紅外自動水龍頭控制電路設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告自動水龍頭控制電路學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級：自動化10102班學(xué)號： 2010160102.姓名：指導(dǎo)老師：時(shí)間：2012年6月8日目錄摘要2第一章引言3第二章控制電路的基本組成42.1紅外自動水龍頭控制電路的組成42.2控制電路原理方框圖42.3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)53.1紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)及原理53.2紅外線接收電路的設(shè)計(jì)73.3濾波整流電路的設(shè)計(jì)與變壓器73.4靈敏度調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)83.5電磁閥控制電路8第四章 紅外自動水龍頭控制電路元件的使用及介紹94.1控制電路的元件選擇使用94.2電路中使用到的元件介紹9第五章設(shè)計(jì)心得

2、及體會11第六章設(shè)計(jì)結(jié)論11致謝12附（紅外自動控制電路圖）13摘要水是生命的源泉，人類對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水的 日益需求增加的這一矛盾日趨嚴(yán)重。因此，在社會矛盾突出的現(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)國家的號召，建設(shè)“資源節(jié)約型”社會，結(jié)合所學(xué)的 專業(yè)知識，為此設(shè)計(jì)一個(gè)自動水龍頭控制電路。針對節(jié)約用水問題，特開發(fā)一種既能節(jié)水，又操作簡單方便，實(shí)用性強(qiáng)的自動水龍 頭方案。設(shè)計(jì)自動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

3、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開啟和關(guān)閉的目的。由于所 學(xué)知識有限，在設(shè)計(jì)過程中有不恰當(dāng)之處，望老師予以指教?！娟P(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)電磁閥控制自動關(guān)閉Water is the source of life, huma n beings for the dema nd of water resources isin creas ing, but fresh water resource in our daily life, i ndustrial product ion, agri

4、culturalproduct ion, scie nee and tech no logy etc are in dispe nsable. However, fresh water resource islimited and huma n water has in creased dema nd for this con tradictio n is beco ming moreand more serious. Therefore, in the moder n society is con tradictory and outsta nding, weshould vigorousl

5、y promote water con servati on, and take the road of susta in abledevelopme nt. 1 n order to resp ond to the call of the coun try, build "resource is managingmodel society", the in tegratio n of professi onal kno wledge, for the desig n of an automaticfaucet con trol circuit.For econo miz

6、ing water, especially the developme nt of a can save water, and the operati onis simple and convenient, practical automatic faucet scheme. Desig n of automatic watersupply circuit not only can save the limited water resources, also can reduce the cost ofinternal resources, to achieve the purpose of

7、saving. This article introduces the design of aninfrared emitting circuit, an infrared receiving circuit, filter circuit, the sensitivityadjusting circuit, and an electromagnetic valve control circuit, so as to control water tapautomatically open and close to. Because knowledge is limited, in the de

8、sign process isin appropriate, hope the teacher give advice.Key words : resource con servatio nsusta in able developme nt of in frareddevicefilterrectifierSen sitive regulat ingelectromag netic valvecon trol automatic clos ing第一章 引言本論文設(shè)計(jì)的自動水龍頭控制電路，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

9、水龍頭時(shí)，使得紅 外線反射到接收電路，自動產(chǎn)生控制信號，使得電磁閥吸合放水，以一定的流速供水。當(dāng) 人離開水龍頭后，水龍頭自動關(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、發(fā)出的光均勻穩(wěn)定。紅外線即發(fā)光二級管發(fā)出的光，為不可見光。它可以在 強(qiáng)光下工作，給人類生活帶來了極大便利。紅外自動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。可廣泛應(yīng)用于公共場所（醫(yī) 院、學(xué)校、火車站等）的洗手間等地。既節(jié)約用水、又方便、安全、衛(wèi)生。因此設(shè)計(jì)紅外 自動水龍頭控制電路有著實(shí)際操作意義和現(xiàn)實(shí)作用。（注：紅外線自動水龍頭控制電路以下簡稱為控制電路）第二

10、章控制電路的基本組成2.1紅外自動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2.3反射式紅外傳感控制及原理紅外線水龍頭控制過程的原理是：實(shí)質(zhì)是紅外線傳感器的控制。光電傳感器的基本轉(zhuǎn)換原理是將被測量轉(zhuǎn)換為光信號的變化，然后通過光電元件將光 信號轉(zhuǎn)化為電信號的變化輸出。常用的光電傳感器是采用發(fā)光二極管作為光源，光源經(jīng)過 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。并在

11、外電場和內(nèi)電場的共同作用下，漂移過 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)射光信號自動轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過后續(xù)電路進(jìn)一步 放大、整形、譯碼、最后驅(qū)動電路控制電磁閥動作打開水閥放水。當(dāng)人或物體離開自動水 龍頭時(shí)，接收光電管接收不到反射光信號，驅(qū)動電路斷電，關(guān)閉電磁閥電源，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0(左圖為工作波形)IC1的型號為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

12、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。定幅度和振蕩電路是一種不需要外接輸入信號就能將直流轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、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的阻值來改變頻率f3.2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 主要是用來設(shè)置I

13、C2內(nèi)前置放大器的頻率特性和增益的。IC2的1、2腳內(nèi)還沒有一級自 動偏置限制（ABLC電路，其作用主要是用來防止強(qiáng)光的沖擊干擾和提高對弱信號的放 大能力；3腳所接的C3為檢測電容，當(dāng)其容量值變小時(shí)，檢波輸出脈沖的脈寬變動就大， 極易造成遙控誤動作。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，由此也會造成遙控 失靈。3.3濾波整流電路的設(shè)計(jì)與變壓器Rp2是一只可變電阻,IC4、VD2VD5、T、C7、C6共同構(gòu)成了控制電路的直流電壓產(chǎn)生

14、電路，220V交流電壓經(jīng)T變壓器從次級輸出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)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電磁閥控制電路的設(shè)計(jì)會動作。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。該信號通過IC2的1腳輸入電阻（指IC內(nèi)的等效輸入電阻，其值約

15、為45歐姆）形成了約40uV的電壓信號，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，打開放水。第四章 紅外自動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水龍頭控制電路用到的原件有光電傳感器（紅外發(fā)射器、紅外接收器）、開關(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 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)花成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。一般情況 下有三部分構(gòu)成：發(fā)射器、接收器和檢測電路。發(fā)

16、射器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(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)檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。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處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED 上, LED發(fā)光，光接受器件接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了 電一光一電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入?與輸出

17、端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。它具有體積小、壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、 工作溫度寬及無觸點(diǎn)輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng) 域及工業(yè)自動控制領(lǐng)域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、 開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過流保護(hù)、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等。3 .電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通 向不同的水管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引 至拠邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排水的孔，而進(jìn)水孔是常開的，水進(jìn) 入不同的排水管，然后通過水的壓力來推動活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞

18、竿帶動機(jī)械 裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動。4. 555單時(shí)基集成電路引腳排列方式和引腳說明GND |T28 VccTR 27 DISv. U th醞JF| vc引腳字母代號功能說明引腳字母代號功能說明iGND公共地線端5Vc控制信號輸入端2TR觸發(fā)信號輸入端6TH閥值信號輸入端3Vo信號復(fù)位端7DIS放電控制器4MR主復(fù)位信號輸入端8Vcc工作電源輸入端第五章設(shè)計(jì)心得及體會盡管在此次設(shè)計(jì)中所涉及的知識絕大多數(shù)都是我們已經(jīng)學(xué)過的，但發(fā)現(xiàn)由理論知識 付諸于實(shí)踐，還是不那么簡單，在實(shí)際應(yīng)用中，總會遇到理論知識涉及不到的現(xiàn)實(shí)問題。 但盡管有問題阻撓設(shè)計(jì)。我們通過相互交流，查找相關(guān)資料之后。還是能解決問題。通過 這次的課程設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步了解模擬電路和數(shù)字電路的相關(guān)知識及各種芯片的功能，鞏 固了理論知識，并結(jié)合了實(shí)際應(yīng)用。深刻體會到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，這對自己今后的 學(xué)習(xí)和工作都具有極大的促進(jìn)作用。第六章設(shè)計(jì)結(jié)論通過這次對紅外自動水龍頭控制電路的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)的程序，也讓我了解了關(guān)于水龍頭的原理與設(shè)計(jì)理念。通過這次