红外自动洗手器 .doc
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1、第一章 系统的基本组成1.1 系统组成方框图红外线自动控制水龙头整个控制过程分5个模块。系统组成方框图(见图1-1)。多谐振荡器条幅红外光 红外接收电压放大音频译码电磁阀动作 图1-1 系统组成方框图1.2 水龙头的构成及红外传感器控制水龙头采用了反射式红外传感器。红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外接收管来完成。当有物体靠近时,一部份红外光被发射到接收管。反射式红外传感器(见图1-2)。图1-2 反射式红外传感器红外水龙头控制过程是,当人或物体接近自动水龙头时,红外发射光电管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管。接收光电管接收到的反射光信号自动转换为电信号,经过后续电路进一步放
2、大、整形、译码,最后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。当人手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。驱动电路断电电磁阀电源。第二章 系统的工作原理2.1 红外线水龙头控制电路系统的组成红外线水龙头控制电路包括发射电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谐振荡器和红外发射二极管;接收电路包括红外接收管D1和D2,运算放大器(LM741).音频译码器(LM567).继电器K.电源电路等组成。红外线水龙头控制电路工作原理如下图2.2 红外线水龙头控制电路工作原理工作原理:发射电路中,多谐振荡器由IC(555)和R0.R1和C7等组成。其振荡频率为f=1.44/(R0+2R1)C7,图中所
3、示的参数对应频率为40KHZ,振荡输出信号驱动TLN104型的LED1LED3工作,从而产生红外脉冲调制波。接收电路中红外接受头D1.D2与发射中的发射管相匹配,采用TLN104型。红外脉冲调制经D1.D2接收管转换成电信号,经C1藕合至LM741,再经C2输入到LM567的第3管脚,经识别译码,使得中心频率f=1/1.1R6C3与红外调制频率40KHZ一致,使第8管脚输出为低电平,又经反相后,驱动VT2导通,继电器因控制有信号触发而有交流输出。当有人洗手将红外光束遮挡时,相应的D1.D2因接收到光信号而进行光电转换,从而使LM567因有信号输入而在第8脚输出为低点平,经反相VT2导通,继电器
4、吸合,交流电压被接通,从而使水龙头的电池阀动作,水源打开。第三章 单元电路的设计3.1 +5v的稳压电源的设计电路为输出电压+5V,输出电流1.5A稳压电源。它的电压变压器B,桥式整流电路D1D4,滤波电容C1.C3,防止自激电路C2、C3和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便的搭成。200v交流电通过电源变压器变换成交流低压,再经过桥式整流电路D1D4 和滤波电容C1的整流和滤波,在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形式一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出
5、端产生精度高,稳定性好的直流输出电压。稳压电源电路(见图3-1)。 图3-1 稳压电源电路3.2 红外接受控制电路的设计:本电路是用小型一体化红外接收/解调块接受头SFM506-38和锁相环电路。它具有体积小,无需外部元件、抗光电干扰性能好,接受角度宽、功耗低、灵敏度高等优点。LM567、开关放大电路VT9013、固态继电器TAC08、电磁阀构成控制电路(见图4-2)。SFM506-38内部方框图(见图3-2)。图3-2LM567是1片锁相环音频解码电路,采用8脚双列直插塑封,3脚为信号输入端,其工作频率由5、6脚上的阻容元件决定,8脚为逻辑输出端。IC2与R7、C12组成振荡器,R7、C12
6、决定IC2内部压控振荡器的中心频率,LM567的3脚为信号端,8脚为逻辑输出端,该输出是1个集电极开路的晶体管输出,最大灌电流为100mA,LM567的工作电压为4759V,工作频率01Hz500kHz,静态工作电流为8mA。当无人洗手时,IC1接受到发射电路的红外脉冲经放大输出到IC2的3脚后,IC2的8脚就会输出低电平,三极管VT1截止,继电器K断电处于释放状态,电磁阀Y不动作,水龙头无自来水放出。当手放到水龙头下时,IC1不能接受红外线,IC2的3脚无信号输入,8脚输出高电平,使得VT1导通,继电器K吸合,使其常开触点闭合,接通电磁阀Y的220VAC,Y开始动作,使水龙头放出自来水,同时
7、LED发出绿光,指示水龙头正工作于放水状态。洗涤完毕,手离开水龙头后,停止放水。SFM506-38地内部原理图(见图3-3)。图3-33.3 振荡器电路的设计 振荡电路是一种不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。 工作波形 电路图图3-4 由定时器构成的多谐振荡器由于555内部比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,这时振荡频率受电源的温度变化的影响较小。故只需通过调节R1的阻值来改变f来使其为1Hz的秒脉冲信号,作为闸门信号。3.4 电压放大电路的设计电压放大电路采用LM741集成运算放大器。LM741是高性能内补偿运算放大器,功耗低,无
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