LM567中文资料及LM567.doc

2.4 全自动红外水龙头2.4.1 水龙头的构成及红外传感器控制水龙头采用了反射式红外传感器。红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外接收管来完成。当有物体靠近时，一部分红外光被发射到接收管。反射式红外传感器如图4所示。 图4 反射式红外传感器 红外水龙头控制过程是，当人或物体接近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外信号经人或物体反射到红外接收光电管。接收光电管接收到的反射光信号自动转换为电信号，经过后续电路进一步放大、整形、译码，最后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。当人或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号，驱动电路断开电磁阀电源。2.4.2 红外感应系统组成方框图全自动红外线控制水龙头整个过程分5个模块。系统组成方框图如图5所示。电压放大（LM741）红外接收多谐振荡器调幅红外光电磁阀动作音频译码（LM567）图5 系统组成方框图3 红外线控制电路系统的工作原理 由于红外线水龙头控制电路构成较多，原理复杂，所以下面部分着重介绍红外控制水龙头组成及工作原理。3.1 红外线水龙头控制电路系统的组成红外线水龙头控制电路包括发射电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谢振荡器和三个TLN104型红外发射二极管；接收电路包括红外接收管VD0和VD1，运算放大器（LM741）、音频译码器（LM567）、继电器K0、电源电路等组成。3.2 红外线水龙头控制电路原理图（见附录）3.3 红外线水龙头控制电路工作原理工作原理：发射电路中，多谐振荡器由IC（555）、R0、R1和C7等组成。其振荡频率为f=1.43(R0+2R1)C7附录中所示的参数对应频率为40KHZ，它的震荡输出信号驱动TLN104型的LED1LED3工作，从而产生红外脉冲调制波。接收电路中红外接收头VD0、VD1与发射中的发射管相匹配，采用TLN104型。红外脉冲调制经VD0、VD1接收管转换成电信号，经C1耦合至LM741，再经C2输入到LM567的第3管脚，经识别译码后，使得中心频率f=11.1R6C3与红外调制频率40KHZ一致，使第8管脚输出为低电平，又经反相后，驱动VT2导通，继电器接收到控制信号后动作，电磁阀电源接通，水源打开。当有人洗手将红外光束反射时，相应的VD0、VD1因接收到光信号而进行光电转换，从而使LM567因有信号输入而在第8脚输出为低电平，经反相后VT2导通，继电器K0吸合，交流电压被接通，从而使水龙头的电磁阀动作，水源打开。当手离开时，相应的VD0、VD1因接收不到红外光信号，从而使LM567因无信号输入而在第8脚输出为高电平，经反相VT2截止，继电器K0断开，从而使直流电压+12V断开，进而使水龙头的电磁阀动作，关闭水源。4 单元电路的设计及元件的选取4.1 +12V稳压电源的设计该稳压电源设计电路的电压变压器B的二次侧电压为交流低电压，二次侧电路由桥式整流电路、极性滤波电容和普通滤波电容和固定式三端稳压器7812等构成。稳压电源电路如图6所示。B图6 稳压电源电路200V交流电通过电源变压器变换成交流低压，交流低压经过桥式整流电路和滤波电容的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7812的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电压经过LM7812的稳压和滤波电容的滤波便在LM7812的输出端产生精度高、稳定性好的直流输出电压+12V，此电压可直接作为微型水泵和电磁阀电源电压。电路中极性电容2200uf的作用是滤去低次谐波，而普通电容0.1f的作用则是滤去高次谐波。通常电路经整流滤波后其电压为变压器二次侧电压的1.11.2倍，故可选取变压后二次侧电压为12V的变压器。4.2 +12V振荡器的设计振荡电路是一种不需要外界输入信号就能将直流电源转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。（a）电路图（b）工作波形图7 由定时器构成的多谢振荡器本课程设计中所使用的多谐振荡器是由555定时器、电阻、电容组成。555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。因为施密特触发器的另外一个输出端（3号脚）专门作为多谐振荡器的输出，所以我们可以最大限度地保证多谐振荡器的带负载能力。这个多谐振荡器可以驱动小型继电器！由555定时器构成的多谐振荡器的电路图及工作波形如图7所示。555定时器的电气原理图和电路符号如图8所示。 图8 555定时器的电气原理图（a）和电路符号（b） 由于555内部比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这时振荡频率受电源的温度变化的影响较小。故只需通过调节R1的阻值来改变f来使其为1HZ的脉冲信号，作为闸门信号。4.3 红外接收控制电路的设计本电路是用小型一体化红外接收/解调块接收头SFM506-38、锁相环电路LM567、开关放大电路VT9013、固态继电器G2RK-2-12V、电磁阀等构成控制电路。其中SFM506-38是将红外接收管、前置放大、带通滤波器、解调电路等集成在同一基片上，采用黑色环氧树脂封装。它具有体积小，无需外部元件，抗光电干扰性能好，接收角度宽、功耗低、灵敏度高等优点。SFM506-38内部原理图如图9所示。普通滤波解调器控制电路输入图9 SFM506-38内部原理图在用小功率红外发射管发射信号的情况下，其接收距离可达10m以上，且能与TTL、COMS器件兼容。使用时用虚框代替即可。SFM506-38的工作电压Vcc为+12V，峰值波长为0.95um，接收角为-55 +55，最大接收距离为35m，静态电流Icc为0.5mA，工作中心频率为38HZ。LM567是1片锁相环音频解码电路，采用8脚双列直插塑封，3脚为信号输入端，其工作频率由5、6脚上的阻容元件决定，8脚为逻辑输出端。LM567由一电阻和电容组成振荡器，LM567内部压控振荡器的中心频率亦由电阻和电容决定，LM567的3脚为信号输入端，8脚为逻辑输出端，该输出是1个集电极开路的晶体管输出，最大灌电流为100mA，LM567的工作电压4.759V，工作频率0.1HZ500KHZ，静态工作电流为8mA。当无人洗手时，VD0、VD1接收不到发射电路的红外脉冲而截至，LM567的8脚就会输出高电平，三极管VT2截止，继电器K断电处于释放状态，电磁阀M0不动作，水龙头无自来水放出。当手放到水龙头下方时，VD0、VD2接收红外线而导通，LM567的3脚有信号输入，8脚就会输出低电平，使得VT1导通，继电器K吸合，使其常开触点闭合，接通电磁阀M0的电源，M0动作，使水龙头放出自来水，同时LED发出绿光，指示水龙头正处于放水状态。洗涤完毕后，手离开水龙头后，继电器断开，切断电磁阀电源，水龙头停止放水。红外接收/解调块接收头SFM506-38的应用图参见附录。4.4 电压放大电路的设计 电压放大电路采用LM741集成运算放大器。LM741是高性能内补偿运算放大器，功耗低，无外部频率补偿，具有短路保护和失调电压调零能力。LM741集成运算放大器引脚图如图10所示。图10 LM741引脚图集成运算放大器LM741的管脚功能是：1脚为调零端，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，4脚为接地端，5脚为调零端，6脚为输出端，7脚为正电源端，8脚为空脚端。LM741是通用型运算放大器电路，他的应用很广泛，可以构成各种功能电路，其调零电路如图11所示。图11 LM741集成运算放大器应用图4.5 音调译码器的设计音调译码器采用LM 567锁相环电路，锁相环内侧包含一个电流控制振荡器（CC0）、一个鉴相器和一个反馈滤波器。此音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，当在此集成块的输入端加上所选定的音频时，即可产生一个接地方波。当输入信号于通带内时提供饱和晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。LM 567主要用于震荡、调制、解调、和遥控编码、译码电路。 如电力线载波通信，对讲机亚音频译码，遥控等。LM 567的基本工作状况有如一个低压电源开关，当其接收到一个位于所选定的窄频带内的输入音调时，其开关就接通。而且通用的LM567还可以用做可变形发生器或通用锁相环电路。当其用作音调控制开关时，所检测的中心频率可以设定于0.1至500KHZ之间的任意值，检测带宽可以设定在中心频率14%内的任意值。而且，输出开关延迟可以通过选择外电阻和电容在一个宽时间范围内任意改变。LM567的管脚功能是：1脚为输出滤波，2脚为回路滤波，3脚为输入端，4脚为正电源端（电压值需最小为4.75V，最大为9V），5脚为定时电阻端，6脚为定时电容端，7脚为接地端，8脚为输出端。LM567的引脚图如图12所示。图12 LM567的引脚图500500LM567的内部原理图如13所示。+12V图13 LM567的内部原理图管脚功能描述:、脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。脚所接电容的容量应至少是脚电容的2倍。脚是输入端，要求输入信号25mV。、脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，且 f211.1RC脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567电气参数:LM567的工作电压为4.759V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。LM567芯片使用:LM567为通用音调译码器，主要用于外界接电阻20比1范围，逻辑兼容输出具有吸收100mA电流能力。它的技术指标：1.可调宽带从0%至14%；2.宽信号输出与噪声的高抑制；3.对假信号抗干扰；4.高稳定的中心频率；5.中心频率调节从0.01HZ到500KHZ；6.电源电压5V至15V，推荐使用8V。应用举例：输入端接104电容，输出端接上拉电阻10K，C1、C2为0.1uF。R1、C1决定振荡频率，一般C1为104电容，R1为10K至200K。电源电压为8V。电路如14所示。图14 LM567应用图4.6 三端稳压器三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性的稳压电源集成电路，以其体积小成本低性能好，工作可靠性高等特点，成为目前稳压电源中应用最广泛的一种单片式集成稳压器件。三端稳压器的工作原理如下：由原理框图15可见，它与一般分立元件组成的串联式的稳压电路基本相似。不同的是增加了启动电路、保护电路和恒流源。启动电路是为恒流源建立工作点而设置的。恒流源设置在基准电压形成和误差放大器电路中，是为了使稳压器能够在比较大的电压变化范围内正常可靠的工作。在芯片内设置了两种较为完善的保护电路：一是过流保护，一是过热保护。Rsc是过流保护的取样电阻，RA、RB为输出采样电阻。RB两端上的电压（反映输出电压的大小的采样电压）与基准电压在误差放大器中进行比较和放大，产生误差电压，去控制调整管的工作状态，从而稳定输出电压。VoVi图15 三端稳压器框图三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在串联型稳压电源电路的工作过程中，要求调整管始终处在放大状态。通过调整管的电流等于负载电流，因此必须选用适当的大功率管作调整管，并按规定安装散热装置。为了防止短路或长期过载烧坏调整管，在直流稳压器中一般还设有短路保护和过载保护等电路。在线性集成稳压器中，三端稳压器只有输入、输出和公共端，由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。由于三端稳压器运用其器件内部电路来实现过压保护、过流保护、过热保护，这使它的性能很稳定。能够实现1A以上的输出电流 ，器件具有良好的温度系数 ，三端稳压器电压输出值5V至24V，因此产品的应用范围很广泛 ，可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题 ，输出电压误差精度分为3%和5%。4.7 元件选取本课程设计中所用直流微型水泵技术参数为：型号为ZWN5.2-12;额定电压为12V；流量为5.2L/min；扬程为5米；空载电流为0.6A；负载电流为2.2A。直流电磁阀技术参数性能指标为：额定电压为DC12V；线圈电阻为370.25 (20时)；开关型式为直流脉冲式；响应时间为开0.15s、关0.3s；流量特性为0.02Mpa3 L/min、0.1Mpa12 L/min、0.8Mpa35 L/min；使用寿命50万次。同时继电器额定电压为12V.5 结束语 “提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 爱因斯坦经过了近半学期的学习和工作，在田老师的悉心指导和严格要求下，我终于完成了家庭节水装置的设计的论文。从课题选择、方案论证到具体设计，每一步对我来说无疑是巨大的尝试和挑战，也成就了我在大学期间独立完成的最大的项目。记得在刚接到这个课题时，由于对红外感应、废水利用设计以及相关知识不是很了解，我都有些茫然不知所措。查了相关资料后发现，对于红外感应的应用日臻完善，然而废水利用无论国内还是国外都还是一片空白，而废水利用是家庭节水装置中最重要的一环。我暗下决心，一定要攻克这一难关。科学上没有平坦的大道，真理长河中有无数礁石险滩。只有不为畏攀登的采药者，只有不怕巨浪的弄潮儿，才能登上高峰采得仙草，深入水底觅得骊珠。 华罗庚在具体设计的过程中，我遇到了更大的困难。我不断地给自己提出新的问题，然后去论证、推翻，再接着提出新的问题。每当自己感觉有需要改进但又拿不定主意的时候，就会虚心向田老师请教，没且每次总能收获许多。在这个循环往复的过程中，我这篇稚嫩的设计日臻完善。每一次改进我都收获良多，每一次修改后的成功我都能兴奋好长一段时间。虽然我的设计作品不是很成熟，即使借鉴前人的很多资料仍然还有很多不足之处，但我仍然心里有一种莫大的幸福感，因为我实实在在地走过了一个完整的设计所应该走的每一个过程，并且享受了每一个过程，更重要的是这个设计中我加入了自己鲜活的思想。“只有经过长时间完成其发展的艰苦工作，并长期埋头沉浸于其中的任务，方可望有所成就。” 黑格尔家庭节水装置的设计的设计有很大的应用前景,关于它在日常生活中的应用还未完全在市场上开始推广，但毫无疑问，这一设计的应用前景是很广阔的。由于理论与实践总是存在一定的差距，在我的设计中难免会有一定的瑕疵，考虑问题也可能不太全面，但问题的解决，不仅需要一定的专业素养，还需要我在以后的工作过程中继续学习和增加实践经验来完成，我也相信自己能够做好。就此作结。谢辞宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，不经历风雨怎能见彩虹。经过几个月的艰苦奋战，我的毕业设计几经曲折终于接近尾声。在这几个月的时间里，我衷心感谢我的指导老师田教授，在课题选定、理论指导和方案的论证上，我都遇到了诸多的困难，然而田老师对我精心的指导和耐心的鼓励，使我能够坚持到底，毕业设计有了圆满的结果。他渊博的知识，深邃的思想，严谨的治学风格、平易近人的处事态度和幽默风趣的话语，让我在学习知识和解决问题时感到无比的轻松和愉快。至此论文定稿之际，对田老师表示衷心的感谢!