红外水龙头设计资料!.doc

红外自动水龙头一本例介绍的自动水龙头采用了红外控制开关及电磁水阀，其特点是制作简单、灵敏可靠、安装方便、节水效果好。电路工作原理红外自动水龙头电路由红外线反射开关A、功率开关集成电路、电磁水阀YV及电源变换电路等组成，如图3-182所示。接通电源后，交流220V电压经电源变压器T降压、二极管VD2-VD5桥式整流及电容器C滤波后，产生约+l2V电压供给水龙头控制电路。平时，由于A内部红外发光二极管向外发射的调制红外线 (频率约为4OkHz)遇不到反射物体，所以，与其同向并排安装的光敏晶体管接收不到红外信号而处于截止状态，使A的输出端 (OUT)处于低电平，IC的5脚无合适的控制电压输入，因而其内部电子开关 断开被控电磁水阀不工作。当有人洗手或用水时，接近水龙头的手或盛水容器将红外线反射回去一部分，被光敏晶体管接收并转换成相同频率的电信号，经A内部电路一系列放大、解调、整形、比较后，由A的OUT端输出高电平信号，从而使IC第5脚通过分压电阻器Rl、R2得到合适的控制电压 (1.6V阀值电压)，控制IC内部电子开关 闭合，使电磁水阀通电自动开阀放水。当手或盛水容器离开水龙头时，A内部光敏晶体管失去红外脉冲信号，电路又恢复到平时的待机状态。Rl和R2均选用1/8W碳膜电阻器。C选用耐压值为16V的铝电解电容器。VDl-VD5均选用1N4001型硅整流二极管。FU选用带管座的250V、O.l5A熔断器。IC选用TWH8778型功率开关集成电路。T选用3W、二次电压为l2V的电源变压器。电磁水阀可选用D-l2型电磁水阀或全自动洗衣机专用的l2V电磁水阀。A选用TXO5D型低功耗红外反射开关 (该器件是模块化产品)，它内部采用了低功耗器件和抗外界干扰电路，全部电路焊装在尺寸为46.5mmx32mmxI7mm的塑料小盒内。盒侧面设有一个红色发光二极管，用来指示开关工作状态 (平时熄灭，有反射物时发光);另有一调节孔，顺时针调节反射监测距离增大，逆时针调节反射监测距离缩小，调节范围一般在5-12Ocm。整个水龙头控制电路与电磁水阀一起焊装在体积相当的绝缘材料盒内，可直接替代传统的水龙头。安装时要注意做好防水工作，以免电路元件被水损坏。A的红外线发射方向应指向水龙头下方。电磁水阀的进水口可直接拧在原来接水龙头的螺纹口处。反复调节A上的灵敏度调节旋钮，使人手接近水龙头lOcm出水即可。抽于电磁阀工作时只有开或关两种状态，所以出水时水流量是固定不变的。可以通过在出水口包一一层或两层纱布来调节水流量。红外自动水龙头二本例介绍一种红外自动水龙头开关电路。当有人用手遮档住红外线时，水龙头自动打开，手离开后，延迟儿秒钟可自动关闭，使用非常方便。电路工作原理该红外自动水龙头电路由红外线发射电路、红外接收与信号放大电路、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，如图3-183所示。红外发射电路由时基集成电路ICOl、红外发光二极管VL、电源开关S、电阻器ROl-R03和电容器COl-C03组成。红外接收与信号放大电路由红外接收光敏二极管VDl、运算放大器rCl和有关外围元件组成。锁相环频率解码电路由IC2和外围阻容元件组成。单稳态延时控制电路由时基集成电路IC3、开关晶体管V、延时电容器C6、继电器K、二极管VD2、电磁阀YV及有关外围元件组成。电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR，三端集成稳压器IC4和滤波电容器C8、Cg等组成。接通开关S，由ICOl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，将14kHz左右的红外调制信号发射出去。该红外调制信号被VDl接收并转换为电信号，再经ICl运算放大，放大后的信号送人IC2进行选频。当加在IC2第3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V截止，IC3的2脚为高电位，3脚输出低电平，继电器K不工作，电磁水阀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V导通，lC3的2脚电位降低，3脚输出高电平，继电器K吸合，常开触头接通，电磁水阀YV通电将水龙头打开。当遮档物离开后，电磁水阀YV延时工作一段时司后自动关羽。元器件选择ROl-R03、Rl-RlO均选用1/4W碳膜电阻器。RP选用密封式可变电阻器。COl、CO2、C3和C7选用涤纶电容器或独石电容器;C03、Cl、C2、C4-C6、C8和C9均选用耐压值为16V的铝电解电容器。VDl选用与VL配套的红外接收光敏二极管;VD2选用1N4007型硅整流二极管。VL选用SE303A型红外线发光二极管。V选用Sg013型硅NPN晶体管。ICOl和IC3选用NE555型时基集成电路;ICl选用PA741型运算放大集成电路;IC2选用NE567型音频锁相环译码器集成电路。K选用6V直流继电器。T选用3W、二次电压为gV的电源变压器。YV选用220V交流电磁水阀。基于EM78P156E的自动红外控制水龙头系统设计 摘自： 中国水龙头网 作者： 佚名 添加日期： 2008-7-3 阅读次数： 305 摘要：EM78P156E是台湾仪隆电子公司生产的CMOS型8位单片微控制器。它功耗低,速度快,资源丰富,且价格低廉。可用于多种控制领域。文中介绍在EM78P156E控制下的红外水龙头的实际电路和设计思想,同时还给出了该自动红外控制水龙头的控制程序框图。 关键词：单片机 低功耗 控制 水龙头 EM78P156E1 概述EM78P156E是台湾义降电子公司采用CMOS技术制造的8位单片机,它具有低功耗、高速度等特点,其内部含有看门狗、RAM、ROM、可编程计时/计数器、内外部中断、SLEEP模式及双向三态I/O口,其丰富的应用资源和低廉的价格已使其在各个应用领域取得了重大成功,如充电器,遥控器,语言复读机,汽车防盗报警器,无绳电话等。笔者依据EM78P156E的特点设计了一个可应用于红外自动水龙头产品的实用电路,并在试用后取得了良好效果。2 EM78P156E的特点图1是EM78P156E的管脚图,它的主要参数和特点如下：工作电压：2.5V5.5V。工作频率范围：采用晶振时为：DC36MHz;采用RC振荡器时为DC4MHz（5V）：低功耗：在5V/4MHz条件下的电流消耗为2mA,在SLEEP时为1A;具有OTP型,其程序存储器为1k13;具有多种振荡形式,带有SLEEP省电模式;内含14个特殊功能寄存器,含488bit内部RAM;可由软件控制双向I/O口,以构成上拉电阻、下拉电阻或集电极开路输出。3 红外水龙头的工作原理及特点图2为红外水龙头的工作原理图。它是利用红外发射电路和接收电路配合单片机来工作的。发射电路定时间歇发射发外脉冲,当人要洗手时对红外产生反射,从而使接收电路接收到红外信号,再由单睡机控制电磁阀打开水龙头出水,当人手离开时,接收电路无法收到反射信号,单片机则控制电磁关闭水龙头。为使这种家用或公共场合用的产品具有更高的安全性和可靠性,设计者普遍使用电池作为工作电源,因而对电路整机的功耗要求应足够的小,一般来讲应该从以下几个方面来减少功耗：（1）为了便于电磁阀的驱动,采用4节1.5V电池供电,CPU工作使用HT1033稳压输出的3.3V电压,以降低CPU的工作功耗。为防止在电池电压降低后红外水龙判断的工作可靠性下降,该电路设计有电池电压检测电路,当电池电压降低到一定程序时,电路具有通过指示灯闪烁提醒用户更换电池的功能。（2）图3所示为电磁阀的控制电路,它通过两个I/O控制脚电平的翻转来对电磁阀进行开/关控制。电磁阀开关动作的控制脉冲宽度可选为30ms,随着该脉冲宽度的增加,电路的功耗将会加大,但如果该脉冲太窄的话,一方面无法驱动电磁阀工作,另一方面还会使电池电压下降从而电磁阀失控。因而应采用软件进行判断补偿：当计数电磁阀开关次数达到一定数值时,应适当增加电磁阀控制脉冲宽度,也可以根据使用次数逐级增加脉宽。这样既能稳定控制电磁阀又能合理分配使用能量。（3）图4所示是该红外水龙头的发射/接收电路。发射电路中的稳压二极管起着稳定发射距离的作用,它能保证电池电压下降后发射距离保持稳定。该发射电路以间歇方式工作,它每隔0.5秒发射一次脉宽为50s的窄脉冲。接收电路也采用间歇供电方式,在CPU做发射脉冲的时候打开接收电路的工作电源,然后检测是否收到反射脉冲。检测完毕后再关闭接收电源。（4）在设计CPU软件时,由于EM78P156程序存储器的容量为1k,因而可以将多种冲水功能程序放大同一片OTP芯片中,工作时再从I/O口管理判断应执行的功能段。这样可以减少产品库存,并提高利用率。WDT看门狗的打开信号可作为SLEEP工作模式的唤醒源,如果WDT的基本定时周期为18ms,那么,WDT看门狗应在大约每隔0.56s时产生一次看门狗复位动作。另外,该红外水龙头还设计有连续出水一分钟自动关闭电磁阀的功能。这是为在异物阻挡使单片机误判断时,不致于水流不停而设计的。图5所示是该红外水龙头的软件工作程序方框图。红外水龙头该电路由以下几部分组成: (1)红外发射器 它是一个由555电路组成的多谐振荡器,其振荡频率由RP1,R1,C1的数值决定,该电路的振荡频率为38kHz. (2)红外接收电路 该电路由红外接收管VD2和CX20106组成. (3)水阀门控制电路 该电路由控制门F1,F2,驱动管VT1和继电器K1组成. (4)电灯控制电路 该电路由控制门F3,F4,驱动管VT2和继电器K2组成红外线自动水龙头控制器红外线自动水龙头控制器由发射器和接收、译码、控制几部分组成。 555和R1、R2、C1等组成无稳态多谐振荡器，其振荡频率约40kHz，它驱动三支TLN104型红外发射二极管，产生红外脉冲调制波。 红外接收头采用两支与TLNl04配套的TLP104接收管，将红外光转换为电信号，经过IC2 放大后，加至IC3，IC3是锁相环音频译码器，调节RP1，使IC3的中心频率与发射的调制频率40KHz一致。当有信号来时，LM567的8脚输出低电平，VT1截止，交流固态继电器IC4(SP110)因无控制信号触发，交流输出处于断开状态。而当有人洗手将红外光束遮挡时，LM567无信号输入，8脚因R7的高电平偏置作用而呈高电平，VT1导通，IC4因控制端有一跳变的