自动干手电路课程设计

简易自动干手电路

摘要

随着科学的发展，近些年来，会看到各大宾馆、车站、网络会所等越来越多的公共场所的洗手间有自动洗手和自动干手器，很人们带来了极大的方便。当有人伸手时，自动干手器会吹出热风，将手吹干，一段时间后，吹风机自动关闭。

其实它就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，合成后形成自动干手器。

关键字红外线发射器红外线接收放大器自动干手器开关控制器时间延迟电路电源电路

目录

第一章方案论证 (2)

第二章工作方案设计 (2)

第一节系统组成框图 (2)

第二节主要单元电路设计 (4)

（一）红外线发射电路 (4)

（二）红外接收电路 (5)

（三）时间延迟电路 (6)

（四）吹风机开关电路 (7)

（五）电源电路 (8)

第三节总电路图和元件参数 (9)

<一>工作原理图 (9)

<二>各元件的参数 (10)

<三>主要元件具体参数 (11)

第三章心得体会 (12)

参考文献 (13)

第一章方案论证

随着科学的发展，近些年来，会看到各大宾馆、车站、网络会所等越来越多的公共场所的洗手间有自动洗手和自动干手器，很人们带来了极大的方便。当有人伸手时，自动干手器会吹出热风，将手吹干，伸出后，吹风机自动关闭。工作原理就是当有人手伸过来时，红外线开关将电热吹风机自动打开，一段时间后又自动将吹风机关闭。该电路由红外线发射装置（se303红外线发射器）、红外线接受装置（ph302红外线接受器包括反向放大电路）、时间延时（555定时器）、开关控制器和电源电路。

根据设计任务与要求,当人们需要干手时，人们把手靠近干手器时，自动干手器会自动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。

第二章工作方案设计

第一节系统组成框图

自动手干电路的组成共有5部分，它是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，开关电路和电源电路五部分构成的，如图1-1所示：

图1-1简易干手电路的总体框图

红外线发光电路是利用Ne555构成的多谐振荡器提供驱动电流驱动红外线发射管发射一定频率的红外线，红外线接收器是利用光敏元件接受红外线信号，并利用CD4069六反向放大器放大信号并通过施密特的会差特性整形电信号，延时电路利用NE555设计的单稳态电路特性，控制三极管开关电路，三极管控制触发器开关的开与闭，从而对干手器电动机的进行控制。电源电路由电网引进，功能是为上述所有电路提供直流电源。

第二节主要单元电路设计

（一）红外线发射电路

图2红外线发射电路

图2电路为红外线发射电路。主要部分就是NE555但稳态电路和红外线发射管se303.se303发射的红外线在可见光范畴之外，故用图3中的PH302感应接受红外线。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。

电流从R1、R2进入，给C2充电，V7、V2电压升高，当V7达到8V 左右时，NE555复位输出端为低电平，使得C2通过R2放电，v7降低，当V7降到4v时，触发器被置位，输出V3翻转成高电平，BJT截止，电源通过R1、R2给C2充电，当V7升到8V时，触发器再次翻转。如此3号脚输出特定频率的脉冲方波信号。

频率为f=1/T=1/0.7（R1+2R2）C1=1/0.7（20kΩ+2*62kΩ）100μF≈992Hz；

占空比：q=R1/(R1+2R2)= 20kΩ/（20kΩ+2*62kΩ）≈13.9%

从NE555输出端的电流大概是200mA,而SE303正常工作只需20mA。故连上R3来限流，保护红外线发光二极管。

（二）红外接收电路

图3 红外线接收电路

图3电路为红外线接收电路。该电路由三部分组成。第一部分，红外接受装置PH302，第二部分是反相放大电路，此处用的是六相反相仿放大器CD4069.，第三部分是有两个反相器构成的施密特电路，利用其回差特性，对数字信号进行滤波整流，C8是去耦电容，进一步滤掉集成电路中产生的直流干扰。当接受到光信号时，PH302,处于导通状态，相当于短路，C7左端相当于直接接地，为低电平。当PH302未接收到光信号时相当于，反向截止，电路从R4过，C7左端高电平，大概是10v，经过C7、R9、D1、D2、D3、R10，反相放大后输出低电平为1v。在经过施密特整形滤波，整个发射电路输出低电平。（即人伸进手时输出低电平）。

（三）时间延迟电路

图4时间延迟电路

图4接地左边电路为时间延迟电路，该部分有一个NE555集成电路构成，R6为上拉电阻，2号脚为输入端，当2号脚为低电平时（低于12*1/3=4v），经过555输出端为一个高电平，接着电源通过上拉电阻R6充电，使2号脚的电平升高超过12*1/3=4v，电源通过R7充电使6号脚变成超过8V，此时，NE555发生翻转，输出低电平。

（四）吹风机开关电路

图5吹风机开关电路

电动机直接接在220V交流电上，不能直接用数字电路中的微电来控制，所以要用继电器来控制。电磁继电器一般需要大电流，Ne555输出为高电平，则发光二极管亮，Q2导通，此时电流经过Q2放大β倍，继电器闭合，开关K2闭合，电动机工作，D6起到保护作用，当Ne555输出低电平时，由于不能达到门槛电压，Q1不导通，继电器产生电感电动势，通过D6、R9将电能消耗。开关K1处于断开状态，电动机不工作，放光二极管D5不发光。电动机直接接在220V交流电上。

（五）电源电路

图5 电源电路

电路直接从220V电网供电，通过T1变压器电路，出来11V左右的交流电压，经过二极管桥式整流电路，输出12v的直流电流，然后在经过C1,C2,C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。共同构成电源电路，为整个电路提供12v的直流电压。

第三节总电路图和元件参数

<一>工作原理图

图6 自动干手电路工作原理图

<二>各元件的参数

<三>主要元件具体参数

<1>电动机：吹风机电机YY-F1-180

电压 230/120；频率 50/60; 功率 180w；极数4；

<2>触发器:GJ3-W型交流过零固态继电器

主要输入参数控制电压：3-12 (VDC) 主要输出参数负载电压：220 (VAC) 负载电流：3 (AAC) 通态压降：≤1.8 (VAC) 输入输出隔离

电压：≥2500 （VAC）

<3>Ne555参数功能特性：

供应电压4.5-18V

供应电流3-6 mA ；

输出电流225mA (max) ；

上升/下降时间100 ns

图7 555内部结构

<4>六反向放大器CD4069

宽电源电压范围：为3.0V?15V的。

高抗干扰：0.45V时

最大输出电流：230mA

管脚图：如图8

<5>发光二极管SE303

管压降一般为1.4V，电流不超过20mA。

图8 CD4069管脚图

第三章心得体会

经过这一周的课程设计，简单一点说，获益匪浅，

刚接到任务时有点不以为然，以前做过很多论文，不就是拼拼凑凑就完事了嘛。然而在真正开工的时候，发现了自己得想法有多膜的愚蠢，据搜资料来说，我就搜了整整一天，但收获甚微，好多都不能用，，课程设计不是简单的论文，终于感受到了，看看人家的设计，有条有理，给我第一感觉就是，他竟然写了一本书。目录、章节、图片、推理，一应俱全，可我都不知道资料怎么用，很受打击，于是歇了一天，后来又不甘心，我疯狂的搜资料，注册论坛会员注册了十几个，下的资料更是数不胜数。一下就懵了，这么多咋弄，于是又进入疯狂的筛选，多么多的资料一下又少得剩了一点，弄完资料，开始布局，可是目录咋写呢？都写啥内容呢？想半天不知道，最后还是求助网络吧，还不错，按照设计要求一步一步走，呵呵呵接下来就好多了，有了资料有了提纲做起来快多了。

万事开头难，可做设计的过程也不简单，这是对于我来说，都是上课没好好听讲，基础不扎实，书到用时方恨少，在别人水道渠成的时候，我只能现学现卖，收获还挺大的，以前连听都没听说过的知识现在弄得比较熟悉，以前很含糊的知识，现在已经会熟练运用，呵呵呵虽然累了点苦了点，但收获的快乐早已把困难掩盖。这次课程设计对我帮助最大的是老师和同学的帮忙，在设计中我遇到了很多自己解决不了的困难，多亏老师的悉心指导和耐心讲解，让我顺利完成设计，收获很多，经过这次课程设计，我学到了很多，真正感受到理论与实际的差距，而且还锻炼了自己的思维，运用知识的能力。学会了与人分工合作，

讨论问题解决问题，懂得了和别人合作的重要性。

再次感谢老师对我的细心指导和同伴的帮助，让我在实践中得到发展和提升。

参考文献

1、何小艇，电子系统设计浙江大学出版社， 2001年6月

2、姚福安，电子电路设计与实践山东科学技术出版社，2001年10月

3、王澄非，电路与数字逻辑设计实践东南大学出版社，1999年10月

4、李银华，电子线路设计指导北京航空航天大学出版社，2005年6月

5、康华光，电子技术基础高教出版社，2003