紅外自動(dòng)水龍頭控制電路設(shè)計(jì)

1、湖南文理學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告自動(dòng)水龍頭控制電路學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化10102班 學(xué) 號(hào)： 2010160102. 姓 名： 指導(dǎo)老師：李 建 英 時(shí)間：2012年6月8日 目 錄 摘要·······························

2、;···················2第一章 引言·····························

3、3;·············3第二章 控制電路的基本組成·····························4 2.1 紅外自動(dòng)水龍頭控制電路的組成··

4、·····················4 2.2 控制電路原理方框圖··························

5、83;······4 2.3 反射式紅外傳感控制及原理···························4第三章 各模塊單元電路的設(shè)計(jì)···········

6、···············5 3.1 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)及原理·························5 3.2 紅外線接收電路的設(shè)計(jì)····&

7、#183;···························7 3.3 濾波整流電路的設(shè)計(jì)與變壓器···················

8、·······7 3.4 靈敏度調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)································8 3.5 電磁閥控制電路······&

9、#183;·······························8第四章 紅外自動(dòng)水龍頭控制電路元件的使用及介紹·········9 4.1 控制電路的元件選擇使用··&#

10、183;···························9 4.2 電路中使用到的元件介紹···················

11、83;··········9第五章 設(shè)計(jì)心得及體會(huì)··································11第六章 設(shè)計(jì)結(jié)論··

12、;······································11致謝···········&

13、#183;······································12 附（紅外自動(dòng)控制電路圖）········

14、3;······················13摘 要 水是生命的源泉，人類對(duì)于水資源的需求日益加劇，可淡水資源在我們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技領(lǐng)域等各方面都不可或缺。然而淡水資源的有限與人類對(duì)水的日益需求增加的這一矛盾日趨嚴(yán)重。因此，在社會(huì)矛盾突出的現(xiàn)代，我們應(yīng)大力提倡節(jié)約用水，走可持續(xù)發(fā)展道路。為了響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，建設(shè)“資源節(jié)約型”社會(huì)，結(jié)合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，為

15、此設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)水龍頭控制電路。針對(duì)節(jié)約用水問(wèn)題，特開(kāi)發(fā)一種既能節(jié)水，又操作簡(jiǎn)單方便，實(shí)用性強(qiáng)的自動(dòng)水龍頭方案。設(shè)計(jì)自動(dòng)供水電路不但可以節(jié)約有限的水資源，還可以降低公司內(nèi)部的成本，達(dá)到資源節(jié)約的目的。本設(shè)計(jì)介紹了紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、濾波整流電路、靈敏度調(diào)節(jié)電路、以及電磁閥控制電路，從而達(dá)到控制水龍頭的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉的目的。由于所學(xué)知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中有不恰當(dāng)之處，望老師予以指教。【關(guān)鍵詞】：資源節(jié)約 可持續(xù)發(fā)展 紅外裝置 濾波整流 靈敏調(diào)節(jié) 電磁閥控制 自動(dòng)關(guān)閉 Water is the source of life, human beings for the demand of wa

16、ter resources is increasing, but fresh water resource in our daily life, industrial production, agricultural production, science and technology etc are indispensable. However, fresh water resource is limited and human water has increased demand for this contradiction is becoming more and more seriou

17、s. Therefore, in the modern society is contradictory and outstanding, we should vigorously promote water conservation, and take the road of sustainable development. In order to respond to the call of the country, build "resource is managing model society", the integration of professional k

18、nowledge, for the design of an automatic faucet control circuit.For economizing water, especially the development of a can save water, and the operation is simple and convenient, practical automatic faucet scheme. Design of automatic water supply circuit not only can save the limited water resources

19、, also can reduce the cost of internal resources, to achieve the purpose of saving. This article introduces the design of an infrared emitting circuit, an infrared receiving circuit, filter circuit, the sensitivity adjusting circuit, and an electromagnetic valve control circuit, so as to control wat

20、er tap automatically open and close to. Because knowledge is limited, in the design process is inappropriate, hope the teacher give advice. Key words : resource conservation sustainable development of infrareddevice filter rectifierSensitive regulating electromagnetic valve control automatic closing

21、12第一章 引言 本論文設(shè)計(jì)的自動(dòng)水龍頭控制電路，實(shí)質(zhì)是采用紅外線控制裝置。采用的是反射式紅外傳感器，這種傳感器是集紅外線發(fā)射與接收于一體的。當(dāng)有人靠近水龍頭時(shí)，使得紅外線反射到接收電路，自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)，使得電磁閥吸合放水，以一定的流速供水。當(dāng)人離開(kāi)水龍頭后，水龍頭自動(dòng)關(guān)閉。紅外線控制電路安裝方便、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)出的光均勻穩(wěn)定。紅外線即發(fā)光二級(jí)管發(fā)出的光，為不可見(jiàn)光。它可以在強(qiáng)光下工作，給人類生活帶來(lái)了極大便利。紅外自動(dòng)水龍頭不但可以防止因疏忽忘關(guān)水龍頭而造成水資源的浪費(fèi)，而且還可避免傳染病的傳播與擴(kuò)散?？蓮V泛應(yīng)用于公共場(chǎng)所（醫(yī)院、學(xué)校、火車站等）的洗手間等地。既節(jié)約

22、用水、又方便、安全、衛(wèi)生。因此設(shè)計(jì)紅外自動(dòng)水龍頭控制電路有著實(shí)際操作意義和現(xiàn)實(shí)作用。（注：紅外線自動(dòng)水龍頭控制電路以下簡(jiǎn)稱為控制電路）第二章 控制電路的基本組成2.1 紅外自動(dòng)水龍頭控制電路的組成該控制電路由紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、濾波整流電路、靈敏度調(diào)節(jié)電路、以及電磁閥控制電路組成。2.2 控制電路原理方框圖 紅外發(fā)射電路變壓器濾波整流電路電磁閥控制電路紅外接收電路2.3 反射式紅外傳感控制及原理 紅外線水龍頭控制過(guò)程的原理是：實(shí)質(zhì)是紅外線傳感器的控制。 光電傳感器的基本轉(zhuǎn)換原理是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化，然后通過(guò)光電元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的變化輸出。常用的光電傳感器是采用發(fā)光二

23、極管作為光源，光源經(jīng)過(guò)透鏡聚焦于空間某一點(diǎn)。如果該點(diǎn)有障礙物時(shí)，光就照不到光敏二極管上，電路處于偏置狀態(tài)。PN結(jié)截止，反向電流很小。當(dāng)沒(méi)有障礙物時(shí)，光照到光敏二極管上時(shí)PN結(jié)附近產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。并在外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的共同作用下，漂移過(guò)PN結(jié)，產(chǎn)生光電流。此時(shí)，光電流與光照強(qiáng)度成正比，光敏二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。 當(dāng)人手或物體接近自動(dòng)水龍頭時(shí)，紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外線經(jīng)人或物體發(fā)射到紅外光電接收管。接收光電管接收到的發(fā)射光信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)后續(xù)電路進(jìn)一步放大、整形、譯碼、最后驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥動(dòng)作打開(kāi)水閥放水。當(dāng)人或物體離開(kāi)自動(dòng)水龍頭時(shí)，接收光電管接收不到反射光信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路斷電，關(guān)閉電磁

24、閥電源，使水閥恢復(fù)到等待狀態(tài)。 第三章 各模塊單元電路的設(shè)計(jì) 3.1 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)圖及原理（左圖為工作波形）IC1的型號(hào)為CA7555,是一塊時(shí)基集成電路，由該IC構(gòu)成了紅外發(fā)射電路。該電路是一個(gè)多諧振蕩器，振蕩頻率為f=1|1.1x（Rp1+R1+R2）xC1，調(diào)整Rp1的電阻值，可使發(fā)射電路的振蕩頻率f=38KHZ。該振蕩頻率的信號(hào)從IC1的3腳輸出后， 由紅外發(fā)射二極管LED1向外輻射紅外光。R3是紅外發(fā)射二極管LED1的限流保持電阻。 振蕩電路是一種不需要外接輸入信號(hào)就能將直流轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流量輸出的電路。由于555內(nèi)部比較器靈敏度高，而且采用差分電

25、路形式。此時(shí)，振蕩頻率受電源的溫度影響較小。因此只需調(diào)節(jié)Rp1的阻值來(lái)改變頻率f。3.2 紅外線接收電路IC2是一塊紅外線接受集成電路。其1腳外接紅外接收二極管；2腳所接的C2、R4主要是用來(lái)設(shè)置IC2內(nèi)前置放大器的頻率特性和增益的。IC2的1、2腳內(nèi)還沒(méi)有一級(jí)自動(dòng)偏置限制（ABLC）電路， 其作用主要是用來(lái)防止強(qiáng)光的沖擊干擾和提高對(duì)弱信號(hào)的放大能力；3腳所接的C3為檢測(cè)電容，當(dāng)其容量值變小時(shí)，檢波輸出脈沖的脈寬變動(dòng)就大，極易造成遙控誤動(dòng)作。IC2的5腳與電源之間所接的R5為帶通濾波器中心頻率f0的設(shè)置電阻；6腳與地之間所接的C4為內(nèi)部整形電路的積分電容。當(dāng)其容量值變大時(shí)，不但抗外部噪聲干擾能

26、力下降，而且輸出脈沖的低電平持續(xù)時(shí)間也將增加，由此也會(huì)造成遙控失靈。3.3濾波整流電路的設(shè)計(jì)與變壓器IC4、VD2VD5、T、C7、C6共同構(gòu)成了控制電路的直流電壓產(chǎn)生電路，220V交流電壓經(jīng)T變壓器從次級(jí)輸出9V交流電壓。該電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓，得到的5V電壓提供給控制電路。該電路為紅外發(fā)射電路、接收電路提供了穩(wěn)定的直流電壓。因此該電路也可稱為“+5V穩(wěn)壓電源電路”。3.4 靈敏度調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì) Rp2是一只可變電阻， 調(diào)節(jié)其阻值，可改變IC27腳上的電位及VT1的導(dǎo)通狀態(tài)。正常時(shí)，調(diào)整Rp2的阻值，7腳上的電壓值為4.6V，VT1處于微飽和導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，電路靈敏度最佳。3.5 電磁閥控

27、制電路的設(shè)計(jì)紅外遙控信號(hào)發(fā)射器的信號(hào)在無(wú)人洗手或接水時(shí)，IC2接收不到紅外光而后級(jí)電路不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)有人洗手或接水時(shí)，接近水龍頭的手或盛水容器將紅外反射回一部分，由紅外接收管LED2接收并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)通過(guò)IC2的1腳輸入電阻（指IC內(nèi)的等效輸入電阻，其值約為45歐姆）形成了約40uV的電壓信號(hào)，經(jīng)前置放大、限幅放大、38kHz的帶通濾波、峰值檢波，使IC2的7腳輸出的電壓由高變低，使VD1、VT1相繼導(dǎo)通，使LED1發(fā)光，并使VS1雙向晶閘管導(dǎo)通，使電磁閥DF-1得電，打開(kāi)放水。第四章 紅外自動(dòng)水龍頭控制電路元件的使用及介紹 4.1 控制電路的元件選擇使用該紅外自動(dòng)水龍頭控制電路用

28、到的原件有光電傳感器（紅外發(fā)射器、紅外接收器）、開(kāi)關(guān)放大電路、光電耦合器、電磁閥、555集成芯片以及電阻、電容若干。 4.2 電路中使用到的元件介紹1光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)花成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。一般情況下有三部分構(gòu)成：發(fā)射器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管LED、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面時(shí)檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。2光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電光電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。它具有體積小、壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度寬及無(wú)觸點(diǎn)輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在電子