红外线自动控制水龙头.doc

+1、 设计内容及要求 （1）设计内容 红外线控制自动水龙头，是通过红外线来控制磁水阀门的开与关。用红外线的发生装置和接收装置实现对是否有人要用水龙头的判断，通过放大电路及其电磁水阀门的控制电路（由音频译码器LM567组成）实现智能控制。 电源 红外发射电路 红外接收和放大电路 控制电路 电磁阀（2）设计要求 1）合理选择所需器件； 2）完成全电路的设计、绘制电路图； 3）撰写设计报告、总结报告。1红外线自动控制水龙头的原理框图2 电路的工作原理2.1 工作原理图2.1.1 方案一的原理图 原理图22.2工作原理2.2.1方案一的工作原理IC1与W1、C1等组成频率约为3050KHz的脉冲振荡器，驱动红外发光二极管D1发出调制红外光。当有人洗手或盛水接近水龙头时，由D1发出的红外线被人体反射回来一部分，被BG接收，并通过运放IC2放大后输入到音频译码器LM567的输入端第3脚，经IC3进行识别译码后使其第8脚输出低电平，继电器J吸合，常开触点JH接通电磁阀电源，电磁阀打开，水龙头自动流水。人体离开水龙头后，BG失去红外信号，电路又恢复到一般等待工作状态。调试：D1和BG要用铁皮罩起来，调W1、W3可使红外线发射、接收频率一致，使人体接近水龙头时，电磁阀能够可靠动作；调节W2阻值，可以改变D1的发射电流，从而控制电路在人体接近时的有效作用距离。2.2.2 方案二的工作原理1. 电源由变压器，整流桥，滤波器，稳压器组成。变压器把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流器把低压交流电变为直流电；经滤波器滤波，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出，以提供各电路正常工作所需要的电压。2. 红外发射电路组成: 主要由定时器555，红外发光二极管SE303A管，电源开关S，电阻器R01R03和电容器CO1CO3等组成 。功能: 定时器555组成的多谐振荡电路驱动红外发射管向外发射红外线。.工作过程: 接通SA，由定时器555及其外围容阻元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动红外发光二极管工作，将红外信号调制发射出去。3. 红外接收和放大电路组成: 接收光敏二极管VD1，型运算放大集成电路UA741 ，电阻和电容等。功能: 接收红外线并转换为电信号，经UA741放大送入音频锁相环译码器进行选频。4. 控制电路与电磁阀组成：时基集成电路NE555，NE567型音频琐相环译码器基成电路，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。功能：控制电磁阀的吸合，电磁阀控制水龙头的开启。5. 工作过程：传输来的外来频率信号被NE567接收，比较判断输出的信号来驱动晶体管VT，当加在NE567 3脚的外来信号频率与NE567相同时，IC2的8脚输出低电平，使VL截止，IC3的2脚为高电平，3脚输出低电平，继电器K不 工作，电磁阀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VT导通，IC3的2脚电位降低，3脚输出高电平，继电器K吸合，常开触点接触，电磁阀YV通电将水龙头打开。当遮挡物离开后，电磁阀YV延时工作一段时间后自动关闭 。6. 工作原理 接通开关SA，由定时器555及其外围阻容元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动红外发光二极管VL工作，将14KHz左右的红外线调制信号发射出去。该红外线调制信号被红外光敏二极管VD1接受并转换成电信号，再经运算放大器UA741运算放大，放大后的信号送入音频锁相环译码器NE567进行选频。当加在音频锁相环译码器NE567 的3脚的外来信号频率与其本身的振荡频率相同时，音频锁相环译码器NE567的8脚输出低电平，使晶体管VT截止，时基集成电路NE555的2脚为高电平，3脚输出低电平，继电器K不工作，电磁阀YV关闭。 当洗手或用器皿取水，手或物体将红外发射二极管VL发出的红外线遮挡住时，音频锁相环译码器NE567的8脚将由低电平变为高电平，使晶体管VT导通，NE555的2脚电位降低，3脚输出高电平，继电器K吸合，常开触点接触，电磁阀YV通电将水龙头打开。当遮挡物离开后，电磁阀YV延时工作一段时间后自动关闭。如此的来回循环，从而实现水龙头自动出水和断水的一个过程。3电路基本设计3.1 主要单元电路1. 555多谐振荡电路2. 红外检测电路 。采用脉冲式主动红外线检测电路，由红外发射二极管VDl和红外接收二极管VD2等组成。3. 反相器构成的施密特触发器。为保证单稳态触发器可靠触发，必须对电压放大器输出的信号进行整形。 4. 微分电路。作用是将整形电路输出的方波信号微分为触发脉冲去触发单稳态触发器。5. 555单稳态触发器。延时驱动电路采用555时基电路构成的单稳态触发器。 3.2红外线发射和接收对管常用的红外发光二极管（如SE303白色与PH303），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93m）。管压降约1.4V，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。 发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。4方案比较1方案二比方案一电路设计更简单。2方案二比方案一更稳定，更符合实际需要。3方案二比方案一性价比高，更符合实际要求。4方案二灵敏度高，使用起来更方便快捷。所以选择方案二更符合实际5 重点参数计算5.1振荡频率的计算由于红外光脉冲调制发射器是以时基电路555为核心组成的，它与、等组成一个无稳态多谐振荡器，其振荡频率为： 由图中各元件的参数值计算得 可近似的看成此电路的振荡频率为1.4KHZ。说明：其中为使红外发光二极管发出很窄的红外光束，一般占空比约为25%。由公式知：= ,此时将由来调节其占空比。5.2选频IC2作为电磁水阀门的控制电路，它是由