红外线水龙头自动控制设计讲解

湖南文理学院课程设计报告

课程名称：红外线控制自动水龙头系统设计

院部：电气与信息工程学院

专业班级：自动化11102班

学生姓名：

指导老师：***

完成时间： 2013年5月XX日

报告成绩：

红外线控制自动水龙头系统设计

摘要

水是生命之源，然而地球上能够直接供人们使用的淡水资源却很贫乏，而且分布不均，特别是随着经济的发展，无论是在农业还是在工业方面对淡水的需求越来越大，所以我们应该大力提倡节约用水，寻求可持续发展。为此设计用红外线自动控制电路控制水龙头，从我们日常生活中减少水资源的浪费。

学以致用，针对节约用水的问题，结合自己所学的知识，开发一种既能节约用水，又操作简单方便、有实用性的水龙头。本设计要求水龙头具有红外线自动控制功能，当有人接近或盛水容器靠近时，水龙头能自动打开，以一定流速放水；离开时水龙头自动关闭。这样不仅使用起来就很方便，而且可以防止因疏忽忘记关水龙头造成水资源的白白浪费，同时又避免各种传染病的扩散和传播，可以广泛应用在公共场所（如学校、医院）的餐厅、食堂、卫生间等，既节约用水，又方便、安全卫生。

本次设计的是一种以红外线自动控制的水龙头。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，使电磁阀得电吸合从而自动放水。

本设计满足了人们对物质的需求，又提高了科学性。以适应当今品种多批量小的电子市场的需求，大大提高了产品的市场竞争力。

2

红外线控制自动水龙头系统设计

目录

第1章概述 (4)

1.1引言 (4)

1.2设计目的 (4)

1.3设计内容及要求 (4)

1.3.1设计内容 (4)

1.3.2设计要求 (4)

第2章红外线控制自动水龙头系统设计 (5)

2.1水龙头的构成及传感器控制 (5)

2.2系统组成方框图 (5)

2.3红外反射式光电传感器特性与工作原理 (6)

2.4红外线控制自动水龙头的工作原理 (7)

2.4.1红外线水龙头控制电路系统的组成 (7)

2.4.2红外线水龙头控制电路工作原理 (7)

第3章单元电路的设计 (8)

3.1+5V的稳压电源的设计 (8)

3.2振荡器电路的设计 (8)

3.3红外接受控制电路的设计 (9)

3.4电压放大电路的设计 (10)

3.5音调译码器的设计 (11)

3.6三端稳压器 (13)

3.7LM567调制传感器 (14)

元器件清单 (16)

心得体会................................................................................................................................... . (17)

附录总电路图 (18)

参考文献................................................................................................................................... . (19)

致谢................................................................................................................................... . (20)

3

红外线控制自动水龙头系统设计

第1章概述

1.1引言

水是生命之源，然而地球上能够直接供人们使用的淡水资源却很贫乏，而且分布不均，特别是随着经济的发展，无论是在农业还是在工业方面对淡水的需求越来越大，所以我们应该大力提倡节约用水，寻求可持续发展。为此设计用红外线自

动控制电路控制水龙头，从我们日常生活中减少水资源的浪费。

1.2设计目的

①掌握数字电路系统的分析和设计方法。

②能够运用所学知识，合理的选择使用集成电路元件组成电路。

③了解红外线水龙头自动控制的原理、组成。

1.3设计内容及要求

1.3.1设计内容

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。要求该电路具有自动控制功能，当有人接近或盛水容器靠近时，水龙头能自动打开，以一定流速放水；离开时水龙头自动关闭。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实现智能控制。

1.3.2设计要求

①合理选择所需器件；

②完成全电路的设计、绘制电路图；

③撰写设计报告、总结报告。

4

红外线控制自动水龙头系统设计

第2章红外线控制自动水龙头系统设计

2.1 水龙头的构成及传感器控制

水龙头采用了反射式红外传感器。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，一部份红外光被发射到接收管。反射式

红外传感器（如图2-1所示）。

反射式红外传感器图2-1

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，当人或有物体接近时，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。红外线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。接收光电管接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。当人手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。系统组成方框图2.2

所示5个部分。系统组成框图如图1-2红外线自动控制水龙头整个控制过程分为

5

红外线控制自动水龙头系统设计

多谐振荡器调幅红外光红外接收Vout 电压放大

系统组成方框图图2-2

红外反射式光电传感器特性与工作原理2.3

反射式光电传感器的光源有多种，常用的有红外发光二极管，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，而激光二极管发出的光的频率比较集中，传感器只接收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被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。采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性和准确性。红外反射光的测量原理是将发射信号经调制后送给红外2-3所示）管发射，光敏管接收调制的红外信