简易红外线自动洗手装置 (2).doc

简易红外线自动洗手装置红外线自动节水装置设计报 系 别：机电工程系班 级: 应电（2）班姓 名： 何勇 学 号： 09811214指导教师： 袁文风 目录一、传感器基本工作原理 2二、NE555型时基集成电路 2三、控制要求 3四、电路工作原理及原理图4五、设计优缺点5六、总结与体会5七、参考文献6 摘要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。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，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。关键字：红外线感应、光电耦合器、延时一、传感器基本工作原理热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。 二、NE555型时基集成电路（一）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之脉波讯号。 （二）特点： 1.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。 2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，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。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 （三）NE555内部电路和引脚图： 图9内部电路和引脚图三、控制要求：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。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，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。四、工作原理及原理图（1）工作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-R3、电容器C1-C3、二极管VD1、热释电红外传感器集成电路IC1和NE555型时基集成电路IC2组成；控制执行电路由光耦合器VLC和电磁阀YV组成。在没有红外感应时，IC1输出低电平，VLC不工作，其内部的光控晶闸管处于截止状态，YV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IC2的2脚和6脚，3脚输出电平翻转为高电平。该信号使YV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，YV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，VLC和YV断电停止工作。（2）元器件选取参数R1-R3为100K电阻C1-C3均选用电容器。VD1选用二极管；IC1选用热释电红外传感器集成电路；IC2选用NE555型时基集成电路。VLC选用MOC3041型光藕合器。YV为电磁水阀线圈KA1为电磁水阀对应的常开触点开关（3）自动洗手装置原理图：五、设计优缺点优点：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、总结与体会（一）总结红外自动洗手装置是由热释电红外传感器电路、信号处理电路和NE555型时基集成电路等组成的。该产品可用于医院、食堂、公厕等公共场合，当有人洗手时该电路会自动开启并关断，使用安全可靠、清洁卫生。自动洗手装置主要的组成部分就是NE555型时基集成电路和红外感应电路。根据NE555强大的功能可以制造出多种产品，自动洗手装置只是其中的一种。在课本之中我们已经学习了热释电传感器，但是只是限于理论知识，没有把它应用到实际之中，通过这次自动洗手装置的设计与应用，让我对热释电传感器又有了更新的认识，同时我也对单稳态触发器电路有了新的了解。（二）体会通过这次的课程设计，我对热释电传感器有了更深刻的认识，尤其是对其工作原理的理解，各元器件功能，特性的认识，当然在设计的过程中，我们也遇到了困难，根据任务书，查看课程设计教材以及网上的各种电子资源和相关文献，对这次设计有了一个整体的认识。作出了初步的原理图，然后经过反复论证，以及实物的焊接和调试后，逐步修改，尽量使其功能达到要求。这个过程是最困难的过程，也是我收获最大的过程，使自己的实验理论与实践相结合的能力有了进一步的提高。总之，这次设计使我受益匪浅，让我对以后的工作学习有了更大的信心。