三塊磁鐵，書架展開后利用磁鐵的吸力保證在閱讀書籍的時(shí)候機(jī)架不會(huì)自己變形或合閉。左、右側(cè)翻頁機(jī)構(gòu)和壓頁機(jī)構(gòu)采用對稱設(shè)計(jì)。第三章自動(dòng)翻書機(jī)電氣控制設(shè)計(jì)電氣控制電路設(shè)計(jì)3.1.1電機(jī)選擇電機(jī)作為機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源，影響著機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作效率。在本設(shè)計(jì)中，由于終端受力對象為書頁，而且執(zhí)行機(jī)構(gòu)各構(gòu)件材料為工程塑料，尺寸也小，質(zhì)量很輕，所需功率不大，另外機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度不能太大，應(yīng)將輸出速度控制在5r/min左右。所以選擇常州海盛電器有限公司生產(chǎn)的35TKYJ系列微型交流同步減速電機(jī)。表3-135TKYJ系列交流同步減速電機(jī)技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)輸入功率(W)同步轉(zhuǎn)速(r/min)輸出轉(zhuǎn)矩(Kg.cm)額定電壓(V)減速比35TKYJ24-6361241:電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題電氣控制設(shè)計(jì)中應(yīng)重視設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)人員在長期實(shí)踐中總結(jié)出來的許多經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)線路簡單、正確、安全、可靠、結(jié)構(gòu)合理、使用維護(hù)方便。通常應(yīng)注意以下問題。[10]選擇控制電源盡量減少控制線路中電源的種類，控制電源用量，控制電壓等級(jí)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。在控制線路比較簡單的情況下，可直接采用電網(wǎng)電壓，即交流220V、380V供電，以省去控制變壓器。當(dāng)控制系統(tǒng)使用電器數(shù)量比較多時(shí)，應(yīng)采用控制變壓器降低控制電壓，或用直流低電壓控制，既節(jié)省安裝空間，又便于采用晶體管無觸點(diǎn)器件，具有動(dòng)作平穩(wěn)可靠、檢修操作安全等優(yōu)點(diǎn)。對于微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)注意弱電控制與強(qiáng)電電源之間的離，不能共用零線，避免引起電源干擾。照明、顯示及報(bào)警等電路應(yīng)采用安全電壓。（2）選擇電器元件盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量。在電器元件選用中，盡可能選用性能優(yōu)良、價(jià)格便宜的新型器件，同一用途盡可能選用相同型號(hào)。電氣控制系統(tǒng)的先進(jìn)性總是與電器元件的不斷發(fā)展、更新緊密聯(lián)系在一起的，因此，設(shè)計(jì)人員必須密切關(guān)注電機(jī)、電器技術(shù)、電子技術(shù)的新發(fā)展，不斷收集新產(chǎn)品資料，以便及時(shí)應(yīng)用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使控制線路在技術(shù)指標(biāo)、穩(wěn)定性、可靠性等方面得到進(jìn)一步的提高。（3）減少通電電器的數(shù)量正常工作過程中，盡可能減少通電電器的數(shù)量，以利節(jié)能，延長電器元件壽命以及減少故障。（4）合理使用電器觸點(diǎn)在復(fù)雜的繼電接觸控制線路中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸點(diǎn)也多，線路設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問題。主副觸點(diǎn)的使用量不能超過限定對數(shù)，因?yàn)楦黝惤佑|器、繼電器的主副觸點(diǎn)數(shù)量是一定的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡可能減少觸點(diǎn)使用數(shù)量.以采用邏輯設(shè)計(jì)化簡方法，改變觸點(diǎn)的組合方式，以減少觸點(diǎn)使用數(shù)量，或增加中間繼電器來解決。檢查觸點(diǎn)容量是否滿足控制要求，避免因使用不當(dāng)而出現(xiàn)觸點(diǎn)燒壞、熔焊的故障，要合理安排接觸器主副觸點(diǎn)的位置，避免用小容量繼電器去切斷大容量負(fù)載?？傊?，要計(jì)算觸點(diǎn)斷流容量是否滿足被控制負(fù)載的要求，還要考慮負(fù)載性質(zhì)（阻性、容性、感性等），以保證觸點(diǎn)工作壽命和可靠性。（5）正確連線具體應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。正確連接電器線圈電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，即使用兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加額定電壓之和的電壓值，因?yàn)殡娖鲃?dòng)作總有先后之差，可能由于動(dòng)作過程中阻抗變化造成電壓分配不均勻。對于電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等則不宜與相同電壓等級(jí)的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時(shí)會(huì)造成后者的誤動(dòng)作。合理安排電器元件及觸點(diǎn)位置對一個(gè)串聯(lián)回路，各電器元件或觸點(diǎn)位置互換，并不影響其工作原理，但從實(shí)際連線上卻影響到安全、節(jié)省導(dǎo)線等各方面的問題。注意避免出現(xiàn)寄生回路在控制電路的動(dòng)作過程中，如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的意外接通的電路，稱為寄生回路。3.1.3電氣控制線路設(shè)計(jì)電氣控制電路主要是控制電機(jī)的電源通斷、啟動(dòng)停止。在本設(shè)計(jì)中，有四個(gè)電機(jī)：左右側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)和左右側(cè)壓頁機(jī)構(gòu)。每個(gè)電機(jī)電源的通斷、啟動(dòng)停止、正反轉(zhuǎn)都是由電氣控制，各個(gè)機(jī)構(gòu)的行程由限位開關(guān)控制。電路元件表如表3-2所示。表3-2電氣元件功能表名稱作用名稱作用M1左翻頁電機(jī)M3左壓頁電機(jī)M2右翻頁電機(jī)M4右壓頁電機(jī)HL電源指示燈SQ1左側(cè)復(fù)位限位開關(guān)SB1總電源按鈕SQ2左壓頁電機(jī)通電開關(guān)SB2左翻頁電機(jī)按鈕SQ3右壓頁電機(jī)通電開關(guān)SB3右翻頁電機(jī)按鈕SQ4左壓頁限位開關(guān)KM1左翻頁電機(jī)繼電器SQ5右側(cè)復(fù)位限位開關(guān)KM2右翻頁電機(jī)繼電器SQ6右壓頁電機(jī)通電開關(guān)KM3左壓頁電機(jī)繼電器SQ7左壓頁電機(jī)通電開關(guān)KM4右壓頁電機(jī)繼電器SQ8右壓頁限位開關(guān)QS隔離開關(guān)FR熱繼電器FU熔斷器限位開關(guān)布置圖，如圖3-1所示。SQl￡Q2SQ3 50SQ6饗左兩aa————亠-.4和黑圖3-1限位開關(guān)布置圖

電氣控制圖如圖3-2所示。電氣控制圖如圖3-2所示。mm電氣控制原理：左側(cè)翻頁電機(jī)Ml的啟動(dòng)、停止閉合按鈕SB2，線圈KM1通電，其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM1同時(shí)閉合，使左側(cè)翻頁電機(jī)Ml旋轉(zhuǎn)，當(dāng)翻頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ1后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ1斷開，線圈KM1失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)Ml失電,停止旋轉(zhuǎn)。為防止誤操作，左右側(cè)翻頁電機(jī)采用互聯(lián)制約方式，當(dāng)一側(cè)電機(jī)通電工作時(shí),另一側(cè)電機(jī)電路是斷開狀態(tài)，即使按動(dòng)按鈕也無法啟動(dòng)。右側(cè)翻頁電機(jī)M2的啟動(dòng)、停止閉合按鈕SB3,線圈KM2通電，其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM2同時(shí)閉合，使左側(cè)翻頁電機(jī)M2旋轉(zhuǎn)，當(dāng)翻頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ5后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ5斷開，線圈KM2失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M2失電,停止旋轉(zhuǎn)。（3）左側(cè)壓頁電機(jī)M3的啟動(dòng)、停止當(dāng)左側(cè)翻頁電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)曲柄滑桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄旋轉(zhuǎn)一定角度后，曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ2，行程開關(guān)常開觸點(diǎn)SQ2閉合，線圈KM3得電,其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM3同時(shí)閉合，使左側(cè)壓頁電機(jī)M3旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ4后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ4斷開，線圈KM3失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M3失電，停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)右側(cè)翻頁電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)曲柄滑桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄旋轉(zhuǎn)一定角度后，曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ7，行程開關(guān)常開觸點(diǎn)SQ7閉合，線圈KM3得電,其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM3同時(shí)閉合，使左側(cè)壓頁電機(jī)M3旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ4后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ4斷開，線圈KM3失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M3失電，停止旋轉(zhuǎn)。（4）右側(cè)壓頁電機(jī)M4的啟動(dòng)、停止當(dāng)左側(cè)翻頁電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)曲柄滑桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄旋轉(zhuǎn)一定角度后，曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ3，行程開關(guān)常開觸點(diǎn)SQ3閉合，線圈KM4得電,其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM4同時(shí)閉合，使右側(cè)壓頁電機(jī)M4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ8后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ8斷開，線圈KM4失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M4失電，停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)右側(cè)翻頁電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)曲柄滑桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄旋轉(zhuǎn)一定角度后，曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ6，行程開關(guān)常開觸點(diǎn)SQ6閉合，線圈KM4得電,其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM4同時(shí)閉合，使右側(cè)壓頁電機(jī)M4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ8后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ8斷開，線圈KM4失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M4失電，停止旋轉(zhuǎn)。3.2供電方式設(shè)計(jì)插電工作方式在本設(shè)計(jì)中，選擇24V的微型直流減速電機(jī)作為動(dòng)力源。插電工作時(shí)，只需將充電器插入翻書機(jī)的電源孔內(nèi)即可通電工作。參照現(xiàn)在市場上相關(guān)閱讀機(jī)的充電器和通電孔設(shè)計(jì)了該翻書機(jī)的充電器和通電孔。左右側(cè)的翻頁電機(jī)電源線通過按鈕開關(guān)與通電孔相連接，左右側(cè)壓頁電機(jī)的電源線通過行程開關(guān)與通電孔相連接。接線示意圖如圖3-3所示。

M3M2SQ3M4M3M2SQ3M4LSQ6圖3-3插電接線示意圖3.2.2電池供電在翻書機(jī)背面設(shè)有一個(gè)電池盒，只需將電池按照表明的正負(fù)極放入，即可代替插電工作。電機(jī)與電池的接線和插電工作方式一樣。圖3-4電池接線示意圖3.3遙控控制由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，所以在本設(shè)計(jì)中，使用紅外線遙控開關(guān)方式。3.3.1紅外遙控系統(tǒng)通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖3-5所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。鍵盤編碼調(diào)制卜匸遙控發(fā)射器一甘光/電放.丈卜T解詢由解碼圖3-5紅外遙控系統(tǒng)框圖遙控發(fā)射器中編碼波形發(fā)生器產(chǎn)生一定占空比的脈沖信號(hào)，經(jīng)調(diào)制放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，發(fā)射紅外脈沖信號(hào)。遙控接收器中光電探測將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過放大與解碼，輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)件動(dòng)作。發(fā)射與接收系統(tǒng)可以采用碼分制和頻分制，該設(shè)計(jì)采用頻分制。3.3.2頻分制多路紅外遙控開關(guān)電路設(shè)計(jì)方案頻分制是按照發(fā)射載頻的不同來區(qū)分不同的開關(guān)信號(hào)。圖2(a)為頻分制發(fā)射系統(tǒng)組成。采用頻道編碼開關(guān)，來改變振蕩電路的參數(shù)，從而改變振蕩頻率。當(dāng)按下不同的編碼鍵時(shí)，振蕩器輸出不同振蕩頻率的指令信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管發(fā)出紅外開關(guān)信號(hào)。虹外朮勲 ?覽十-搖劫抽疔］1虹外朮勲 ?覽十-搖劫抽疔］1譯in■11LU■1透玻N卜k鱷辻揀廳H〔町理打胡歡射斥缺如庭ti%按牧控制電路用底圖3-6頻分制紅外遙控系統(tǒng)組成當(dāng)紅外接收器接收到紅外編碼指令后，先轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)放大器放大，加至頻率譯碼電路，再經(jīng)選頻電路，選出不同指令的頻率信號(hào)，最后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)件。根據(jù)發(fā)射編碼信號(hào)的數(shù)量，即頻率個(gè)數(shù)，在接收端應(yīng)有相應(yīng)個(gè)數(shù)的選頻、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。頻分制控制指令頻率一般取幾百赫茲至幾十千赫茲。頻分制紅外遙控開關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于組裝，適用于通道數(shù)不太多的場合，當(dāng)通道數(shù)較多時(shí)，電路復(fù)雜，且易產(chǎn)生頻道間串?dāng)_，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.3.3紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)紅外發(fā)射電路采用NE555接成振蕩電路，如圖3-7所示。振蕩頻率由SA1?SA3開關(guān)控制，改變開關(guān)位置，即改變接入振蕩電路的電阻RP1?RP3,調(diào)節(jié)RP1?RP3,可以調(diào)節(jié)每一通道的具體頻率。振蕩脈沖由3號(hào)引腳輸出，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外光，即實(shí)現(xiàn)了用振蕩脈沖對紅外光的調(diào)制。參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)有關(guān)知識(shí)，555定時(shí)器構(gòu)成振蕩器的振蕩頻率可按下式估算：1.443f-0 (R+2R)CP 1 1選3個(gè)通道的頻率分別為20kHz,30kHz,40kHz，由上式可求得:RP11RP11.443f1C1◎5.2kQ1443R二二—2R沁2.8kQP2fC1

211443R二-—2R◎1.6kQP3 fC13 1可選用6.8kQ,5.1kQ,3.3kQ電位器。圖3-7圖3-7紅外發(fā)射電路3.3.4紅外接收電路設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)紅外接收電路主要由光敏二極管、集成運(yùn)算放大器 (OP07)、音頻鎖相環(huán)(LM567)、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CD4013)、繼電器驅(qū)動(dòng)電路等組成。其電路見圖3-8。

圖3-8紅外接收電路基本原理是：光敏二極管接收到光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，運(yùn)算放大器將微弱的電信號(hào)加以放大，與發(fā)射頻率相對應(yīng)的通道進(jìn)入工作狀態(tài)。LM567為通用音頻譯碼器，內(nèi)含鑒相器(PD)、放大器(AMP)、壓控振蕩器(VCO)等單元，當(dāng)輸入信號(hào)頻率與VCO頻率一致時(shí)，環(huán)路進(jìn)入鎖定，LM567的8號(hào)引腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑谷龢O管導(dǎo)通，其集電極由低電平轉(zhuǎn)為高電平，D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出Q為高電平，繼電器吸合，執(zhí)行設(shè)備工作。當(dāng)發(fā)射頻率改變時(shí)，則另一路轉(zhuǎn)入工作。參數(shù)選擇IC1的閉環(huán)增益選Au=R5/R2=1000，同相端基準(zhǔn)電壓取1/2VDD)。LM567的壓控振蕩器中心頻率按下式確定：根據(jù)發(fā)射頻率可求得Rp11?RP13的值。如第一通道，發(fā)射頻率為20kHz，則：J?pi■— —?— =4* k￡*1P),L1X20XIQ3XX1QT依次類推可得Rpl2=3.03kQ,Rpl3=2.27k。，選標(biāo)稱電位器5.1kQ,4.7kQ，3.3kQ。調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)，接通發(fā)射和接收電路，如選擇第一通道，用示波器測試輸出波形，調(diào)節(jié)圖3中的RP1，使發(fā)射頻率為20kHz,再測試圖4電路LM567的8腳電平，仔細(xì)調(diào)節(jié)圖4中的RP11使8腳為低電平。采用同樣方法調(diào)節(jié)其他各路。第四章總結(jié)本自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì)以便攜、廉價(jià)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，使用簡單機(jī)構(gòu)和控制方式完成了此翻書機(jī)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)和便攜的特征，在滿足了翻書機(jī)基本功能之外，還具有以下特點(diǎn)：（1）使用自動(dòng)控制電路控制。用戶只需使用三個(gè)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)對翻書機(jī)的操作，分別是前翻頁、后翻頁、緊急斷電。（2）主要工作機(jī)構(gòu)尺寸幾乎全部隱藏在