红外线控制自动水龙头

红外线控制自动水龙头

目录

前言 (2)

1 红外线自动控制水龙头的原理框图 (3)

1.1.1 红外线自动控制水龙头工作原 (3)

2.1 工作原理图 (4)

2.1.1 方案一的原理图 (4)

2.1.2方案一的工作原理 (6)

2.2.1 方案二的原理图 (5)

2.2.2 方案二的工作原理 (6)

3 电路的基本设计 (7)

3.1 稳压电源的设计 (7)

3.2振荡器电路的设计 (7)

3.3红外接收控制电路的设计 (9)

3.4电压放大电路的设计 (9)

3.5音调译码器的设计 (9)

3.6三端稳压器 (9)

3.7LM567调制传感器 (9)

4 方案比较 (8)

5 重点参数计算 (9)

5.1振荡频率的计算 (9)

5.2选频 (9)

6 课程设计体会 (10)

前言

水资源是不可缺少的，没有水不管人或事物都不能存活。节约用水是一种美德。普通水龙头当然也是一种选择，但是如果人们有急事却忘了关水会使水一直流，从而会浪费很多水。要是在干旱的地区水就犹如他们的生命。所以本设计一种可以不会浪费水，专门为那些容易忘记关水的人使用。

本论文设计一种以红外控制水龙头。采用了反射式红外传感器，这种传感器的发射与接收是一体化的。当人或事物靠近时，自动产生控制信号继电器动作，使电磁阀得电吸合放水的功能。它安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定。发出的二极管光为不可见光，当发出光被某一信号调制后，只有专门的解调电路才能收到。可在强光下工作，给人们生活带来了极大的方便，已成为人们日常生活中必不可少的必需品，其广泛用于家庭、车站、工厂、学校、餐厅等场所。而且大大地扩展了原先水龙头的功能。因此，研究红外自动水龙头及扩大其应用，有着非常现实的意义。

红外线控制自动水龙头，是通过红外线来控制磁水阀门的开与关。用红外线的发生装置和接收装置实现对是否有人要用水龙头的判断，通过放大电路及其电磁水阀门的控制电路（由音频译码器LM567组成）实现智能控制。

接下来就是我红外线控制自动水龙头的设计方案。

1红外线自动控制水龙头的原理框图

多谐振荡器

红外发射红外接收放大整形延时驱动电源

水龙头

~220V

电源

发射电路接收电路

执

行

部

分

1.1.1 红外线控制自动水龙头工作原理

工作原理：红外线控制自动水龙头是由发射电路、接收电路、电源等组成。在发射电路中包括了多谐振荡器、红外发射器；而接收电路中则包括了四个部分，红外接收器、放大器、整形，以及延时驱动。发射电路中，多谐振荡器由IC（555）和R0/R1和C7等组成。其中振荡器频率为f=1.44/(R0+2R1)C7，振荡输出信号驱动TLN104型的LED^LED3工作，从而产生红外线脉冲调制波。接收电路中红外接收受头D1.D2与发射中的发射管相匹配，采用TLN104型。红外线脉冲调制经D1.D2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，使得中心频率f=1.1R6C3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，继电器因控制有信号触发而有交流输出。当有人洗手将红外光束遮挡时，相应的D1.D2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VT2导通，继电器吸合，交流电压被接通，从而使水龙头的电池阀动作，水源打开。

1.1.2水龙头的构成及传感器控制

水龙头才用了放射式红外传感器。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（如图所示）。

反射式红外传感器

反射式光电传感器可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。我设计的红外线控制自动水龙头就是运用了它这个特点。光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。这种光电传感器的基本原理是，当人或物体接近时，遮挡了红外光，光敏元件接收到光信号从而进行光电转换，电磁阀作用，使水源打开。红外想控制自动水龙头的控制过程是：当人或物体靠近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管。接收光电管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，从而关闭水源。

1.1.3 系统组成方框图

红外线自动控制水龙头整个控制过程分为5个部分。系统组成方框图如下。

系统组成方框图

1.1.4红外反射式光电传感器特性与工作原理

反射式光电传感器的光源有很多种，常用的有红外光发光二极管，普通发光二极管，以及激光发光二极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，二激光二极管发出的光的频率比较集中，传感器只结合搜很窄的频率范围信号，不容易被干扰，但价格较贵。理论上光电传感器只要位于北测区域反射表面可受到光源照射，同时又能被接收管接收到的范围进行检测然而这是一种理想的结果。因为光的反射受到多种因素的影响，如反射表面的形状、颜色、光洁度、日光灯照射等不确定因素。如果直接用发射和接收管进行测量，将会因为干扰而产生错误信号。采用对反射光进行测量的方法可以提高系统的可靠性

和准确性。红外反射光强法的测量原理是将发射信号经调制后送给红外管发射，光敏管接收调制的红外信号如图1-4所示。

图1-4 图1-5 反射光强度的输出信号电压（Vout)是反射面与传感器之间的距离（X）的函数，设反射面物质为同种物质时，X与Vout的响应曲线是非线性的（如图1-5所示）。设定出电压达到某一阀值时作为目标，不同的目标距离阀值，电压是不同的。

2 电路的工作原理

2.1 工作原理图

2.1.1方案一的原理图