光電自動水龍頭-重慶大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)_圖文

1、光電自動水龍頭目錄1.引言 (21.1問題的提出 (21.2什么是光電自動水龍頭 (22.總體設(shè)計(jì) (22.1任務(wù)分析 (22.2方案選擇 (32.3創(chuàng)新點(diǎn)的構(gòu)思 (32.4確定指標(biāo) (32.5原理框圖 (43.各組成部分工作原理介紹 (43.1控制信號電路原理 (43.2NE555載波信號電路原理 (53.3LED驅(qū)動電路原理 (53.4紅外線接收解調(diào)電路原理 (63.5電平轉(zhuǎn)換電路原理 (83.6控制執(zhí)行電路原理 (83.7H橋驅(qū)動電路 (94.單元電路設(shè)計(jì)及計(jì)算 (94.1控制信號電路設(shè)計(jì) (94.2NE555載波信號電路設(shè)計(jì) (104.3LED驅(qū)動電路原理設(shè)計(jì) (114.4紅外線接收解

2、調(diào)電路設(shè)計(jì) (124.5電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) (124.6控制執(zhí)行電路設(shè)計(jì) (134.7H橋驅(qū)動電路設(shè)計(jì) (135.電路安裝與調(diào)試 (145.1電路的安裝 (146.調(diào)試結(jié)果分析 (156.1控制信號電路的調(diào)試結(jié)果 (156.2載波電路的調(diào)試結(jié)果 (166.3解調(diào)電路的調(diào)試結(jié)果 (176.4電平轉(zhuǎn)換脈沖電路的調(diào)試結(jié)果 (176.5電磁閥電路調(diào)試分析 (187.元器件清單 (198.總電路原理圖 (209.設(shè)計(jì)小結(jié) (2110.參考文獻(xiàn) (221.引言1.1問題的提出在這個信息迅速發(fā)展的時代,無線通信已經(jīng)越來越融入人們的日常生活。光電水龍頭作為一種無線自動感應(yīng)裝置,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、飯店和家庭的廁

3、所等,光電水龍頭的不僅功耗低、自動化水平好,同時擺脫了原始水龍頭使用次數(shù)原因會導(dǎo)致這些開關(guān)損壞,而過少的使用會使得這些水龍頭腐蝕,同時也造成疾病的傳染等問題。此外,普通水龍頭開關(guān)的損壞或者使用者忘記關(guān)閉又會造成水大量的浪費(fèi)。隨著當(dāng)今社會的進(jìn)步,科技的發(fā)展,人們對于自動化的要求越來越高,一些設(shè)置的人性化要求也隨之變強(qiáng)。該領(lǐng)域主要以無線遙控為主,其結(jié)構(gòu)簡單,體積小,功耗低,抗干擾能力強(qiáng),可靠性高及成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品、工業(yè)自動化控制、信息通信、環(huán)境檢測、安全防范、家用電器控制、國防工業(yè)及日常生活工業(yè)控制和智能儀器系統(tǒng)等許多方面中。本裝置就是用紅外線反射方式自動控制水龍頭。1.2什么是光

4、電自動水龍頭光電自動水龍頭是指通過紅外線接收與發(fā)射裝置,實(shí)現(xiàn)一種能夠在一定距離范圍內(nèi)非接觸控制的水龍頭。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個能自動開關(guān)的水龍頭。當(dāng)有人洗手時,自動開啟水龍頭;洗完手后,自動關(guān)閉水龍頭。2.總體設(shè)計(jì)2.1任務(wù)分析(一設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個能自動開關(guān)的水龍頭。當(dāng)有人洗手時,自動開啟水龍頭;洗完手后,自動關(guān)閉水龍頭。該設(shè)計(jì)應(yīng)有較佳的性能價格比,可采用常用中、小規(guī)模集成電路等元器件構(gòu)成,其中光電轉(zhuǎn)換電路要求設(shè)計(jì)為紅外發(fā)光二極管和光電二極管組成的反射式電路,采用脈沖電磁水閥作執(zhí)行元件。(二技術(shù)指標(biāo)1、光電探測距離300mm;2、待機(jī)功耗0.5W;3、脈沖電磁水閥動作時功耗12W(三給定條件1、直流供

5、電電源+12V,+6V2、供水壓力0.6Mpa2.2方案選擇水龍頭采用了反射式紅外傳感器。紅外線的發(fā)射和接收一般使用紅外發(fā)光二極管和紅外接收管來完成。當(dāng)有物體靠近時,一部份紅外光被發(fā)射到接收管。反射式紅外傳感器如圖2.1所示。 圖2.1反射式紅外模型反射式光電傳感器可以用來檢測地面明暗和顏色的變化,也可以探測有無接近的物體。我設(shè)計(jì)的紅外線控制自動水龍頭就運(yùn)用了它這個特點(diǎn)。光譜范圍,靈敏度,抗干擾能力,輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。這種光電傳感器的基本原理是,當(dāng)人或有物體接近時,遮擋了紅外光,光敏元件接收到光信號,從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,電磁閥作用,使水源打開。紅外線控制自動水龍頭的控制過

6、程是:當(dāng)人或物體靠近自動水龍頭時,紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外經(jīng)人和物體反射到紅外接收光電管。接收光電管接收到的反射光信號自動轉(zhuǎn)換為電信號,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源。當(dāng)人手或物體離開自動水龍頭時,接收光電管接收不到反射光信號,驅(qū)動電路斷開電磁閥電源,從而關(guān)閉水源。2.3創(chuàng)新點(diǎn)的構(gòu)思本設(shè)計(jì)電路的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)與電磁水龍頭相匹配的控制電路,其中的控制信號信號采用NE555產(chǎn)生,和解碼信號的電路設(shè)計(jì)采用CX20106產(chǎn)生。經(jīng)過CX20106的信號通過電平控制電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器便可以控制電磁閥的開閉。2.4確定指標(biāo)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的硬件條件,各組成電路的功能和電子原

7、件主要有如下指標(biāo):1紅外發(fā)射器:主要功能是產(chǎn)生紅外控制信號,包括控制信號電路、載波信號電路、LED驅(qū)動電路,主要的電子原件是NE555,CD4011,SE303。2紅外接收器:主要功能是接受紅外信號,然后從42kHZ紅外載波信號中,將編碼信號解調(diào)出來,并加以放大和整形,輸出電平或者脈沖信號。3控制執(zhí)行器:主要功能是通過邏輯與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,將輸出的電平轉(zhuǎn)換為高低脈沖,來控制電磁閥的開關(guān)。4電磁閥及驅(qū)動電路:主要包括電壓比較電路和功率驅(qū)動電路,主要功能是放大輸出電壓和功率,來驅(qū)動電磁閥。2.5原理框圖 圖2.2光電自動水龍頭原理框圖3.各組成部分工作原理介紹3.1控制信號電路原理本控制信號產(chǎn)生電路

8、的功能是產(chǎn)生持續(xù)的低頻控制信號,使得以后的接受電路可以利用是否收到該低頻信號來判斷是否有反射物體的移動。本次低頻信號大約為1KHZ,由一片NE555定時器組成。NE555定時器是一種模擬和數(shù)字功能結(jié)合的中規(guī)模集成器件,一般用雙極性工藝制作。其電源電壓寬,可在4.5V16V工作,輸出驅(qū)動電流約為200mA,因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器成本低,性能可靠,只需要外接幾個電阻、電容,就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。由NE555產(chǎn)生的多謝振蕩器如圖3.1。控制信號頻率為:f1=1.443/(R1+2R2C 圖3.1NE555電路構(gòu)

9、成多諧振蕩器這種結(jié)構(gòu)的振蕩器輸出的脈沖信號,其占空比總是大于50%。其實(shí)為了減小功耗,在保證穩(wěn)定性的前提下,占空比應(yīng)該越小越好。因而在后面的電路中我們采用的是反相后的波形,這樣以減小功耗。3.2NE555載波信號電路原理本電是利用與NE555和電阻、電容來構(gòu)成高頻震蕩的矩形波產(chǎn)生電路,對前面的控制信號電路產(chǎn)生的低頻信號進(jìn)行調(diào)制,以增大其功率,從而使得后面的紅外光信號傳播的距離更廣。載波調(diào)制的功能是為了提高傳輸信號的抗干擾能力,將編碼信號調(diào)制在較高的載波上發(fā)射。根據(jù)本課題芯片使用的特定要求和成熟的模塊電路,設(shè)定為采用NE5555芯片搭建載波頻率為42KHz的脈沖調(diào)制振蕩電路。但是與控制信號載波電

10、路不同的是該電路利用了二極管,使得其產(chǎn)生了方波信號,能對信號更好的載波。3.3LED驅(qū)動電路原理該電路的主要功能是利用三極管對已調(diào)信號進(jìn)行功率放大來驅(qū)動紅外LED的發(fā)光要求。為保證300毫米的遙控距離,可以利用減小LED的串聯(lián)電阻,從而放大其驅(qū)動電流來驅(qū)動兩個串聯(lián)的LED。該電路的主要功能是利用S8050三極管對已調(diào)信號進(jìn)行功率放大來驅(qū)動紅外LED的發(fā)光要求。三極管是一種控制元件,其結(jié)構(gòu)示意圖和符號如圖4,主要用來控制電流的大小,本設(shè)計(jì)采用共發(fā)射極三極管S8050,信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地,當(dāng)基極電壓UB有一個微小的變化時,基極電流IB也會隨之有一小的變化,受基極電流IB的控制

11、,集電極電流IC會有一個很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)(=IC/IB,表示變化量。三極管的放大倍數(shù)一般在幾十到幾百倍。 圖3.2三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時,受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件,如紅外接收二極管,光電三極管等。實(shí)用中已有紅外發(fā)射和接收配對的二極管。本電路部分的三極管工作在飽和狀態(tài),于是通過控制集電極串聯(lián)電阻的阻值來控制紅外發(fā)光管的工作

12、電流。3.4紅外線接收解調(diào)電路原理該電路包括接收電路和解調(diào)電路,主要功能是利用專用集成芯片CX20106對接收的調(diào)制信號進(jìn)行解碼處理后得到原編碼信號,之后將該編碼脈沖信號送入解碼電路進(jìn)行后續(xù)處理。該電路的核心是CX20106芯片,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。 圖3.3CX20106內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖CX20106由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。其中的電平自動控制電路可以保證在輸入弱信號時前置放大器有較高增益,在輸入強(qiáng)信號時前置放大器不會過載,可以保證在一定遙控距離(約10m內(nèi)工作可靠。其內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率f0由其5腳外接電阻調(diào)節(jié),范圍可從30KHz-60KHz。

13、其工作過程大致如下:其中的前置放大器將外接紅外接收管PH303產(chǎn)生的脈沖電壓進(jìn)行放大,電壓增益約77-79dB。然后將信號送限幅放大器,使其變?yōu)榫匦蚊}沖,再由濾波器進(jìn)行頻率選擇,濾除干擾信號,由檢波器濾掉載頻檢出指令信號,再經(jīng)整形后,由7腳輸出指令信號。實(shí)際上,CX20106的功能用一句話概括,就是當(dāng)接收到與CX20106濾波器中心頻率相符的紅外光信號時,其輸出端7腳就輸出低電平。其引腳輸出波形如圖3.4。17圖3.4CX20106引腳輸出波形圖CX20106各引腳的參數(shù)說明:1腳:超聲信號輸入端,該腳的輸入阻抗約為40k。2腳:該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò),它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分

14、,改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R1或減小C1,將使負(fù)反饋量增大,放大倍數(shù)下降,反之則放大倍數(shù)增大。但C1的改變會影響到頻率特性,一般在實(shí)際使用中不必改動,推薦選用參數(shù)為R1=4.7,C1=1F。3腳:該腳與地之間連接檢波電容,電容量大為平均值檢波,瞬間相應(yīng)靈敏度低;若容量小,則為峰值檢波,瞬間相應(yīng)靈敏度高,但檢波輸出的脈沖寬度變動大,易造成誤動作,推薦參數(shù)為3.3f。4腳:接地端。5腳:該腳與電源間接入一個電阻,用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0,阻值越大,中心頻率越低。例如,取R=200k時,f042kHz,若取R=220k,則中心頻率f038kHz 6腳:該腳與地

15、之間接一個積分電容,標(biāo)準(zhǔn)值為330pF,如果該電容取得太大,會使探測距離變短。7腳:遙控命令輸出端,它是集電極開路輸出方式,因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端,推薦阻值為22k,沒有接受信號是該端輸出為高電平,有信號時則產(chǎn)生下降8腳:電源電壓典型值為5V,最大17V。3.5電平轉(zhuǎn)換電路原理本電路的主要功能是對已經(jīng)解調(diào)的信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。根據(jù)解調(diào)信號效果和實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件,本電路采用的二極管峰值檢波電路。二極管1N4148具有結(jié)電容低、工作頻率高和反向電流小等特點(diǎn),若將已解調(diào)調(diào)信號通過檢波二極管,由于二極管的單向?qū)щ娞匦?可以防止信號的電流的倒流,且能將調(diào)幅信號的負(fù)向部分被截去,僅留下其正向部

16、分。通過二極管的電流通過RC低通電路進(jìn)行充放電過程,即加入上一部分只有持續(xù)電平信號輸出,該電路的輸出部分也是電平,而當(dāng)上部分電路有矩形波輸出時,根據(jù)RC的取值,該電路的輸出有正負(fù)電平的轉(zhuǎn)換。3.6控制執(zhí)行電路原理本電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)把電平跳變轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩兔}沖,并保證輸出的電壓為12伏,以確?？梢则?qū)動后面的H橋電路。本設(shè)計(jì)中采用積分形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路來實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖的功能。積分形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路適用于寬波觸發(fā)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路需要與檢波電路嚴(yán)格匹配,從而使得邏輯產(chǎn)生01及10的信號輸出。當(dāng)上一部分的電平轉(zhuǎn)換電路有電平跳變之后,通過4011的與非門與RC阻容邏輯電路進(jìn)行與非之后,利用RC的延時作用把

17、電平跳變轉(zhuǎn)化為脈沖輸出。否則該電路的輸出為持續(xù)的電平。3.7H橋驅(qū)動電路本設(shè)計(jì)選用H功率橋驅(qū)動電磁閥。對觸發(fā)器輸出的脈沖信號,脈沖寬度要符合開啟電磁閥的脈沖寬度要求(0.3±0.1S,同時要求開啟的電流達(dá)到1A,因此在接H橋之前,必須加三極管對信號進(jìn)行放大,以使得電磁水閥能夠正常工作。 圖3.5H橋電路H橋驅(qū)動電路由四個三極管組合而成,如圖3.5所示,要使得電磁水閥能夠正常工作,必須對角的三極管同時工作,這樣電流才能夠通過電磁水閥。當(dāng)Q1管和Q3管導(dǎo)通時,電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電磁水閥,然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時,電流將從左至右流過電磁水閥,從而可

18、以根據(jù)人手是接近或離開紅外信號探測部分,由積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的脈沖信號控制兩個對角的工作,從而控制電磁水閥的開關(guān),達(dá)到設(shè)計(jì)的最終目的。4.單元電路設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1控制信號電路設(shè)計(jì)本控制信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生頻率為1KHZ左右的矩形波,電路如圖4.1,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件,由NE555芯片和電容電阻組成。根據(jù)上部分的原理分析,該振蕩電路的輸出波形頻率可由下式計(jì)算得到:f=1.443/(R1+2R8C1初步選定R1=1.2K,R2=36K,C=0.01uF則可根據(jù)公式振蕩頻率為f2.00KHZ這種結(jié)構(gòu)的振蕩器輸出的脈沖信號,其占空比總是大于50%。其實(shí)為了減小功耗,在保證穩(wěn)定性的前提下,占空比應(yīng)該越小越好

19、。此外,在電源端加了一個0.1uF的電容起到濾波消除干擾的作業(yè)。 圖4.1控制信號電路4.2NE555載波信號電路設(shè)計(jì)NE555設(shè)計(jì)的多謝振蕩器如圖4.2,該電路主要將編碼器CD5026的信號進(jìn)行載波處理。其振蕩周期T=T1+T2。T1為電容充電時間,T2為電容放電時間。 圖4.2NE555載波信號電路圖(1充電時間T1=ln2R12C10.7R12C1;(2放電時間T2=ln2R1C10.7R1C1;(3矩形波的振蕩周期T=T1+T2=T1=ln2R12C1+ln2R1C1;(4占空比q=(脈寬tw/(周期T,tw指輸出一個周期內(nèi)高電平所占的時間。圖所示電路輸出矩形波的占空比q=T1/(T1

20、+T2=R12/(R12+R1;(5振蕩頻率f=1/T。因此改變R12、R1和電容C1的值,便可改變矩形波的周期和頻率。對于本電路,我們?nèi)12=1.3K,R1=1.8K,C1=0.01uF,所以可得振蕩頻率f=1/T=41.6KHz的矩形波,與CX20106的紅外接收頻率42KHz基本匹配。4.3LED驅(qū)動電路原理設(shè)計(jì)LED驅(qū)動電路如圖4.3,該電路將控制信號與載波信號利用CD4011與非之后,再通過三級管放大,從而控制紅外LED的信號發(fā)射。發(fā)射電路中三極管采用S8050,其主要起放大功率的作用。只有當(dāng)三極管工作在飽和狀態(tài)時,才能實(shí)現(xiàn)功率放大的作用。因此為使其工作在飽和區(qū),可通過調(diào)節(jié)限流電阻

21、R5的大小。SE303的正常工作電壓為1.21.4V,電流3050mA?；鶚O電流:120.7v v IbRb-=為保證三極管工作在放大區(qū),同時基極電流Ib不至于太大而燒壞三極管,我們?nèi)b=2K,Rc=51,這樣三級管的工作電流大概為30mA。 圖4.3LED驅(qū)動電路原理圖4.4紅外線接收解調(diào)電路設(shè)計(jì)CX20106是專為紅外遙控電路制作的專用集成電路,構(gòu)成的接收電路如圖4.4,最大接收距離10m。外圍器件R9、C2的參數(shù)決定放大器的增益,當(dāng)R9=10,C2=1uF時,電壓增益約為79dB,R9增大、C2減小則會使增益降低。R10確定帶通濾波器的中心頻率,調(diào)節(jié)R10使f0變化范圍為30KHz-6

22、0KHz,此處選擇R10為200K,使其中心頻率為42KHz。C3是檢波電容,一般取值為2.2uF-4.7uF。R11是上拉電阻,一般取值為22K。 圖4.4紅外線接收電路圖4.5電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)該電路的主要計(jì)算參數(shù)是RC的阻值和容值。其電平轉(zhuǎn)換時間為T=2*R*C此處取R=1.2K,C=10uF,于是可得T=75.36ms。電平轉(zhuǎn)換電路電路圖如圖4.5,當(dāng)CX2106未接收到信號時輸出高電平,接收點(diǎn)信號時,輸出低電平。 圖4.5電平轉(zhuǎn)換電路4.6控制執(zhí)行電路設(shè)計(jì)本電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)把電平跳變轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩兔}沖,并保證輸出的電壓為12伏,以確保可以驅(qū)動后面的H橋電路。當(dāng)手放入時,out1由低電平

23、跳變?yōu)楦唠娖?out2保持低電平不變,由于電容的沖放電,out1信號又回復(fù)低電平,正是out1跳變的脈沖控制后面的H橋電路的正向?qū)?水龍頭打開;同理,當(dāng)手離開時,out2輸出跳變脈沖,out1保持低電平不變,控制后面的H橋電路的反向?qū)?水龍頭關(guān)閉。積分形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路來實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖,其主要計(jì)算參數(shù)為RC的數(shù)值。由資料可知其實(shí)現(xiàn)時間為T=2*PI*R*C此處設(shè)定R=820K,C=1uF?？刂齐娐冯娐啡鐖D4.6所示: 圖4.6控制電路圖4.7H橋驅(qū)動電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用H功率橋驅(qū)動電磁閥。對觸發(fā)器輸出的脈沖信號,脈沖寬度要符合開啟電磁閥的脈沖寬度要求(0.3±0.1S,同時要求開

24、啟的電流達(dá)到1A,因此在接H橋之前,必須加Q2、Q3對信號進(jìn)行放大,以使得電磁水閥能夠正常工作。當(dāng)out1為高電平,out2為低電平,電磁閥打開;當(dāng)out2為高電平,out1為低電平,電磁閥關(guān)閉。H橋驅(qū)動電路由四個三極管組合而成,上四個三極管均為2SD882。2SD882為NPN 型三極管,其基極工作電流為0.6A,集電極電流可達(dá)到3A,對于脈沖電流可達(dá)7A。 圖4.7H橋驅(qū)動電路圖5.電路安裝與調(diào)試5.1電路的安裝該系統(tǒng)在調(diào)試時應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):首先,紅外發(fā)射管和接收管的角度會直接影響光電探測距離,因此,要注意仔細(xì)的調(diào)整發(fā)射以及接受二極管的角度,以達(dá)到最佳反射距離效果。其次,在調(diào)試電路時不能

25、急于求成,要一步一步按照每個模塊的具體輸出來調(diào)整,充分利用示波器和萬用表,能夠使電路調(diào)試更加快速以及可靠。發(fā)射接收電路 圖5.1發(fā)射接收實(shí)物圖5.2電路的調(diào)試在電路組裝完畢后,采用逐級調(diào)試的原理,根據(jù)其實(shí)現(xiàn)的功能對各個模塊進(jìn)行依次調(diào)試。1.控制電路和載波電路:由于在光電多路開關(guān)的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對NE555芯片組成的控制信號電路和載波電路順利連接,并產(chǎn)生了很好的信號2KHZ的控制信號和42KHZ 的載波信號。2.紅外LED驅(qū)動電路:對于三極管的參數(shù)設(shè)置比較合理,總的調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)其遙控距離也達(dá)到了300毫米。3.CX20106紅外接收解調(diào)電路:我們參考光電多路遙控開關(guān)的參數(shù)。連接正常,輸出信號也

26、比較完美。4.電平轉(zhuǎn)換電路:由于剛開始對RC設(shè)置的不合理,開始沒有出現(xiàn)滿足要求的要求,最后減小R的阻值,增大C的電容值,最后出現(xiàn)波形。5.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路:該電路嚴(yán)格按照連接,選取的參數(shù)按照書上的知識和參考資料選取,使輸出正確,沒有遇到大問題。6.H橋驅(qū)動電路:H橋電路的調(diào)試中遇到的主要問題連線比較復(fù)雜,造成了部分線的連接不緊。由于元器件的損壞比較多,我們對三極管S8050和2SD882的芯片好壞進(jìn)行了一一檢測,并選擇了參數(shù)相似的芯片,以更好的滿足H橋的對稱性。這一步花費(fèi)的時間最多。最后,在調(diào)試個部分電路正常之后,最后檢查遙控距離和紅外管的角度調(diào)節(jié)時遇到些問題。剛開始的遙控距離僅僅有100毫米左

27、右,并且遙控角度有很大的限制。在經(jīng)過不斷的對角試之后,更換了LED發(fā)射電路的參數(shù)和紅外解調(diào)的增益參數(shù),最后達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。6.調(diào)試結(jié)果分析6.1控制信號電路的調(diào)試結(jié)果控制信號電路輸出,該電路是由NE555添加電阻電容組成的矩形波產(chǎn)生器,故其理論輸出應(yīng)該是一定頻率的矩形波。如圖6.1所示,實(shí)際輸出與理論相符。 圖6.1按鍵編碼電路輸出波形6.2載波電路的調(diào)試結(jié)果載波電路輸出波形,載波振蕩電路的功能是提供功率支持,故其頻率相對于控制信號要大的多。實(shí)驗(yàn)設(shè)定的是大約42KHZ,如圖6.2所示,輸出波形基本滿足。經(jīng)過NE555載波之后的波形如圖6.3所示,是標(biāo)準(zhǔn)的已調(diào)制電路,與理論分析相符。 圖6.2N

28、E555載波信號波形 圖6.3原信號載波后的波形6.3解調(diào)電路的調(diào)試結(jié)果解調(diào)電路輸出波形,根據(jù)理論分析,本電路解調(diào)之后的波形應(yīng)該是控制信號的波形,即NE555構(gòu)成的2KHZ的振蕩信號。如圖6.4所示,與理論相符。 圖6.4解調(diào)電路輸出波形6.4電平轉(zhuǎn)換脈沖電路的調(diào)試結(jié)果電平轉(zhuǎn)換脈沖電路輸出波形,該電路的主要功能是把解調(diào)之后的電平變化信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號。上面的第一幅圖像顯示的分別是在反射工作時解調(diào)之后的信號(矩形波與其中一個脈沖輸出,但是由于時間關(guān)系,無法顯示該脈沖的全部變化。下一幅圖像顯示的是兩個脈沖輸出,仍然由于時間原因無法顯示全部變化。但是在實(shí)際調(diào)試中,出現(xiàn)的波形與理論一致。 圖6.5電平

29、轉(zhuǎn)換脈沖電路6.5電磁閥電路調(diào)試分析電磁閥兩個輸入端,在正常情況下,兩個端口都是低電平。當(dāng)一個輸入端為高電平,第二個輸入端為低電平,電磁閥打開;當(dāng)?shù)诙€輸入端為高電平,第一個輸入端為低電平,電磁閥關(guān)閉。該雙穩(wěn)態(tài)電磁水閥是一種用脈沖電流驅(qū)動的電磁閥,有兩根輸入線,一個正脈沖電流驅(qū)動電磁閥開(其余正脈沖無效,一個負(fù)脈沖電流驅(qū)動電磁閥關(guān)(其余負(fù)脈沖無效,驅(qū)動脈沖幅度為10V-12V,驅(qū)動脈沖寬度=0.3±0.1S,驅(qū)動功率=10W,保持期間不需要任何電源驅(qū)動。經(jīng)測試,經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)的信號完全可以驅(qū)動此電磁閥的正常工作。7.元器件清單C om m entD escr i pt i on D es

30、i gnat or F o o t p r i n t Li bR ef Q uant i t y0.1uF C apaci t or C1, C4C A P2 0.01uF C apaci t or C2, C5, C6C A P30.01u C apaci t or C3C A P1C ap2C apaci t or C7, C8C A P R5-4X5C ap22 1u C apaci t or C9, C11, C14C A P3 10u C apaci t or C10C A P1 330p C apaci t or C12C A P1 3.3u C apaci t or C13C

31、A P1 S E303D1LE D1 I N4148D i ode D2, D3, D4D I O D E_13 P H302D5LE D_11 M O T O R M G1M O T O R A C1 N E555N1, N2N E555_12 S8050N P N T r a n si st o r Q1, Q2, Q3, Q6, Q7N P N15 2S D882N P N T r a n si st o r Q4, Q5, Q8, Q9N P N14 1.2K R1, R8R E S2_12 51R2R E S2_11 36K R3R E S2_11 2K R4R E S2_11 1.

32、3K R5, R16, R17R E S2_13 1.8K R6R E S2_11 820k R7, R15R E S2_12 5.1K R9, R13R E S2_12 22K R10R E S2_11 50K R11R E S2_11 200K R12R E S2_11 10R14R E S2_11 C D4011N A N D G at e U1, U3N A N D2 C X20106U2C X201061 C D4069I n v e r t e r U4, U5, U6, U7, U9N O T5 C D4011N A N D G at e U8N A N D18.總電路原理圖 蔡界光：光電自動水龍頭 9.設(shè)計(jì)小結(jié) 9.1 收獲體會 本次任務(wù)是光電多通道遙控開關(guān)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)主要分為兩個步驟：第一：資料查閱， 該設(shè)計(jì)用了 1 周的時間， 主要是進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)方案選擇、 邏輯電路的選取和相關(guān)芯片的 數(shù)據(jù)手冊，這個過程是為后面電路的制作做好準(zhǔn)備，打下基礎(chǔ)。第二：電路連接和調(diào)試， 該設(shè)計(jì)在光電多路開關(guān)的基礎(chǔ)上，緊緊花了兩三天的時間，對理論進(jìn)行驗(yàn)證，信號進(jìn)行調(diào) 試，完成了水龍頭的設(shè)計(jì)要求。