简易红外线自动洗手装置.doc

传感器课程设计报告书课题名称简易红外线自动洗手装置姓 名学 号院、系、部专 业指导教师2013年 1 月 3 日5 简易红外线自动洗手装置一、设计目的利用红外传感器配合NE555（时基集成电路）制作一个简单的可以实现自动洗手装置，出水由电磁阀控制。当人手伸到红外线传感器前方时，红外线感应头对信号处理，之后输出低电平，经过NE555后，KA线圈得电工作，常开触头闭合，放水洗手；当人离开后，经延时电路23S后，KA自动关闭，实现自动洗手且节水功能。二、设计要求1实现基本功能，画出设计电路图；2完成3000字设计报告；3（1）主控电路由NE555集成块为主构成，其前端为红外线传感器，但市场上种类繁多，（2）当人手伸到红外线传感器前方时，红外线感应头对信号处理，之后输出低电平，经过NE555后，KA线圈得电工作，常开触头闭合，放水洗手。（3）当人离开后，经延时电路23S后，KA自动关闭，实现自动洗手且节水功能。三、硬件电路设计 3.1硬件设计结构框图 本设计由感应部分、延时部分、动作部分三部分组成。硬件电路结构框图如图3-1所示。图3-1 硬件电路结构框图 3.2感应部分感应部分由电阻器R1、R2,电容器C1、C2、二极管VD、热释电红外传感器集成电路IC1组成。其中IC1的型号为热释电红外传感器P228。其中IC1各引脚功能分别为:电源供电端(内部开关管D极，DRAIN)、信号输出端(内部开关管S极，SOURCE)、接地端(GROUND)。参数：工作电压范围为315V，工作波长:通常为7.514 m，源极电压:通常为0.41.1V，R=47k，输出信号电压通常大于2.0V，检测距离约为610m，工作温度范围1040。故IC1选用型号为P228集成电路。工作原理：人体或者体积较大的动物都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10m左右的红外线，当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，人体发射的10m左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源(热释电元件)上，红外感应源在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡。3.3延时部分动作部分由NE555时基集成电路组成。（1）概述NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉波信号。（2）特点只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑开关配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 (3)NE555内部电路和引脚图如图3-2（a）、3-2（b）所示。图3-2（a）内部电路 图3-2（b）引脚图3.4动作部分动作部分由电磁线圈KA、二极管VD及电磁阀DNF组成。结构图如图3-3所示：图3-3 动作部分电路图 3.5 总体设计原理图将感应部分、延时部分、动作部分综合起来，总体设计原理如图3-4所示。 图3-4 总体设计原理图总体设计原理：电路中有直接提供的12V直流电源；红外检测控制电路由电阻器R1、R2,电容器C1、C2、二极管VD、热释电红外传感器集成电路IC1和NE555型时基集成电路组成；控制执行电路由电磁水阀线圈及电磁水阀水龙头组成。在没有红外感应时，IC1输出低电平，KA处于断电状态。当人手伸到红外线传感器前方时，红外线传感器感应到人手信号后，红外感应头对该信号进行处理，之后输出低电平，该信号加到NE555的2脚和6脚，3脚输出电平翻转为高电平。该信号使KA继电器线圈得电工作，其常开触点闭合，使电磁阀得电工作，放水洗手。当人手离开水龙头后，经延时电路延时2-3s后，IC1的3脚输出状态又翻转为低电平，KA断电水阀自动关闭。当在定时时间未结束时，而人体离开IC1一定距离时，则IC1的输出端变为低电平,KA断电停止工作。元器件参数：R1为200K电阻，R2为100K电阻；C1为10F电容，C2为0.01F电容；VD选用二极管；DCF为电磁水阀水龙头；KA为电磁水阀线圈，KA1为电磁水阀对应的常开触点。延迟时间：T=RC=3s。 四、仿真电路 当没有手放在传感器下方的时候相当于以下电路，即线圈不得电，电压表 读数为0V。其仿真电路如图4-1所示。图4-1 无感应时仿真电路 当有手放在传感器下方的时候相当于以下电路，即线圈得电，常开触头闭合，电压表读数为12V。其仿真电路如图4-2所示。图4-2 有感应时仿真电路五、总结与体会 优点：器件功耗小，隐蔽性与电磁水阀动作效果好，抗干扰电气隔离；缺点：容易受各种热源、光源干扰。人体红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。环境温度与人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。六、参考文献1