卫生间自动装置 作品说明书

1、卫生间自动装置作品说明书 摘要： 利用现有的电子技术，实现卫生间设施自动化。该卫生间装置由直流电源电路、照明电路和冲水控制电路组成，可以实现的功能有：1、白天照明电路不工作,夜晚当有人进入卫生间时，照明灯自动点亮，人离开时照明灯自动熄灭；2、人用厕后冲刷系统自动冲水。 关键字： 卫生间、自动化、直流电源电路、照明电路、冲水控制电路0 序言 卫生间是人们日常生活中频繁使用的设施，随着社会的发展，科学技术的不断进步，人们的生存环境、生活质量有了很大幅度的提高。科学技术在日常生活中得到了广泛的应用，例如电铃门、自动售货机、防盗报警器、ATM自动取款机等。本作品利用现有的电子技术，实现卫生间设施自动化

2、。该卫生间装置由直流电源电路、照明电路和冲水控制电路组成，可以实现的功能有：1、白天照明电路不工作,夜晚当有人进入卫生间时，照明灯自动点亮，人离开时照明灯自动熄灭；2、人用厕后冲刷系统自动冲水。由此为人们的生活提供了方便。1 电路组成及工作原理本作品介绍的卫生间装置由直流电源电路、照明电路和冲水控制电路三部分组成。1.1 直流电源电路本作品中的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50 HZ、有效值为220 V 的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的12 V直流电压。单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换为稳定的直流电压，其组成框图及各电路的输出波形如图1.1（a）、(

3、b)所示。电源变压器稳压电路滤波电路整流电路负载 (a) (b)图1.1（a）、（b）直流电源的组成框图及整流与稳压过程其中，电源变压器的作用是将交流电源的电压转换为符合整流所需的数值。整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压，有半波整流电路和全波整流电路之分，本作品采用的是由四个二极管组成的单相桥式整流电路。滤波电路的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动部分滤掉，是输出电压成为比较平滑的直流电压。实用的滤波电路有很多种类，如电容滤波、电感滤波、复合滤波等，本次设计采用的是电容滤波电路。稳压电路的作用是使输出直流电压基本不受电网电压波动和

4、负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。常用的稳压电路有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、三端稳压电路和开关型稳压电路等，本次设计采用的是稳压管稳压电路。1.2 照明电路本作品中的照明电路由光敏电阻RL、光敏三极管VT3、红外发光二极管VL1、双向晶体闸V 、555定时器IC1等组成。下面就先来介绍一下光敏电阻、光敏三极管、双向晶体闸和555定时器这几种核心元件。 光敏电阻是一种常用的光敏元件，它的阻值不是固定的，而是随着入射光线（可见光）的强度变化而变化。黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达110 M ，在强光条件下，它的阻值（亮阻）却只有几百到几千欧姆。如图1.2（a）所示，是某一光敏电阻的

5、阻值与光强关系。本作品中的照明电路就是利用了光敏电阻的这一特性。 图1.2（a） 某光敏电阻的阻值与光强关系 光敏三极管也是一种常用的光敏元件，它的特性与光敏电阻类似，这里就不再细述。双向晶闸管是由N-P-N-P-N五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构和符号如图1.2（c）所示。双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接入何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的，都可以使双向晶闸管导通。由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管

6、的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图1.2（b）所示。由于双向晶闸管正、反特性具有对称性，所以它可在任何一个方向导通，是一种理想的交流开关器件。图1.2（b）双向晶体闸的伏安特性曲线 图1.2（c）双向晶体闸的结构和符号 555定时器又称为集成定时器或555时基集成电路，它由电阻分压器、两个电压比较器N1和N2、RS触发器、放电三极管VT及缓冲器构成。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5k的电阻，故

7、取名555时基集成电路。555定时器的内部电路结构和它的管脚图如下图1.2（d）、（e）所示。555定时器的功能如表1.2所示。 图1.2（d）555时基集成电路的内部电路图 图1.2（e）555时基集成电路的管脚图表1.2 555定时器的功能表不变不变1截止11导通01导通00V状态OUT = QRDTRTH输 出 输 入×× 用555定时器IC1、电位器RP 1及电容C 3等可以组成单稳态触发器。单稳态触发器只有一个稳定状态，在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂态，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态。利用单稳态触发器的特性可以用作来定时电路。照

8、明电路的工作原理：白天有光照射时，光敏电阻RL的亮阻值很小，产生的电流大，三极管VT 1导通，555定时器IC1的4管脚为低电平（小于0.7伏），555定时器被强制复位，3脚输出为低电平，不受2脚触发控制，故双向晶体闸V关闭，电灯EL不亮。傍晚天黑时，光敏电阻RL的暗阻值很大，产生的电流很小，三极管VT1截止，555定时器IC1的4管脚为高电平，使IC1处于等待触发状态。当有人进卫生间如厕时，经过红外发光二极管VL和光敏三极管VT3间的红外光束通道时，红外光被遮挡，VT3的暗阻很大，产生的电流很小，晶体管VT2得到基极偏压而导通，IC1的2脚电位低于Ec/3(4伏)，IC1被置位，3脚输出高电

9、平，双向晶体闸V触发导通，电灯EL点亮。经过约1 min (通过使用不同容值的电容C3或调节RP1，可以改变延时时间)，定时结束，3脚转为低电平，双向晶体闸V关闭，电灯EL熄灭。1.3 冲水控制电路 本作品中的冲水控制电路由红外发光二极管VL2、光敏三极管VT4、555定时器IC2、继电器、电磁阀等组成。下面先来介绍一下继电器和电磁阀。 继电器是一种电控制器件，主要用在自动控制和保护电路中，起到信号转换的作用。继电器的工作原理：继电器具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），当感应元件中的输入量（如电压、电流、温度、时间等）变化到某一特定值时继电器就产生动作，执行元件便接通或断开

10、控制回路。 继电器有很多种类，按用途可分为控制继电器、保护继电器、中间继电器等；按原理可分电磁式、感应式、热继电器等；按参数可分为电流、电压、速度、压力继电器等；按动作时间可分为瞬时继电器、延时继电器；按输出形式可分为有触点、无触点继电器。 继电器是由线圈和触点组两部分组成的，所以继电器在电路图中的图形符号也包括两部分：一个长方框表示线圈；一组触点符号表示触点组合。继电器的图形符号如图1.3.1所示。KA（a）线圈 （b）常开触头 （c）常闭触头(a)(b)(c)KAKA图1.3.1 继电器的图形符号电磁阀是用来控制流体方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用在机械控制和工业阀门上面，通过一个

11、电磁线圈来控制阀芯位置，切断或接通气源以达到改变流体流动方向的目的，来对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。电磁阀从原理上分为三大类：直动式电磁阀、分步直动式电磁阀和先导式电磁阀。 它的工作原理是：当有电流通过线圈时,固定铁芯吸合动铁芯,改变滑阀芯的位置，发生励磁作用,动铁芯带动滑阀芯并压缩弹簧,从而改变流体的方向。当线圈失电时，依靠弹簧的弹力推动滑阀芯，顶回动铁芯，使流体按原来的方向流动。在生产中常用的电磁阀有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位五通等。它们的图形符号如图1.3.2所示。其中二位、三位指的是阀芯的工作位置，二、三、四、五通指的是切换通口数目。APARPARPA

12、BPRBAEAPEBABEAPEBABEAPEBABEAPEB2位2通 2位3通 常闭（NC）2位3通 常通（NO）2位4通 2位5通 3位5通中间排气式3位5通中间封闭式3位5通中间加压式图1.3.2 常用电磁阀的图形符号 冲水控制电路的工作原理：在无人接近便池时，光敏三极管VT4受到红外发光二极管VL2发出的光照，其亮阻阻值很小，产生的电流大，三极管VT 4导通，555定时器IC2的4脚为低电平（小于0.7伏），555定时器被强制复位，3脚输出为低电平，继电器线圈不工作，电磁阀开关不打开，冲刷系统无法冲水。当有人接近便池并用厕时，VL2发出的红外光被遮挡，VT4的暗阻很大，产生的电流很小，晶体管VT2得到基极偏压而导通，IC2的2脚电位低于Ec/3(4伏)，IC1被置位，3脚输出高电平，继电器线圈通电，常闭触点断开，常开触点吸合，同时给电容充电，但电磁阀被断开无法工作，冲刷系统无法冲水。人在用厕的这段时间是电容器充电时间，直至电容器充满为止。等到人用厕完毕离去后，555定时器和触发电路又回到先前的状态。继电器断电，常闭触点闭合，常开触点断开。电磁阀线路被接通，此时的电容已经被充过电，它就可以给电磁阀放电，这时电磁阀线圈得电导通。冲刷系统给便池冲水。等到电容的电量被