红外自动洗手器设计报告

成都信息工程学院

电子系统设计报告

课程名称：红外自动洗手控制器

系部：控制工程学院

专业班级：测控技术与仪器102班

学生姓名：张继勇、文超

学号：**********

2010071070

指导教师：王建波、杨笔锋

完成时间：2012年4月15日

报告成绩：

评阅教师日期

红外自动洗手设计报告

设计要求：

设计并制作一个红外线自动水龙头控制器，要求采用反射式红外检测方式对人手等目标进行检测，检测到后即自动打开水龙头电磁阀（本实验中用一个LED灯模拟电磁阀）。

（1）．人手拿开后需要延迟5秒才断开。

（2）．可靠作用距离大于10CM。

（3）．尽量采用低功耗设计，降低待机时的电流消耗和增加作用距离。一. 方案选择及电路的工作原理

方案一：

采用交流驱动，用ne555芯片作为方波发生电路来驱动红外发射管，后级由接收管接收信号，再经运放反向放大后，通过一个RC回路延迟，最后接一单限比较器

方案二：

采用交流驱动，使用LM324，第一级放大，然后充电，最后使用比较窗口，设置门限，对外输出；

交流红外发射接收放大

充电

门限比较

二.单元电路设计计算与元器件的选择

1. 发射级

要产生占空比可调节，须LM324的电源接双电源，为有效解决此问题，

将3号脚并接三只等大电阻，使得3号脚电压为3

1

Vcc ，等效了双电源；

i D 3=31R5

Vcc

P 平均=

T

1

⎰

T

R

U

2

dt

i D 3≤ 30mA

R5 ≥ 100 （欧姆）

注意：由于二极管接通时会有0.2-0.7V 的压差，会影响占空比及产生信号的频率；

2. 接收级

为了提高发射的有效距离，须使得R6越大越好， 因为R D 4会随着接收信号的增强而变小，而最开始时其值趋于无穷；

使用C2和C1相同，滤掉直流；

3. 放大

采用正向输入放大：

Au=1+5

9

R R =511

4. 延时

=R*C=50s

可延迟0-50s 不等；

D5用于减少充电时间；

5. 门限窗口

调节R11，可使得门限由0- Vcc 不等

当12号脚大于门限时，14脚对外输出高电平，否则为低电平；

6. 元器件选择

电源选用6V 的直流电压；

方波产生电路：先在324运放同相端接三个相同的电阻，一个接电源、一个接地、一个接输出；在反相端一个电容接地，一个电阻接输出。 同相放大电路：将接收的信号经运放同相放大。 延迟电路：用电阻和电容组成一个RC 延迟，并在电阻上并联一个二极管。单线比较电路：在反相端接一参考电位，与同相端的输入电位相比较。 主要元器件：二极管，LM324运放，电容，红外对管，电解电容，发光二极管，电位器，电阻。

三.设计的具体实现

1.系统概述

b.先采用振荡电路产生占空比可调节方波，因为红外发射管直流最大只能15mA ，而采用交流电路时，因为平均功率概念，最大可达到30mA ；

c ．当接收管未接收到任何信息时，电阻趋于无穷大，当接收信号时，电阻瞬时变小；可利用这种变化将信号采入放大器中；

d ．调节门限大小，影响精度及延时时间；

2．电路的安装与调试

占空比可调节方波

接收滤波

放大

延时充电

门限 亮灯

a.遇到的问题

延时不稳定

精度不够高

b.原因分析

由于选用的充电电阻过大，延时时间过长；

在室内还是室外，白天还是黑夜，都会有杂波信号；

c.解决方案

给接收管带上深颜色的套；

d.电路参数测试

输入级50%占空比

门限其他最大距离

（cm）最大电压

（V）

最小电压

（V）

最大延时

（s）

最大距离时延

时时间

1.8（V）50 3.6 1.2 25 7

1.9（V）45 3.6 1.2 23 7

2.0（V）42

3.6 1.2 22 6 2.1（V）40 3.6 1.2 19 5 2.2（V）40 3.6 1.2 17 5 2.3（V）40 3.6 1.2 15 5 2.4（V）26 3.6 1.2 13 4 2.5（V）24 3.6 1.2 11 4 2.6（V）24 3.6 1.2 7 4 2.7（V）30 3.6 1.2 5 4 2.8（V）21 3.6 1.2 5 4

2.9（V）14

3.6 1.2 3 3

3.0（V）10 3.6 1.2 2 3 3.1（V）8 3.6 1.2 2 1 3.2（V） 5 3.6 1.2 1 1

3.3（V） 5 3.6 1.2 1 闪一下

3.4（V） 5 3.6 1.2 1 闪一下

3.5（V） 4 3.6 1.2 1 闪一下

3.6（V） 4 3.6 1.2 闪一下闪一下

3.7（V）0 3.6 1.2 无无

3.8（V）0 3.6 1.2 无无

门限为2.2V时

占空比其他最大距离最大延迟最大距离延迟时间最大电压15% 5 13 2 3.4 30% 20 15 4 3.6 38% 40 17 5 3.77 39% 36 16 4 3.7 40% 35 16 2 3.68 45% 30 15 1 3.6 50% 24 15 1 3.59 60% 10 12 闪一下 3.3 70% 4 7 闪一下 2.9

e.仪器设备及其他

电源，示波器，万用表

f.各类图表