课程设计：简易自动干手

摘要

随这经济的发展，人们的生活质量的提高，人们对生活理念的要求也不断的提升比如人们对生活要求更为环保，对一些生活细节要就更为细致，而我们的干手装置就随着这些要求而诞生了，干手装置的诞生给我们的日常生活带来了许多的便利，它让我们的生活变的更为便利，更为节约。所以在现在的高端会所和酒店都采用了干手装置。

简易干手装置主要由五部分电路组成：

红外发射电路、红外接收电路、开关延迟电路、电风机电路和电源电路组成。当手放在干手器下面的时候，手反射发光电路发出的红外光，使红外接收电路感应到红外光信号，然后报信号传送给开关延迟电路通过继电器启动电热风吹风，从而达到干手的效果，其中电源电路是为以上四个电路提供适当的电源。

关键词：红外发光电路红外接收电路开关延迟电路电热吹风电路电源电路信号放大器

1.概述

自动干手器广泛应用于宾馆酒店、机场车站、体育场馆等公共场所的洗手间。它的工作原理简单来说就是用红外线电子开关来控制电热吹风机当有人手伸过来时感应到红外线电子开关自动将吹风机打开当人手离开时自动关闭吹风机。根据原理用一只普通的电热吹风

手器通过查阅资料：

简易自动干手电路由红外线发射电路，红外线接收放大电路，时间延迟电路，以及继电器电路，电热吹风机开关电路和电源电路组成。利用555定时器及多谐振荡器和单稳态触发器等元件即可组成红外线自动干手器电路。

当人们需要干手时人们把手靠近干手器时由于手对红外线的反射作用使555定时器构成的单稳态触发器产生一段时间的高电平定时。控制自动干手器打开加热装置和NE555定时器的可变电阻器进行调节。所以它的自动感受功能给我们带来了很大的便利，受到了人们的欢迎。

2. 系统总体方案设计

2.1 系统组成框图

简易自动干手器控制电路的总体框图如图2-1。它是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，自动干手器开关电路和电源电路五部分构成的。加上电机吹风电路，就构成了完整的干手器。

图2-1

基本原理

红外线发射电路的功能的利用红外线发光管发射脉冲，从而实现电路对人体的感应。红外线接收电路功能的利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。时间延迟电路实现对自动干手器开关打开时间的控制。利用555定时器及多谐振荡器和单稳态触发器等元件即可组成红外线自动干手器电路。当人们需要干手时，人们把手靠近干手器时，由于手对红外线的反射作用，使555定时器构成的单稳态触发器产生一段时间的高电平定时。控制自动干手器会打开加热装置和吹风装置一段时间后会自动停止，并可以通过NE555自动的可变电阻器进行调节。

2.2红外发射电路

图2-2电路为红外线发射电路，主要组成部分就是NE555构成的多谐振荡器和红外线发射管SE303。SE303发射的红外线在可见光范畴之外而NE555作为多谐振荡器发射固定频率的方波脉冲信号，激发SE303产生特定频率的红外线。红外发射部分由555 时基电路产生频率为5kHz ，占空比为1/3的方波信号，驱动红外发射管发射红外线。红外线发光二极管正向电流不能超出其最大额定值。而作为感应装置则要求其具有较大的光输出。

一般利用其相应速度快的特性，通过脉冲驱动来增大光输出。因此电路前端需要一个脉冲信号电路，采用两个发光二极管增大发射面积。本电路采用的是由NE555集成电路构成的多谐振荡器组成。其电路运行包含两个过程：一是利用直流电源经电阻R 1和R 2对电容C 1充电，二是经电阻R 2从NE555集成电路的DIS 端

的放电过程。通过这两个过程的交替运行，就可以在NE555集成电路的输出电路端Q 产生脉冲信号。其输出脉冲信号的频率f 和 占空间比q 为：

f=1/0.7（R 1+2R 2）C 1=1/0.7（1M Ω+2*1M Ω）100pF ≈5KHz

q=R1/(R 1+2R 2)= 1M Ω/（1M Ω+2*1M Ω）=1/3

这样输出电路端Q 产生脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲，其中，因为红外反向电压不能过高，用二极管D 起保护红外发光二极管的作用。

图2-2

2.2 红外接收电路

如图2-3所示为红外接收电路。红外接收管输出信号是一个十分微弱的信号，为了使后续电路能够对光强信号进行处理，因此需要加入信号放大电路。图左边所示电路为信号放大电路。该电路是由电阻R,,5,6,7，8, T2,T1 和C3，C4构成。电路中采用了双三极管构成放大电路，这样就可以使得电路的放大倍数比单管放大倍数更大，从而得到更合适的信号。R6和R7为放大电路的集电极偏置电阻，C3,C4为放大电路耦合滤波电容

图2-3

图右边是选频网络，使电路有很强的抗干扰能力。U2是LM567。LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥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，

f2≈1/1.1RC=5KHz

没有人干手时，红外接收电路N2接收不到VD向外发射的红外线，U2的3脚无信号输入，8脚为高电平；当人手放到干手器下时，U2接收到人手反射的红外线并经N2放大后，输入到U2的3脚，由U2内部处理后使N3的8脚输出低电平，通过检测是否有手要烘干，使8脚输出不同的高低电平。达到控制吹风电路是否工作。

实际应用中调整C18的大小可使BW在0％～4％范围内变化。BW宽度与f0C2乘积之间的关系如图2。LM567在正常工作时的最小输入信号为20mV。

2.3 开关延迟电路

图2-4时间延迟和继电器电路，由两部分构成由555集成电路构成的单稳态电路。当手需烘干时,由于手对红外线的反射作用，使红外接收管能够接收到红外线脉冲信号，经过由上级放大和LM567选频网络，在TRIG 端产生一个低电平信号，555集成电路构成的单稳态电路特性可知，输出端Q 输出高电平；单稳态电路接收到触发信号，输出点Q 输出为高电平并保持一段时间，延迟时间

T=1.1R*C=10M*5Uf*1.1≈55（S ）

由可变电阻R11和电容C9的数值决定，通过调节可变电阻R11的大小，可以改变延迟时间的长短，以适合不同场合的应用，由上式可知该电路最大延时为55秒。

二是由T3和R13构成的电流放大控制继电器电路。

由于继电器所需控制电流一般较大，单稳触发器往往不能满足控制之需要，所以加入放大电路。当单稳触发器输出高电平时，T3导通，继电器闭合，吹风机工作，当没有手需要烘干时，红外接收管不能接收到红外脉冲信号，没有触发信号，Q 输出低电平，使三极管T3截止，吹风机电路不工作。同时电路中加入发光二极管D4作为显示电路，显示吹风机是否启动。

2.4 电热吹风机电路

图2-5吹风机开关电路，电动机直接接在220V

交流电上，不能直接用数字

图2-4