智能电动窗帘主板

智能电动窗帘主板功能构成​

电机驱动与行程控制功能​

智能电动窗帘主板的核心功能是控制电机运转，实现窗帘的开合操作。主板连接直流电机或交流电机，通过驱动电路输出电流，控制电机正转（打开窗帘）或反转（关闭窗帘）。电机转速通常为 100-300 转 / 分钟，通过减速齿轮组降低转速后，带动窗帘轨道上的滑车移动，开合速度控制在 10-30 厘米 / 秒，确保运行平稳。​

行程控制功能用于准确定位窗帘的全开和全关位置，主要通过霍尔传感器或限位开关实现。霍尔传感器安装在电机轴上，每转动一圈产生固定数量的脉冲信号（如 10 个），主板通过计数脉冲计算窗帘移动距离。当累计脉冲达到预设值（对应轨道长度）时，判定为到达终点，立即停止电机。​

限位开关作为备用保护，安装在轨道两端，当窗帘移动到极限位置时，机械结构触发开关，切断电机电源，防止超程运行。主板会记忆每次运行的行程数据，经过 3 次开合后自动校准，确保定位误差≤2 厘米。​

 

遥控与智能控制功能​

遥控与智能控制功能支持多种操作方式，主板集成红外接收模块和无线通信模块（如蓝牙、Wi-Fi、ZigBee），可接收不同类型的控制信号。红外遥控的有效距离≥5 米，支持常用指令（开、关、暂停、微调），兼容通用遥控器编码。​

无线控制通过手机 APP 实现，用户可在 APP 上发送开合指令、设置开合比例（如打开 50%），指令传输延迟≤1 秒。部分型号支持语音控制，通过连接智能音箱，接收语音指令（如 “打开窗帘”“关闭一半”），主板解析指令后执行相应操作，识别准确率≥90%（环境噪声≤50 分贝时）。​

智能联动功能允许主板与其他设备协同工作，如连接光照传感器，当室外光照强度超过 5000 勒克斯时，自动关闭窗帘；连接温湿度传感器，高温时自动打开窗帘通风。联动逻辑可通过 APP 自定义，满足个性化需求。​

 

定时与场景功能​

定时功能支持预设窗帘的开合时间，主板内置实时时钟芯片，时间精度误差≤1 分钟 / 天，可设置每天 1-8 个定时任务。例如，早上 7 点自动打开窗帘，晚上 7 点自动关闭，节假日可单独设置不同时间。​

场景功能将多种操作组合成预设模式，如 “起床场景”（7 点打开主窗帘、打开 50% 纱帘）、“睡眠场景”（22 点关闭所有窗帘）、“离家场景”（关闭全部窗帘）。每个场景包含 1-4 个动作，执行间隔≤2 秒，用户通过一键触发或定时启动场景。​

定时和场景数据存储在非易失性存储器中，断电后可保留≥100 天，恢复供电后自动执行未完成的任务。​

 

状态监测与保护功能​

状态监测功能实时监控设备运行状态，主板通过检测电机电流判断负载情况，正常运行时电流稳定在额定值的 50%-80%；当遇到阻力（如窗帘被卡住），电流超过额定值 1.5 倍且持续 2 秒时，判定为过载，立即停止电机并反转 2 厘米，3 次尝试后仍过载则发出报警。​

电机保护包括过流保护、过温保护和堵转保护。过流保护通过保险丝或电流检测电路实现，当电流超过额定值 2 倍时切断电源；过温保护监测电机外壳温度，超过 60℃时降低转速，超过 70℃时停止运行，待温度降至 50℃以下恢复。​

主板还具备断电记忆功能，突然断电时，保存当前窗帘位置和运行状态，恢复供电后可继续执行未完成的操作，无需重新设置。​

 

手动操作与应急功能​

手动操作与应急功能确保特殊情况下仍能使用，主板支持手动拉动窗帘，此时电机自动切换至空转模式，阻力与普通窗帘相当（≤5 牛顿），避免因电机锁死无法手动操作。​

应急供电接口允许在断电时通过充电宝临时供电（输入 5V），主板优先启动基本功能（开合控制），确保能手动操作窗帘，续航时间≥30 分钟（仅执行 10 次短距离操作）。​

故障自检功能会定期检查各模块状态，当检测到无线模块故障、电机异常时，通过指示灯闪烁报警（如每秒闪烁 3 次表示通信故障），同时将故障信息发送至 APP，提示用户维修。​

 

智能电动窗帘主板设计要点​

电机驱动兼容性设计​

电机驱动兼容性设计使主板适配不同类型的电机，支持直流电机（12V、24V）和交流电机（220V），通过硬件跳线或软件设置切换模式。直流电机驱动采用 H 桥电路，由 MOS 管组成桥式开关，支持 PWM 调速，调速范围 20%-100%；交流电机驱动采用继电器或晶闸管，控制交流电源的通断和相位，实现正反转和启停。​

驱动电路的功率余量充足，直流驱动的最大输出电流为电机额定电流的 1.5 倍（如电机额定 1A 时，驱动支持 1.5A），交流驱动的继电器触点容量≥250V/5A，确保长期稳定运行。电机接线端子采用防反接设计，错误接线时不会损坏主板，仅电机不运转。​

 

低功耗与能效设计​

低功耗设计延长待机时间，主板在待机状态（无操作且无联动触发）时，关闭无线模块的发射功能，降低主控芯片主频（从 80MHz 降至 16MHz），使待机电流≤50 毫安（交流供电）、≤10 毫安（直流供电带电池）。​

无线模块采用间歇工作模式，蓝牙 / Wi-Fi 模块每 10 秒唤醒一次接收信号，持续 0.1 秒后休眠；ZigBee 模块采用低功耗协议，接收电流≤20 毫安，发射电流≤100 毫安，大幅降低能耗。​

能效优化针对电机运行，启动时采用软启动策略，3 秒内从 20% 转速升至额定转速，减少启动电流冲击（降低 30% 峰值电流）；停止前 1 秒降低至 50% 转速，实现平稳制动，避免机械冲击。​

 

抗干扰与稳定性设计​

抗干扰设计确保主板在复杂环境中可靠工作，电源输入端添加 EMI 滤波器（由电感和电容组成），抑制电网中的高频干扰和瞬时脉冲，使传导骚扰符合国家标准（30MHz 以下≤54dBμV）。​

强电电路与弱电电路严格分离布局，电机驱动回路、电源回路等强电部分与主控芯片、无线模块等弱电部分之间设置接地隔离带（宽度≥3 毫米），减少电磁耦合。弱电信号线采用屏蔽线或双绞线，远离电机和电源线路，长度≤50 厘米，避免信号衰减和干扰。​

稳定性设计注重元件选型，主控芯片选用工业级型号，工作温度范围 - 10℃至 60℃；电容采用耐高温电解电容（105℃），寿命≥2000 小时；继电器触点采用银合金材质，耐磨损，使用寿命≥10 万次。​

 

安装与兼容性设计​

安装与兼容性设计适应不同的窗帘类型和轨道，主板尺寸控制在 80 毫米 ×120 毫米以内，预留多种安装孔位（间距 30-60 毫米），兼容主流轨道的安装支架。输出接口采用标准化端子（间距 2.54 毫米），支持快速接线，并有清晰的标识（电源、电机、传感器）。​

软件兼容性支持在线升级，通过无线模块接收固件更新包，升级过程中断电不会损坏主板，升级后自动适配新功能（如新增联动逻辑、优化驱动参数）。主板可识别不同长度的轨道（0.5-5 米），通过初次运行自动学习行程，无需手动设置参数。​

 

安全与防护设计​

安全与防护设计保障使用安全，主板与外壳之间的绝缘电阻≥100 兆欧，耐电压≥2500V AC/1 分钟，防止漏电风险。交流电机驱动回路串联保险丝（2A），短路时迅速熔断，保护电路。​

防护等级达到 IP20，能防止手指或异物进入主板；关键元件（如主控芯片、无线模块）涂覆三防漆，防潮、防尘、防腐蚀，确保在湿度 90% RH（无凝结）环境下正常工作。​

儿童安全设计包括电机锁定功能，长按遥控器的 “锁止” 键 3 秒后，除应急操作外，所有遥控和智能指令失效，防止儿童误操作；电机运行时的噪音≤50 分贝，避免影响生活。​

 

智能电动窗帘主板组成元件​

核心控制元件​

核心控制元件包括主控芯片和电机驱动芯片。主控芯片为 32 位单片机（基于 ARM Cortex-M3 或 M4 内核），主频≥80MHz，集成 GPIO、UART、I2C、SPI 等接口，负责处理控制指令、运行智能算法、管理各模块工作，程序存储容量≥128KB，支持多任务调度。​

电机驱动芯片根据电机类型选择，直流电机采用 H 桥驱动芯片（如 TB6612FNG、A4988），输出电流≥2A，支持 PWM 调速和正反转控制，内置过热保护；交流电机采用继电器驱动芯片（如 ULN2003）或晶闸管（如 BT136），控制交流电源的通断，耐压≥400V。​

 

通信与遥控元件​

通信与遥控元件包括无线模块、红外接收头和天线。无线模块支持蓝牙（BLE 5.0）、Wi-Fi（802.11b/g/n）或 ZigBee（IEEE 802.15.4），工作电压 3.3V，发射功率≤4dBm，通信距离≥10 米（室内），通过 UART 接口与主控芯片通信，支持加密传输（AES-128）。​

红外接收头（如 HS0038）工作频率 38kHz，接收距离≥5 米，输出信号经整形后输入主控芯片的 GPIO 接口，支持 NEC、RC5 等主流编码格式，可通过学习功能匹配新遥控器。​

天线为 PCB 板载天线或外置陶瓷天线，蓝牙 / Wi-Fi 天线阻抗 50Ω，ZigBee 天线阻抗 2.4GHz，通过匹配电路与无线模块连接，确保信号传输稳定。​

 

传感器与检测元件​

传感器与检测元件包括霍尔传感器、限位开关和电流检测电阻。霍尔传感器（如 A3144）安装在电机轴旁，感知磁铁转动产生的磁场变化，输出脉冲信号，每转产生 10-20 个脉冲，用于行程计数。​

限位开关为微动开关（如 KW12-3Z），安装在轨道两端，触发力 50-100 克力，行程 1-3 毫米，常闭触点串联在电机回路，触发后切断电源，作为机械限位保护。​

电流检测电阻为高精度贴片电阻（0.1Ω±1%，功率 2W），串联在电机驱动回路，将电流信号转换为电压信号（100mV/A），输入主控芯片的 ADC 接口，用于过载检测和负载判断。​

 

电源与保护元件​

电源与保护元件包括电源适配器、稳压芯片、保险丝和保护二极管。电源适配器输入 AC 220V，输出 DC 12V/24V（直流电机）或直接输出 AC 220V（交流电机），输出电流≥1A，具备过流保护。​

稳压芯片将输入电压转换为 3.3V 和 5V，为控制电路供电，3.3V 输出电流≥500mA（给主控芯片、无线模块），5V 输出电流≥300mA（给传感器、继电器），纹波电压≤50mV。​

保护元件包括保险丝（2A/250V）、TVS 二极管（SMBJ33A）和自恢复保险丝（1A）。保险丝串联在交流输入端，过流时熔断；TVS 二极管吸收静电和浪涌电压（±15kV）；自恢复保险丝保护直流电机回路，过流时自动断开，故障排除后恢复。​

 

人机交互与辅助元件​

人机交互与辅助元件包括指示灯、按键和实时时钟芯片。指示灯为 3-4 个 LED（0805 封装），颜色分别对应电源（绿）、运行（蓝）、故障（红）、通信（黄），工作电流 1-5mA，通过不同闪烁方式表示状态（如运行时蓝色灯闪烁，频率 1Hz）。​

按键为 2-3 个轻触开关（6×6 毫米），包括复位键、学习键（用于配对遥控器）、手动操作键，按压力度 200-300 克力，寿命≥1 万次，通过上拉电阻连接到主控芯片。​

实时时钟芯片（如 DS3231）提供精确时间基准，内置锂电池备份，断电后仍能运行≥1 年，通过 I2C 接口与主控芯片通信，为定时功能提供时间源。​

辅助元件还包括电阻（0.125-1W，精度 ±5%）、电容（滤波电容 10-100μF，去耦电容 100nF）、晶振（8-24MHz），确保电路稳定工作。​