红外自动水龙头控制电路设计

电子技术课程设计报告自动水龙头控制电路学院：电气与信息工程学院专业班级：自动化10102班学号：2010160102..姓名：指导老师：李建英时间：2012年6月8日湖南文理学院电子技术课程设计报告1目录摘要··················································2第一章引言···········································3第二章控制电路的基本组成·····························42.1红外自动水龙头控制电路的组成·······················42.2控制电路原理方框图·································42.3反射式红外传感控制及原理···························4第三章各模块单元电路的设计··························53.1红外线发射电路的设计及原理·························53.2红外线接收电路的设计································73.3滤波整流电路的设计与变压器··························73.4灵敏度调节电路的设计································83.5电磁阀控制电路······································8第四章红外自动水龙头控制电路元件的使用及介绍·········94.1控制电路的元件选择使用······························94.2电路中使用到的元件介绍······························9第五章设计心得及体会··································11第六章设计结论········································11致谢··················································12附（红外自动控制电路图）·······························13湖南文理学院电子技术课程设计报告2摘要水是生命的源泉，人类对于水资源的需求日益加剧，可淡水资源在我们的日常生活、工业生产、农业生产、科技领域等各方面都不可或缺。然而淡水资源的有限与人类对水的日益需求增加的这一矛盾日趋严重。因此，在社会矛盾突出的现代，我们应大力提倡节约用水，走可持续发展道路。为了响应国家的号召，建设“资源节约型”社会，结合所学的专业知识，为此设计一个自动水龙头控制电路。针对节约用水问题，特开发一种既能节水，又操作简单方便，实用性强的自动水龙头方案。设计自动供水电路不但可以节约有限的水资源，还可以降低公司内部的成本，达到资源节约的目的。本设计介绍了红外发射电路、红外接收电路、滤波整流电路、灵敏度调节电路、以及电磁阀控制电路，从而达到控制水龙头的自动开启和关闭的目的。由于所学知识有限，在设计过程中有不恰当之处，望老师予以指教。【关键词】：资源节约可持续发展红外装置滤波整流灵敏调节电磁阀控制自动关闭Wateristhesourceoflife,humanbeingsforthedemandofwaterresourcesisincreasing,butfreshwaterresourceinourdailylife,industrialproduction,agriculturalproduction,scienceandtechnologyetcareindispensable.However,freshwaterresourceislimitedandhumanwaterhasincreaseddemandforthiscontradictionisbecomingmoreandmoreserious.Therefore,inthemodernsocietyiscontradictoryandoutstanding,weshouldvigorouslypromotewaterconservation,andtaketheroadofsustainabledevelopment.Inordertorespondtothecallofthecountry,buildresourceismanagingmodelsociety,theintegrationofprofessionalknowledge,forthedesignofanautomaticfaucetcontrolcircuit.Foreconomizingwater,especiallythedevelopmentofacansavewater,andtheoperationissimpleandconvenient,practicalautomaticfaucetscheme.Designofautomaticwatersupplycircuitnotonlycansavethelimitedwaterresources,alsocanreducethecostofinternalresources,toachievethepurposeofsaving.Thisarticleintroducesthedesignofaninfraredemittingcircuit,aninfraredreceivingcircuit,filtercircuit,thesensitivityadjustingcircuit,andanelectromagneticvalvecontrolcircuit,soastocontrolwatertapautomaticallyopenandcloseto.Becauseknowledgeislimited,inthedesignprocessisinappropriate,hopetheteachergiveadvice.[Keywords]:resourceconservationsustainabledevelopmentofinfrareddevicefilterrectifierSensitiveregulatingelectromagneticvalvecontrolautomaticclosing湖南文理学院电子技术课程设计报告3第一章引言本论文设计的自动水龙头控制电路，实质是采用红外线控制装置。采用的是反射式红外传感器，这种传感器是集红外线发射与接收于一体的。当有人靠近水龙头时，使得红外线反射到接收电路，自动产生控制信号，使得电磁阀吸合放水，以一定的流速供水。当人离开水龙头后，水龙头自动关闭。红外线控制电路安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强、使用寿命长、发出的光均匀稳定。红外线即发光二级管发出的光，为不可见光。它可以在强光下工作，给人类生活带来了极大便利。红外自动水龙头不但可以防止因疏忽忘关水龙头而造成水资源的浪费，而且还可避免传染病的传播与扩散。可广泛应用于公共场所（医院、学校、火车站等）的洗手间等地。既节约用水、又方便、安全、卫生。因此设计红外自动水龙头控制电路有着实际操作意义和现实作用。（注：红外线自动水龙头控制电路以下简称为控制电路）湖南文理学院电子技术课程设计报告4第二章控制电路的基本组成2.1红外自动水龙头控制电路的组成该控制电路由红外线发射电路、红外线接收电路、滤波整流电路、灵敏度调节电路、以及电磁阀控制电路组成。2.2控制电路原理方框图2.3反射式红外传感控制及原理红外线水龙头控制过程的原理是：实质是红外线传感器的控制。光电传感器的基本转换原理是将被测量转换为光信号的变化，然后通过光电元件将光信号转化为电信号的变化输出。常用的光电传感器是采用发光二极管作为光源，光源经过透镜聚焦于空间某一点。如果该点有障碍物时，光就照不到光敏二极管上，电路处于偏置状态。PN结截止，反向电流很小。当没有障碍物时，光照到光敏二极管上时PN结附近产生电子-空穴对。并在外电场和内电场的共同作用下，漂移过PN结，产生光电流。此时，光电流与光照强度成正比，光敏二极管处于导通状态。当人手或物体接近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外线经人或物体发射到红外光电接收管。接收光电管接收到的发射光信号自动转化为电信号，经过后续电路进一步放大、整形、译码、最后驱动电路控制电磁阀动作打开水阀放水。当人或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号，驱动电路断电，关闭电磁阀电源，使水阀恢复到等待状态。红外发射电路变压器滤波整流电路电磁阀控制电路红外接收电路湖南文理学院电子技术课程设计报告5第三章各模块单元电路的设计3.1红外线发射电路的设计图及原理（左图为工作波形）IC1的型号为CA7555,是一块时基集成电路，由该IC构成了红外发射电路。该电路是一个多谐振荡器，振荡频率为f=1|1.1x（Rp1+R1+R2）xC1，调整Rp1的电阻值，可使发射电路的振荡频率f=38KHZ。该振荡频率的信号从IC1的3脚输出后，由红外发射二极管LED1向外辐射红外光。R3是红外发射二极管LED1的限流保持电阻。振荡电路是一种不需要外接输入信号就能将直流转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流量输出的电路。由于555内部比较器灵敏度高，而且采用差分电路形式。湖南文理学院电子技术课程设计报告6此时，振荡频率受电源的温度影响较小。因此只需调节Rp1的阻值来改变频率f。3.2红外线接收电路IC2是一块红外线接受集成电路。其1脚外接红外接收二极管；2脚所接的C2、R4主要是用来设置IC2内前置放大器的频率特性和增益的。IC2的1、2脚内还没有一级自动偏置限制（ABLC）电路，其作用主要是用来防止强光的冲击干扰和提高对弱信号的放大能力；3脚所接的C3为检测电容，当其容量值变小时，检波输出脉冲的脉宽变动就大，极易造成遥控误动作。IC2的5脚与电源之间所接的R5为带通滤波器中心频率f0的设置电阻；6脚与地之间所接的C4为内部整形电路的积分电容。当其容量值变大时，不但抗外部噪声干扰能力下降，而且输出脉冲的低电平持续时间也将增加，由此也会造成遥控失灵。湖南文理学院电子技术课程设计报告73.3滤波整流电路的设计与变压器IC4、VD2~VD5、T、C7、C6共同构成了控制电路的直流电压产生电路，220V交流电压经T变压器从次级输出9V交流电压。该电压经整流、滤波、稳压，得到的5V电压提供给控制电路。该电路为红外发射电路、接收电路提供了稳定的直流电压。因此该电路也可称为“+5V稳压电源电路”。3.4灵敏度调节电路的设计Rp2是一只可变电阻，调节其阻值，可改变IC27脚上的电位及VT1的导通状态。正常时，调整Rp2的阻值，7脚上的电压值为4.6V，VT1处于微饱和湖南文理学院电子技术课程设计报告8导通状态，此时，电路灵敏度最佳。3.5电磁阀控制电路的设计红外遥控信号发射器的信号在无人洗手或接水时，IC2接收不到红外光而后级电路不会动作。当有人洗手或接水时，接近水龙头的手或盛水容器将红外反射回一部分，由红外接收管LED2接收并转化为相应的电信号。该信号通过IC2的1脚输入电阻（指IC内的等效输入电阻，其值约为45欧姆）形成了约40uV的电压信号，经前置放大、限幅放大、38kHz的带通滤波、峰值检波，使IC2的7脚输出的电压由高变低，使VD1、VT1相继导通，使LED1发光，并使VS1双向晶闸管导通，使电磁阀DF-1得电，打开放水。湖南文理学院电子技术课程设计报告9第四章红外自动水龙头控制电路元件的使用及介绍4.1控制电路的元件选择使用该红外自动水龙头控制电路用到的原件有光电传感器（红外发射器、红外接收器）、开关放大电路、光电耦合器、电磁阀、555集成芯片以及电阻、电容若干。4.2电路中使用到的元件介绍1．光电传感器是通过把光强度的变化转花成电信号的变化来实现控制的。一般情况下有