简易红外线自动洗手装置

题目 简易红外线自动洗手装置 系 别 电 气 工 程 姓 名 小组成员 指导教师 高 艳 玲 石家庄铁道大学四方学院 2011 年 12 月 28 日 课程设计任务书课程设计任务书 注 可根据内容加页 题 目 简易红外线自动洗手装置 学生姓名学号班级专业 承担指导任务单 位 指导教师姓 名 高艳玲高艳玲 是否制作实 物 是 一 主要内容一 主要内容 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 二 基本要求二 基本要求 1 实现基本功能 画出设计电路图 2 完成 3000 字设计报告 3 提示提示 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 2 当人离开后 经延时电路 2 3S 后 KA 自动关闭 实现自动洗手且节水功能 三 主要技术指标 或研究方法 三 主要技术指标 或研究方法 工作电压 12V NE555 时基电路 电磁水阀可选 DE 12 型 教研室主任签字时 间 年 月 日 目目 录录 一 一 控控制制要要求求 1 1 二二 热热释释传感器基本工作原理传感器基本工作原理 1 1 三三 简易红外线自动洗手装置电路模块简易红外线自动洗手装置电路模块 2 2 四 电路工作原理及原理图 2 五 五 体会心得体会心得 4 4 六 六 参考文献参考文献 4 4 简易红外线自动洗手装置简易红外线自动洗手装置 一一 控控制制要要求求 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 2 3S 后 KA 自动关闭 实 现自动洗手且节水功能 二二 热热释释传感器基本工作原理传感器基本工作原理 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料 如锆钛酸铅系陶 瓷 钽酸锂 硫酸三甘钛等制成尺寸为 2 1mm 的探测元件 在每个探测器内 装入一个或两个探测元件 并将两个探测元件以反极性串联 以抑制由于自 身温度升高而产生的干扰 由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微 弱的电压信号 经装在探头内的场效应管放大后向外输出 人体都有恒定的体温 一般在 37 度 所以会发出特定波长 10UM 左右的 红外线 被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM 左右的红外线而进行 工作的 人体发射的 10UM 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红 外感应源上 红外感应源通常采用热释电元件 这种元件在接收到人体红外 辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡 向外释放电荷 后续电路经检测处 理后就能产生低电平 1 这种探头是以探测人体辐射为目标的 所以热释电元件对波长为 10UM 左右的红外辐射必须非常敏感 2 为了仅仅对人体的红外辐射敏感 在它的辐射照面通常覆盖有特殊的 菲泥尔滤光片 使环境的干扰受到明显的控制作用 3 被动红外探头 其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元 而且 制成的两个电极化方向正好相反 环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相 同的作用 使其产生释电效应相互抵消 于是探测器无信号输出 4 一旦人侵入探测区域内 人体红外辐射通过部分镜面聚焦 并被热释 电元接收 但是两片热释电元接收到的热量不同 热释电也不同 不能抵消 三三 简易红外线自动洗手装置电路模块简易红外线自动洗手装置电路模块 一一 N NE E5 55 55 5 型型时时基基集集成成电电路路 概概述述 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 二二 优优缺缺点点 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 三三 N NE E5 55 55 5 内内部部电电路路和和引引脚脚图图 图 9 内部电路和引脚图 四 实验电路图及工作原理四 实验电路图及工作原理 1 1 自动洗手装置原理图自动洗手装置原理图 2 2 元器件选取参数 元器件选取参数 R1 R3 为 100K 电阻 R2 为 100K 滑动变阻器 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 3 电路工作原理 电路工作原理 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 五 五 体会心得体会心得 和别的学科一样 在学完传感器课程后我们做了课程设计 此次设计我们 以分组的方式进行 每组有一个题目 我们做的是一个简易红外自动洗手装置 的设计 由于大家平时都是学习理论 们没有实际开发设计经验 拿到的时候 都不知道怎么做 但是通过各方面的查资料并学习 我们基本学会了自动洗手 控制装置的设计步骤和基本方法 分组合作的方式给了我与同学合作的机会 提高了与人合作的意识和能力 通过合作 我们的合作意识得到加强 合作能力得到提高 上大学后 很 多同学都没有过深入的交流 在设计的过程中 我们用了分工与合作的方式 每个人互责一定的部分 同时在一定的阶段共同讨论 以解决分工中个人不能 解决的问题 在交流中大家积极发言 和提出意见 同时我们还向别的同学请 教 在此过程中 每个人都想自己的方案得到实现 积极向同学说明自己的想 法 能过比较选出最好的方案 在这过程也提高了我们的表