紅外水龍頭設(shè)計資料

1、本例介紹的自動水龍頭采用了紅外控制開關(guān)及電磁水閥，其特點是制作簡單、靈敏可靠、安裝方便、節(jié)水效果好。電路工作原理紅外自動水龍頭電路由紅外線反射開關(guān)A、功率開關(guān)集成電路、電磁水閥YV及電源變換電路等組成，如圖3-182所示。接通電源后，交流220V電壓經(jīng)電源變壓器T降壓、二極管VD2-VD5橋式整流及電容器C濾波后，產(chǎn)生約+l2V電壓供給水龍頭控制電路。平時，由于A內(nèi)部紅外發(fā)光二極管向外發(fā)射的調(diào)制紅外線 (頻率約為4OkHz)遇不到反射物體，所以，與其同向并排安裝的光敏晶體管接收不到紅外信號而處于截止?fàn)顟B(tài)，使A的輸出端 (OUT)處于低電平，IC的5腳無合適的控制電壓輸入，因而其內(nèi)部電子開關(guān) &

2、quot;斷開"被控電磁水閥不工作。當(dāng)有人洗手或用水時，接近水龍頭的手或盛水容器將紅外線反射回去一部分，被光敏晶體管接收并轉(zhuǎn)換成相同頻率的電信號，經(jīng)A內(nèi)部電路一系列放大、解調(diào)、整形、比較后，由A的OUT端輸出高電平信號，從而使IC第5腳通過分壓電阻器Rl、R2得到合適的控制電壓 (1.6V閥值電壓)，控制IC內(nèi)部電子開關(guān) 閉合"，使電磁水閥通電自動開閥放水。當(dāng)手或盛水容器離開水龍頭時，A內(nèi)部光敏晶體管失去紅外脈沖信號，電路又恢復(fù)到平時的待機狀態(tài)。 Rl和R2均選用1/8W碳膜電阻器。C選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。VDl-VD5均選用1N4001型硅整流二極管

3、。FU選用帶管座的250V、O.l5A熔斷器。IC選用TWH8778型功率開關(guān)集成電路。T選用3W、二次電壓為l2V的電源變壓器。電磁水閥可選用D-l2型電磁水閥或全自動洗衣機專用的l2V電磁水閥。A選用TXO5D型低功耗紅外反射開關(guān) (該器件是模塊化產(chǎn)品)，它內(nèi)部采用了低功耗器件和抗外界干擾電路，全部電路焊裝在尺寸為46.5mmx32mmxI7mm的塑料小盒內(nèi)。盒側(cè)面設(shè)有一個紅色發(fā)光二極管，用來指示開關(guān)工作狀態(tài) (平時熄滅，有反射物時發(fā)光);另有一調(diào)節(jié)孔，順時針調(diào)節(jié)反射監(jiān)測距離增大，逆時針調(diào)節(jié)反射監(jiān)測距離縮小，調(diào)節(jié)范圍一般在5-12Ocm。整個水龍頭控制電路與電磁水閥一起焊裝在體積相當(dāng)?shù)慕^緣

4、材料盒內(nèi)，可直接替代傳統(tǒng)的水龍頭。安裝時要注意做好防水工作，以免電路元件被水損壞。A的紅外線發(fā)射方向應(yīng)指向水龍頭下方。電磁水閥的進水口可直接擰在原來接水龍頭的螺紋口處。反復(fù)調(diào)節(jié)A上的靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，使人手接近水龍頭lOcm出水即可。抽于電磁閥工作時只有開或關(guān)兩種狀態(tài)，所以出水時水流量是固定不變的?？梢酝ㄟ^在出水口包一一層或兩層紗布來調(diào)節(jié)水流量。紅外自動水龍頭 二本例介紹一種紅外自動水龍頭開關(guān)電路。當(dāng)有人用手遮檔住紅外線時，水龍頭自動打開，手離開后，延遲兒秒鐘可自動關(guān)閉，使用非常方便。電路工作原理該紅外自動水龍頭電路由紅外線發(fā)射電路、紅外接收與信號放大電路、鎖相環(huán)頻率解碼電路、單穩(wěn)態(tài)延

5、時控制電路和電源電路等組成，如圖3-183所示。紅外發(fā)射電路由時基集成電路ICOl、紅外發(fā)光二極管VL、電源開關(guān)S、電阻器ROl-R03和電容器COl-C03組成。紅外接收與信號放大電路由紅外接收光敏二極管VDl、運算放大器rCl和有關(guān)外圍元件組成。鎖相環(huán)頻率解碼電路由IC2和外圍阻容元件組成。單穩(wěn)態(tài)延時控制電路由時基集成電路IC3、開關(guān)晶體管V、延時電容器C6、繼電器K、二極管VD2、電磁閥YV及有關(guān)外圍元件組成。電源電路由電源變壓器T、整流橋堆UR，三端集成穩(wěn)壓器IC4和濾波電容器C8、Cg等組成。接通開關(guān)S，由ICOl及其外圍阻容元件構(gòu)成的多諧振蕩器通電工作，驅(qū)動VL工作，將14kHz左

6、右的紅外調(diào)制信號發(fā)射出去。該紅外調(diào)制信號被VDl接收并轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)ICl運算放大，放大后的信號送人IC2進行選頻。當(dāng)加在IC2第3腳的外來信號頻率與IC2的振蕩頻率相同時，IC2的8腳輸出低電平，使V截止，IC3的2腳為高電位，3腳輸出低電平，繼電器K不工作，電磁水閥YV關(guān)閉。當(dāng)洗手或用器皿取水，手或物體將VL發(fā)出的紅外線遮擋住時，IC2的8腳將由低電平變?yōu)楦唠娖?，使晶體管V導(dǎo)通，lC3的2腳電位降低，3腳輸出高電平，繼電器K吸合，常開觸頭接通，電磁水閥YV通電將水龍頭打開。當(dāng)遮檔物離開后，電磁水閥YV延時工作一段時司后自動關(guān)羽。元器件選擇ROl-R03、Rl-RlO均選用1/4W碳膜電

7、阻器。RP選用密封式可變電阻器。COl、CO2、C3和C7選用滌綸電容器或獨石電容器;C03、Cl、C2、C4-C6、C8和C9均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。VDl選用與VL配套的紅外接收光敏二極管;VD2選用1N4007型硅整流二極管。VL選用SE303A型紅外線發(fā)光二極管。V選用Sg013型硅NPN晶體管。ICOl和IC3選用NE555型時基集成電路;ICl選用PA741型運算放大集成電路;IC2選用NE567型音頻鎖相環(huán)譯碼器集成電路。K選用6V直流繼電器。T選用3W、二次電壓為gV的電源變壓器。YV選用220V交流電磁水閥?；贓M78P156E的自動紅外控制水龍頭系統(tǒng)設(shè)計 摘自

8、： 中國水龍頭網(wǎng) 作者： 佚名 添加日期： 2008-7-3 閱讀次數(shù)： 305 摘要：EM78P156E是臺灣儀隆電子公司生產(chǎn)的CMOS型8位單片微控制器。它功耗低,速度快,資源豐富,且價格低廉?？捎糜诙喾N控制領(lǐng)域。文中介紹在EM78P156E控制下的紅外水龍頭的實際電路和設(shè)計思想,同時還給出了該自動紅外控制水龍頭的控制程序框圖。 關(guān)鍵詞：單片機 低功耗 控制 水龍頭 EM78P156E1 概述EM78P156E是臺灣義降電子公司采用CMOS技術(shù)制造的8位單片機,它具有低功耗、高速度等特點,其內(nèi)部含有看門狗、RAM、ROM、可編程計時/計數(shù)器、內(nèi)外部中斷、SLEEP模式及雙向三態(tài)I/O口,其

9、豐富的應(yīng)用資源和低廉的價格已使其在各個應(yīng)用領(lǐng)域取得了重大成功,如充電器,遙控器,語言復(fù)讀機,汽車防盜報警器,無繩電話等。筆者依據(jù)EM78P156E的特點設(shè)計了一個可應(yīng)用于紅外自動水龍頭產(chǎn)品的實用電路,并在試用后取得了良好效果。2 EM78P156E的特點圖1是EM78P156E的管腳圖,它的主要參數(shù)和特點如下：工作電壓：2.5V5.5V。工作頻率范圍：采用晶振時為：DC36MHz;采用RC振蕩器時為DC4MHz（5V）：低功耗：在5V/4MHz條件下的電流消耗為2mA,在SLEEP時為1A;具有OTP型,其程序存儲器為1k×13;具有多種振蕩形式,帶有SLEEP省電模式;內(nèi)含14個特

10、殊功能寄存器,含48×8bit內(nèi)部RAM;可由軟件控制雙向I/O口,以構(gòu)成上拉電阻、下拉電阻或集電極開路輸出。3 紅外水龍頭的工作原理及特點圖2為紅外水龍頭的工作原理圖。它是利用紅外發(fā)射電路和接收電路配合單片機來工作的。發(fā)射電路定時間歇發(fā)射發(fā)外脈沖,當(dāng)人要洗手時對紅外產(chǎn)生反射,從而使接收電路接收到紅外信號,再由單睡機控制電磁閥打開水龍頭出水,當(dāng)人手離開時,接收電路無法收到反射信號,單片機則控制電磁關(guān)閉水龍頭。為使這種家用或公共場合用的產(chǎn)品具有更高的安全性和可靠性,設(shè)計者普遍使用電池作為工作電源,因而對電路整機的功耗要求應(yīng)足夠的小,一般來講應(yīng)該從以下幾個方面來減少功耗：（1）為了便于電

11、磁閥的驅(qū)動,采用4節(jié)1.5V電池供電,CPU工作使用HT1033穩(wěn)壓輸出的3.3V電壓,以降低CPU的工作功耗。為防止在電池電壓降低后紅外水龍判斷的工作可靠性下降,該電路設(shè)計有電池電壓檢測電路,當(dāng)電池電壓降低到一定程序時,電路具有通過指示燈閃爍提醒用戶更換電池的功能。（2）圖3所示為電磁閥的控制電路,它通過兩個I/O控制腳電平的翻轉(zhuǎn)來對電磁閥進行開/關(guān)控制。電磁閥開關(guān)動作的控制脈沖寬度可選為30ms,隨著該脈沖寬度的增加,電路的功耗將會加大,但如果該脈沖太窄的話,一方面無法驅(qū)動電磁閥工作,另一方面還會使電池電壓下降從而電磁閥失控。因而應(yīng)采用軟件進行判斷補償：當(dāng)計數(shù)電磁閥開關(guān)次數(shù)達到一定數(shù)值時,

12、應(yīng)適當(dāng)增加電磁閥控制脈沖寬度,也可以根據(jù)使用次數(shù)逐級增加脈寬。這樣既能穩(wěn)定控制電磁閥又能合理分配使用能量。（3）圖4所示是該紅外水龍頭的發(fā)射/接收電路。發(fā)射電路中的穩(wěn)壓二極管起著穩(wěn)定發(fā)射距離的作用,它能保證電池電壓下降后發(fā)射距離保持穩(wěn)定。該發(fā)射電路以間歇方式工作,它每隔0.5秒發(fā)射一次脈寬為50s的窄脈沖。接收電路也采用間歇供電方式,在CPU做發(fā)射脈沖的時候打開接收電路的工作電源,然后檢測是否收到反射脈沖。檢測完畢后再關(guān)閉接收電源。（4）在設(shè)計CPU軟件時,由于EM78P156程序存儲器的容量為1k,因而可以將多種沖水功能程序放大同一片OTP芯片中,工作時再從I/O口管理判斷應(yīng)執(zhí)行的功能段。這

13、樣可以減少產(chǎn)品庫存,并提高利用率。WDT看門狗的打開信號可作為SLEEP工作模式的喚醒源,如果WDT的基本定時周期為18ms,那么,WDT看門狗應(yīng)在大約每隔0.56s時產(chǎn)生一次看門狗復(fù)位動作。另外,該紅外水龍頭還設(shè)計有連續(xù)出水一分鐘自動關(guān)閉電磁閥的功能。這是為在異物阻擋使單片機誤判斷時,不致于水流不停而設(shè)計的。圖5所示是該紅外水龍頭的軟件工作程序方框圖。紅外水龍頭該電路由以下幾部分組成: (1)紅外發(fā)射器 它是一個由555電路組成的多諧振蕩器,其振蕩頻率由RP1,R1,C1的數(shù)值決定,該電路的振蕩頻率為38kHz. (2)紅外接收電路 該電路由紅外接收管VD2和CX20106組成. (3)水閥

14、門控制電路 該電路由控制門F1,F2,驅(qū)動管VT1和繼電器K1組成. (4)電燈控制電路 該電路由控制門F3,F4,驅(qū)動管VT2和繼電器K2組成紅外線自動水龍頭控制器紅外線自動水龍頭控制器由發(fā)射器和接收、譯碼、控制幾部分組成。 555和R1、R2、C1等組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其振蕩頻率約40kHz，它驅(qū)動三支TLN104型紅外發(fā)射二極管，產(chǎn)生紅外脈沖調(diào)制波。 紅外接收頭采用兩支與TLNl04配套的TLP104接收管，將紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過IC2 放大后，加至IC3，IC3是鎖相環(huán)音頻譯碼器，調(diào)節(jié)RP1，使IC3的中心頻率與發(fā)射的調(diào)制頻率40KHz一致。當(dāng)有信號來時，LM567的8腳輸出低電平，VT1截止，交流固態(tài)繼電器IC4(SP110)因無控制信號觸發(fā)，交流輸出處于斷開狀態(tài)。而當(dāng)有人洗手將紅外光束遮擋時，LM567無信號輸入，8腳因R7的高電平偏置作用而呈高電平，VT1導(dǎo)通，IC4因控制端有一跳