毕业论文-红外线控制自动水龙头

郑州职业技术学院毕业设计（论文）红外线控制自动水龙头系别：电气电子工程系学生姓名：专业班级：应用电子技术2班学号：指导教师：2012年1月30日郑州职业技术学院毕业设计（论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：2012年1月30日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州职业技术学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。保密□，在________年解密后适用本授权书.本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）毕业论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日郑州职业技术学院毕业设计（论文）摘要本文主要介绍用红外发射与接收电路设计自动水龙头的原理及方案。“节本降耗”是每个企业追求的目标。传统的水龙头、卫生间供水等设施，使用起来不是特别方便，而且很浪费，在这个基础上，本设计方案响应国家号召“节本降耗”的精神，设计了自动供水电路，电路设计简单，使用方便，同时更利于节能，不但可以节约用水，而且还降低了公司内部成本，达到了“节本降耗”的目的。红外式自动水龙头由红外发射电路、红外接收放大电路、控制电路，电磁阀，电源组成，220VAC经变压器T降压，变为9VAC，再由整流、滤波、稳压，得到9VDC供给控制电路工作。自动水龙头接通电源，当手伸到水龙头下时，使水龙头放出自来水，洗涤完毕，手离开水龙头后，停止放水。关键词：传感器；红外线；自动控制郑州职业技术学院毕业设计（论文）目录独创性声明2毕业论文版权使用授权书2摘要31.绪论1.1概述(6)1.2国内外研究与应用现状(6)2.方案论证方案论证（7）3.设计原理3.1电源部分（8）3.1.1电源功能（8）3.1.2电源的组成（8）3.1.3原理图（10）3.1.4电路分析（10）3.2红外发射电路（11）3.2.1红外发射的功能及组成（11）3.2.2555电路的工作原理（11）3.3接收和放大电路（14）3.3.1光电传感器工作原理（14）3.3.2运算放大器分析（15）3.4控制电路（18）3.4.1控制电路的基本组成（18）3.4.2控制电路的电路图及分析（19）3.5电磁阀（21）3.5.1电磁阀的分类及其分析（21）3.5.2电磁阀的特点（22）3.6红外线水龙头原理图（23）4.电路的安装调试4.1电路的安装（25）4.2技术性能（26）4.3技术参数（27）4.4功能介绍（27）5.故障分析5.1常见故障分析（28）5.2感应水龙头的初期缺陷（29）5.3总体情况（29）致谢…………………………………………………………………..(30)参考文献………………………………………………………………(33)郑州职业技术学院毕业设计（论文）1绪论1.1概述随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。本装置具有安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定的有点。发出的二极管光为不可见光，当发出光被某一信号调制后，只有专门的解调电路才能收到。它可在强光下工作，给人们的生活带来了极大的方便，已成为人们日常生活中必不可少的必需品，其广泛用于家庭、商场、工厂、学校、餐厅等场所。而且大大地扩展了原先水龙头的功能。因此，研究红外线控制自动水龙头及其应用，有着非常重要的意义。本文设计的是一种以红外线自动控制的水龙头。采用了反射式红外传感器，这种传感器的发射与接收是一体化的。当人或事物靠近时，自动产生控制信号继电器动作，使电磁阀得电吸合从而自动放水。本设计方案满足了人们对物质的需求，又提高了科学性。以适应当今品种多批量小的电子市场的需求，大大提高了产品的市场竞争力。1.2国内外发展方向及现状随着红外技术的高速发展，红外焦平面阵列技术出现了，并且迅速得到发展。美、英、法、德、日、加拿大、以色列等西方发达国家都在竞相研制和生产先进的红外焦平面阵列摄像仪，其中美国在红外焦平面阵列传感器的发展水平方面处于遥遥领先地位，其焦平面阵列规模已达2048×2048元，已接近与可见光硅CCD摄像阵列的水平。日本在世界上最先实现了100万像元集成度的单片式红外焦平面阵列等种类产品推向市场，抢占商机，法国、荷兰、瑞典、英国、德国和意大利等在非制冷红外热摄像仪技术的发展方面，已显示出其处于前沿的竞争地位。此外，加拿大、以色列、韩国、澳大利亚、波兰、新加坡的一些公司和机构都在尽力郑州职业技术学院毕业设计（论文）发展先进红外焦平面阵列热摄像仪技术，竞争已遍及全球几大洲。近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也同西方同步。如目前已能生产面积小于30um21000×1000像素的探测器阵列，由于采用了基于锑化铟的新器件，目前已达到了分辨率小于0.01℃的温差，使对目标的识别达到更高的水平。2方案论证2.1本方案选用低功耗红外反射开关（A），功率开关集成电路（Ic）,及电源变换电路组成，红外反射开关向外发射调制红外线，与其同并排安排光敏晶体管来接收，红外信号控制功率开关集成电路进而驱动电磁水阀。本设计方案中红外反射开关是选用模块化产品，全部电路焊装于塑料小盒内，本方案特点是制作简单，安装可靠。2.2本方案选用多谐振荡器，由红外发射管向外发射红外信号，该信号被接收并转换为电信号，经信号放大电路放大送入译码器，对其信号进行判断，来控制集成电路是否工作，进而判断继电器是否工作。本方案和方案一比较，方案一由反射开关（A）和功率开关集成电路（Ic）组成，多为成品，水龙头控制电路与电磁阀一起装在盒子里，便制作，而本方案多采用集成电路，虽制作复杂，但其稳定性能好，远远大于方案一，而且抗外界干扰比方案一强，节水效果也比较好，所以选用本方案。下面是具体的设计思路、原理、结构组成以及元件选用。3设计原理红外线控制水龙头由路由红外线发射电路，红外线接受与信号放大电路，锁相环频率解码电路，单稳态延时控制电路和电源电路等组成。接通开关SA，由ICO1及其外围阻容元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动VL工作，郑州职业技术学院毕业设计（论文）将14KHz左右的红外线调制信号发射出去。该红外线调制信号被VL接受并转换成电信号，再经IC1运算放大，放大后的信号送入IC2进行选频。当加在IC23脚的外来信号频率与IC2的振荡频率相同时，IC2的8脚输出低电平，使VL截止，IC3的2脚为高电平，3脚输出低电平，继电器K不工作，电磁阀YV关闭。当洗手或用器皿取水，手或物体将VL发出的红外线遮挡住时，IC2的8脚将由低电平变为高电平，使晶体管VT导通，IC3的2脚电位降低，3脚输出高电平，继电器K吸合，常开触点接触，电磁阀YV通电将水龙头打开。当遮挡物离开后，电磁阀YV延时工作一段时间后自动关闭。电源变压器T，整流桥堆UR，三端集成稳压器IC4和滤波电容C8，C9等组成电源电路。3.1电源部分3.1.1电源功能为各元器件的正常工作提供直流电源。根据设计要求组成电路的主要部分有555够成的多谐振荡器，其工作电压为4.5V—18V，放大电路与红外发射管相配套光敏二极管PH302接收，其工作电压为3V—18V，阀门开关控制电路是由NE567音频译码器和晶体管组成，其工作电压为4.5V—17V，电磁阀9V—12V，由此可知，电源电压应为9V使电路正常工作。3.1.2电源的组成由变压器，整流桥，滤波器，稳压器组成。变压器把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流器把低压交流电变为直流电；整流后的直流电中仍会含有交流成分，可以通过滤波电路将交流成分滤除；经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。1、电源变压器变压器的作用是将220V50Hz交流电变成整流滤波所需的交流电压。本设计需要把220V交流电变为9V交流电，变压器匝数比n=原边匝数/副边匝数≈25。2、整流滤波电路整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压。整流通常有半波整流和全波整流。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。郑州职业技术学院毕业设计（论文）3、稳压电路经整流滤波输出的电压通常是不稳定的，不能直接对系统供电，因此需要经过稳压电路将电压稳定到单片机系统所需的要求。对任何稳压电路都应从两个方面考察其稳压特性，一是设电网电压波动，研究起输出电压是否稳定；二是设负载变化，研究其输出电压是否稳定。直流稳压电路分为串联型稳压电路和开关型稳压电路，本设计采用串联型稳压电路。稳压器一般包括单管稳压器和集成稳压器。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器4、稳压电源技术指标稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电流及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、波纹电压及温度系数等。5、对稳压电源的性能，主要有以下四个方面的要求：a、稳定性好当输入电压Usr(整流、滤波输出电压)在规定范围内变动时，输出电压Usc的变化一般要求很小。由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，长用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为10-2～10-4。b、输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压Usr应基本保持不变，其这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又称等效内阻）用rn表示，他等于输出电压变化量和负载电流变化量之比rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力,rn越小，则Ifz变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1Ω，甚至0.01Ω。c、电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温郑州职业技术学院毕业设计（论文）度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示。d、输出电压纹波小所谓纹波电压，是指输出电压中50Hz或100Hz的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。3.1.3原理图图3-1电源原理图3.1.4电路分析220V的交流电压经过变压器变压，整流桥UR整流，及滤波器滤波，输出给稳压器。稳压器CW317输出电压为1.25—37V，输出电流可达1.5A的可调集成三端正输出电压集成稳压器，基准电压1.25V在输出端3和调整端1之间决定输出电压只能从1.25V开始往上调节，Uo=1.25（1+RW/R1），取R1=240n，故RW选4.7Kn精密可调电位器，在空载下，电阻R1不能选过大，R1=100—200n,集成稳压器输出端可不加电容也可正常工作，但当空载为容性，在500—5000PF，集成稳压内部放大器是1：1比例反馈，引起电压自激振荡，在输出端上接电容C8，C9为滤波电容。郑州职业技术学院毕业设计（论文）整流二极管选用+N4001，参数为U》50V，I=1A，满足U》2V2，I》Imax条件。3.2红外发射电路3.2.1红外发射的功能及组成555组成的多谐振荡电路驱动红外发射管向外发射红外线。由555时基集成电路，SE303A，红外发光二极管，电源开关S，电阻器R01—R03和电容器CO1—CO3组成的电路。接通SA，