红外线控制自动水龙头系统设计.doc

重庆文理学院课程设计（2010届） 题目：红外线控制自动水龙头系统设计论文作者： 指导教师：学科专业：学院名称： 重庆文理学院 二0一二年十一月目 录摘要第一章 红外控制水龙头总体设计方案 1.1 主要构成及原理1 1.2 总体电路图及设计原理2第二章 红外线控制水龙头单元设计方案 2.1 红外线发射电路3 2.2 红外线接收电路4 2.3 自来水开关电路5 2.4 稳压电源设计6参考文献附录摘 要随着经济的不断发展，人们对淡水的需求不断增加，不久的将来，淡水资源紧缺将成为世界各国普遍面临的严峻问题。据报道我国是一个水资源短缺的国家，若按人均水资源量计算，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的四分之一，世界排110位。 由于全自动感应水龙头有自动控制水龙头开闭的效果，它杜绝了水资源的浪费，避免了人们因为忘记关水龙头致使水白白流走的问题，伸手就来水，离开就关闭的功能，从而有效地节约用水60%以上，特别适合我国严重缺水的地区。目前全自动感应水龙头普遍应用在人流量密集的火车站、汽车站、飞机场、医院等公共场所伸手就来水，离开就关闭的功能，从而有效地节约用水60%以上，特别适合我国严重缺水的地区。目前全自动感应水龙头普遍应用在人流量密集的火车站、汽车站、飞机场、医院等公共场所。 在公共场所，由于人员流动性比较大，公共设施的卫生情况普遍比较恶劣，传统水龙头必须通过人手操作，很容易造成病菌的大规模传播，而它就避免了洗手后，再次触摸水龙头造成的细菌污染，开关水完全由感应器自动完成，无需接触水龙头，有效避免细菌及交叉感染。 全自动感应水龙头安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定。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，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，有着非常重要意义本文介绍的全自动感应水龙头基于红外线反射原理，由红外发射电路、红外接收放大电路、控制电路、电磁阀、电源等组成。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打开水源；反之则自动关闭水源。与传统供水设施相比，能够提高水资源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接触水龙头，避免了病菌的传播。系统电路设计简单实用，可以广泛用于商场、学校、办公大楼等人员密集场所。关键字：传感器；红外线；自动控制 第一章 红外线控制水龙头总体设计方案1.1 主要构成及原理 1.1.1 主要构成：红外自动水龙头开关控制电路是由红外线发射电路、红外线接收电路、自动水龙头开关电路和电源电路4部分构成的（如图：1.1.1所示）图1.1.1 红外线自动控制水龙头总体设计方案 1.1.2原理及功能：红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。红外线接收电路功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大，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，反射式光电传感器可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。我们设计的红外线控制自动水龙头就运用了它这个特点。光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。这种光电传感器的基本原理是，当人或有物体接近时，遮挡了红外光，光敏元件接收到光信号，从而进行光电转换，电磁阀作用，使水源打开。红外线控制自动水龙头的控制过程是：当人或物体靠近自动水龙头时，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大、整形、译码，最后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。自动水龙头开关电路的功能是利用电磁阀作为自动水龙头的开关，从而可以通过电信号对自来水进行控制。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。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，驱动电路断开电磁阀电源，从而关闭水源。 1.2 总体电路图及设计原理 1.2.1 原理简述：本设计方案采取555多谐振荡器产生38KHZ的方波来经过放大电路驱动红外发射管发射红外。接收部分采用两个三极管来对红外接受管接收到的信号进行放大，然后驱动继电器来控制电磁阀，进而控制电磁阀的开关。 1.2.2 原理设计图（见图：1.2.2） 图1.2.2 总体原理图第二章 红外线控制水龙头单元设计方案2.1 红外线发射电路 2.1.1 选择元器件：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，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。（如图：2.1.1） 图2.1.1 555多谐振荡器2.1.2 发射电路分析：红外线发射器是由LM555电路组成的多谐振荡器，其震荡频率由R1、R2、C1决定，我们可以通过调节R1、R2、C1的大小来调节出所需频率。由多谐振荡器产生的脉冲信号由3脚输出，通过红外线发射管SE303向外发射红外线，从而产生红外线信号。多谐振荡器通过改变R和C的参数即可改变震荡频率。（如图：2.1.2 ） 图2.1.2 发射电路原理图2.2 红外线接收电路 2.2.1 选择元器件：利用两个三极管采用图2.2.2的设计原理,采用直接将红外接受管的信号放大并输出驱动继电器的方案。 图2.2.2接收原理图 2.2.2 接收电路分析：红外线放大器由红外线接收器PH302和晶体管VT1、VT2组成的电压放大器。红外线接收器将接收到的信号通过C3耦合到放大电路的第一级，VT1与R7组成电压负反馈放大电器，由VT1放大后的信号通过C4耦合到VT2作为进一步放大。2.3 自来水开关电路 2.3.1 选择方案：接受电路控制继电器的开关，进而控制电磁阀的开关来控制水龙头的开关。 2.3.2 原理图：（如图：2.3.2） 图：2.3.2 开关电路原理图2.4稳压电源设计 2.4.1 电源分析：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VCC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端产生精度高，稳定性好的直流输出电压。 2.4.2 电路原理图：（如图：2.4.2） 图2.4.2 稳压电