紅外線自動(dòng)干手器課程設(shè)計(jì)

艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹綜述自動(dòng)干手機(jī)具有風(fēng)量大、噪音小、靈敏度高、使用方便、迅速和安生等的性能特點(diǎn)，在當(dāng)今，它是一個(gè)先進(jìn)和理想的衛(wèi)生清潔器具和設(shè)備。廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機(jī)場(chǎng)車站、體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)所的洗手間［1］。當(dāng)您洗手后，將雙手伸在自動(dòng)干手機(jī)的出風(fēng)口下，自動(dòng)干手機(jī)會(huì)自動(dòng)送出舒適的暖風(fēng)，迅速使您的雙手去濕變干，而當(dāng)您把手一離開自動(dòng)干手機(jī)風(fēng)口時(shí)它又自動(dòng)停風(fēng)關(guān)機(jī)，因而真正達(dá)到防止疾病交叉感染的要求。其工作原理只是采用一種紅外線控制的電子開關(guān)，當(dāng)有人手伸過來時(shí)，紅外線開關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開，人離開時(shí)又自動(dòng)將吹風(fēng)機(jī)關(guān)閉。成品的自動(dòng)干手器將紅外線控制開關(guān)和電熱吹風(fēng)機(jī)制作為一體，根據(jù)這個(gè)基本原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機(jī)，加裝一個(gè)紅外控制開關(guān)，就可組成一個(gè)自動(dòng)千手器，其效果與成品自動(dòng)干手機(jī)是一樣的。在手置于干手器下部時(shí)，由于手對(duì)紅外線的反射作用，接收電路中的光敏二極管將接收到的紅外線變成電信號(hào)，經(jīng)選頻放大器，其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形、濾波變成直流信號(hào)進(jìn)人比較器。比較器的門限電壓設(shè)置較高，其目的是提高電路的抗干擾能力。當(dāng)比較器的輸人電平超過門限電壓時(shí)，其輸出變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)555定時(shí)器開始定時(shí)，同時(shí)該定時(shí)器的3腳變?yōu)楦唠娖?，繼電器觸點(diǎn)吸合，接通電阻絲和風(fēng)機(jī)。繼電器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，當(dāng)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間結(jié)束后定時(shí)器的3腳變成低電平，繼電器觸電放開，切斷電阻絲和風(fēng)機(jī)，工作結(jié)束⑵。艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹1方案設(shè)計(jì)與分析方案設(shè)計(jì)一本設(shè)計(jì)方案的紅外線發(fā)射部分由光敏二極管，555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器與紅外線發(fā)射管組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)由從多諧振蕩器獲得的電信號(hào)進(jìn)行發(fā)射的功能；紅外線的接收部分由集成運(yùn)算放大電路和紅外線接收管構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)由光敏二極管發(fā)射的電信號(hào)進(jìn)行接收，放大，選頻的功能；由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路和交流固態(tài)繼電器作為該設(shè)計(jì)的延時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)控制電吹風(fēng)的工作與停止。圖1-1方案設(shè)計(jì)一框圖方案設(shè)計(jì)二采用BISS0001型紅外傳感信號(hào)專用處理集成電路與紅外線熱釋傳感器構(gòu)成紅外線觸發(fā)電路，它可以接收到人身體發(fā)射出的紅外線并通過專用的集成電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，用來觸發(fā)555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，單穩(wěn)態(tài)電路可以提供延時(shí)功能，使干手器實(shí)現(xiàn)工作一定時(shí)間后自動(dòng)停止的功能。SSR采用JCX-2F-DC5V型過零緊湊型固態(tài)繼電器，它體積小巧，可以直接插焊在印制電路板上⑶。

艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹圖1-2方案設(shè)計(jì)二原理圖方案分析方案一根據(jù)紅外線反射的原理工作，光敏二極管依靠反射回來的紅外線工作性能比較穩(wěn)定，控制電路制作中用到了多諧振蕩器與單穩(wěn)態(tài)電路，但是元件比較普通成本也不高。方案二根據(jù)紅外線熱釋開關(guān)實(shí)現(xiàn)工作要求，紅外線熱釋傳感器感應(yīng)外界紅外線變化工作，有可能對(duì)其他紅外熱源敏感，并且需要專用的芯片支持。二者的延時(shí)電路與電吹風(fēng)電路基本相同，方案一雖然電路相對(duì)復(fù)雜，但是其穩(wěn)定性與成本方面比較優(yōu)秀。方案二電路雖然簡(jiǎn)單，但是其穩(wěn)定性不高容易產(chǎn)生誤操作，并且成本控制的不好。出于實(shí)用與生產(chǎn)方面考慮我選擇電路相對(duì)復(fù)雜一些的方案一。艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理單元電路設(shè)計(jì)555定時(shí)器原理及參數(shù)分析圖2-1-1是555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個(gè)高精度電壓比較器A1、4,一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電三極管和三個(gè)5KQ電阻的分壓器而構(gòu)成。圖2-1-1555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端vss或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源V/雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5?16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3?18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：匯低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：RD是直接清零端。當(dāng)RD端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論正、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01RF電容接地，以防引入干擾。艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電［4］。555定時(shí)器的參數(shù)分析2 1.一在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A、A基準(zhǔn)電壓分別為2V,1V的情況1 2 3cc3cc下，555時(shí)基電路的功能表如表2-1-2示［4］。表2-1-2⑴ 555定時(shí)器的功能表清零端rd/發(fā)端D TH低觸發(fā)端TLQn+1放電管T功能0XX0導(dǎo)通直接清零1〉2V3CC>3VCC0導(dǎo)通置01<2V3CC<1V3CC1截止置11<2V3cc>3VccQn不變保持表2-1-2⑵ 555定時(shí)器的參數(shù)表參數(shù)量值電源電壓范圍4.5-18V靜態(tài)功耗""=15丫）120mW定時(shí)精度1%溫度系數(shù)0.03%每度電壓漂移0.03%每伏閾值電壓（Vcc=15V）9.8-10.2V觸發(fā)電壓（Vcc=15V）4.8-5.2V復(fù)位電壓<=0.4V輸出電流>=100mA

艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹紅外線發(fā)射電路設(shè)計(jì)+Vcc+Vcc紅外發(fā)射器以555芯片及紅外發(fā)射管構(gòu)成，555芯片連接成多諧振蕩器，為紅外線管提供振蕩脈沖，使其發(fā)射出紅外線。根據(jù)任務(wù)書要求要發(fā)射出1000赫茲的紅外線，那么多諧振蕩器的振蕩頻率便為1000赫茲。根據(jù)多諧振蕩器頻率公式（1-1），根據(jù)頻率f=1000赫茲，可以求出ri.R2C的值。即（2-1（2-1）(R+2R2)CIn2計(jì)算出R]=30KQ.R2=60KQ.C=0.0山F多諧振蕩器仿真電路分析由2.1.3數(shù)據(jù)可以得到構(gòu)成紅外線發(fā)射電路的多諧振蕩器的仿真電路模型及其波形圖，如圖2-1-4⑴和圖2-1-4⑵

艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹圖2-1-4⑴多諧振蕩器仿真電路模型圖2-1-4⑵多諧振蕩器仿真波形圖艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹延時(shí)裝置設(shè)計(jì)紅外線觸發(fā)信號(hào)位品ON5.n'Dc紅外線觸發(fā)信號(hào)位品ON5.n'Dc55￡utes-GTCIR圖2-1-5延時(shí)裝置延時(shí)裝置由555定時(shí)器組成得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成，當(dāng)受到紅外線信號(hào)出發(fā)后，將給繼電器一個(gè)高電平，繼電器通電吸合，將電吹風(fēng)電源接通吹出熱風(fēng)。這是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，其穩(wěn)態(tài)時(shí)間由R.C數(shù)值決定。根據(jù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器公式（2-2）可以求出R.C的值。t=RCInVcc"0=RCI3=1.1RC （2-2）w 2 nV—Vcc3cc根據(jù)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間定為15s，可以求出R=620kQ.C=22rF。2.1.6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器仿真電路分析由2.1.5數(shù)據(jù)可以得到構(gòu)成延時(shí)電路的單穩(wěn)態(tài)仿真電路模型及其波形圖，如圖2-1-6⑴和圖2-1-6⑵

艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹2-1-6⑴單穩(wěn)態(tài)仿真電路模型圖2-1-6⑵單穩(wěn)態(tài)電路仿真波形圖

艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹2.2整體電路設(shè)計(jì)單元電路的組合根據(jù)單元電路的設(shè)計(jì)，將各單元電路的獨(dú)立電源整合為一個(gè)12V電源，加入電路工作指示燈，并且加入了選頻網(wǎng)絡(luò)電路，對(duì)光敏二極管接收的紅外信號(hào)進(jìn)行放大、整形、濾波，使其變成標(biāo)準(zhǔn)的觸發(fā)脈沖信號(hào)⑸。由此得到紅外線自動(dòng)干手器整體設(shè)計(jì)電路圖2-2-1。jiJkuiTiL電吹風(fēng)UIRS-AAA^IMOlllLL 60k0hmIkOlTDijiJkuiTiL電吹風(fēng)UIRS-AAA^IMOlllLL 60k0hmIkOlTDi圖2-2-1整體設(shè)計(jì)電路工作原理紅外線發(fā)射器由SE303與紅外線發(fā)射管PH302組成。它是由555電路組成的多諧振蕩器，振蕩頻率1000赫茲。由多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率脈沖經(jīng)R3送到紅外發(fā)射管SE303向外發(fā)射。紅外線接收放大器由紅外線接收管PH302和電壓放大器組成，R6是其反饋偏置電阻。由紅外線接收管PH302將接收到的紅外反射信號(hào)變?yōu)殡娒}沖后，加至電壓放大器的輸入端，進(jìn)行脈沖幅度的放大。C、R組成微分電路，將施密特觸發(fā)器輸出的方波形成觸發(fā)脈沖，以便對(duì)后級(jí)電路可10艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹靠地觸發(fā)。開關(guān)控制電路由A2組成。A2與（、C6組成了脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，由"、耳形成的觸發(fā)脈沖觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在穩(wěn)態(tài)時(shí)，A2與的OUT腳輸出低電平，繼電器處于釋放狀態(tài)。當(dāng)其受到觸發(fā)后翻轉(zhuǎn)，OUT腳輸出高電平，繼電器通電吸合，將電吹風(fēng)機(jī)的電源接通，電吹風(fēng)機(jī)得電開始運(yùn)轉(zhuǎn)并吹出熱風(fēng)。這時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。其暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間由q和C6的數(shù)值決定，按電路中的數(shù)值，暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間約為15s。15s后暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路翻轉(zhuǎn)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。繼電器釋放將電吹風(fēng)機(jī)電源切斷，吹風(fēng)機(jī)停⑹。干手器的控制器應(yīng)安裝在洗手間的適當(dāng)位置，將紅外發(fā)射、接收頭置于控制器的下方。當(dāng)手伸向控制器的下方時(shí)，紅外發(fā)射頭發(fā)射的紅外信號(hào)被反射到接收頭，通過信號(hào)處理使電熱吹風(fēng)機(jī)開啟，15s后自動(dòng)關(guān)閉。如果想繼續(xù)開啟，可在停機(jī)后再次將手伸向控制器的下方⑺。由上述分析可知，整體設(shè)計(jì)電路是在對(duì)各單元電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合各單元電路的特點(diǎn)，加上適當(dāng)?shù)臑V波整流電路，電源電路以及指示電路，實(shí)現(xiàn)了整體電路的設(shè)計(jì)要求。11艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹總結(jié)本設(shè)計(jì)主要以555定時(shí)器為核心，通過555定時(shí)器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)光敏二極管產(chǎn)生紅外線發(fā)射信號(hào)，紅外線接收電路的光敏二極管接受到信號(hào)后，將接收信號(hào)放大，整流，濾波，通過555單穩(wěn)態(tài)電路，是風(fēng)機(jī)的短暫起停，暫穩(wěn)時(shí)間為15秒，達(dá)到自動(dòng)控制功能。本設(shè)計(jì)不僅反應(yīng)速度較快而且頻率低，功耗小。制作價(jià)格比較便宜，特別適合家庭使用。并且實(shí)現(xiàn)了預(yù)期要求的任務(wù)指標(biāo)：技術(shù)要求 實(shí)際性能電路能夠通過感應(yīng)裝置，在人們需要干實(shí)現(xiàn)手時(shí)，自動(dòng)打開加熱和吹風(fēng)裝置電路在打開加熱和吹風(fēng)裝置一段時(shí)間在實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上我們能夠讓系統(tǒng)反應(yīng)靈后，自動(dòng)關(guān)斷開關(guān) 敏度達(dá)到很高電路能夠調(diào)解加熱和吹風(fēng)裝置開關(guān)打開在實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上我們能夠隨意設(shè)置延時(shí)

的時(shí)間 時(shí)間本設(shè)計(jì)的不足之處：由于時(shí)間倉促，加之自己的知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)的過程中有許多沒有照顧到的地方，紅外線接收的選頻網(wǎng)絡(luò)電路對(duì)信號(hào)的整形、濾波不是很完美，有些參數(shù)的選定沒有達(dá)到最佳的效果。有些電路圖輸入得也不夠規(guī)范，這些問題和毛病會(huì)在以后的設(shè)計(jì)過程中加以克服。12艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹課程設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過一周的時(shí)間，通過上網(wǎng)查找資料，與同學(xué)互相探討，結(jié)合自己在課堂上所學(xué)的知識(shí)，完成了本設(shè)計(jì)。通過本設(shè)計(jì)，不僅對(duì)在課堂上所學(xué)的東西加以了鞏固和擴(kuò)展，而且把自己所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合到了實(shí)踐當(dāng)中，學(xué)到了許許多多從書本上學(xué)不到的東西。學(xué)到了很多關(guān)于元器件，ElectronicsWorkbench軟件的使用以及查閱相關(guān)資料的方法。也使我的信心倍增，更重要的是使我有了質(zhì)的提高。在以后面對(duì)困難都能夠勇于向前。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，更深刻的體會(huì)到了555定時(shí)器在生活中各個(gè)方面的應(yīng)用，更加認(rèn)識(shí)到了運(yùn)算放大電路用法之靈活，功能之強(qiáng)大，還有光敏二極管，三極管，繼電器等常用元器件在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用。這些都為以后電子技術(shù)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)，為日后學(xué)習(xí)其他專業(yè)課奠定了實(shí)踐基石。13艾克干手器紅外線自動(dòng)干手器介紹參考文獻(xiàn)[1]楊旭東，劉行景，楊興瑤.使用電子電路精選[M].北