红外线自动洗手器的原理解剖

红外线自动洗手器的原理解剖

红外线自动洗手器通过对红外线的感应来控制水龙头阀门的开关，当人手接近时，红外线发射管辐射出的红外线信号被手反射，被红外线接收电路接收，由LM567与NE555组成的控制电路对此作出反应，使水龙头阀门自动打开；当人手离开时，经过一定的延时（0到2min）之后阀门自动关闭。本文主要对洗手器的控制电路进行介绍，它由整流稳压电路、红外线发射接收及控制电路、延时电路及固态继电器组成，目前广泛应用于学校、医院、企业等的用水设施中。

红外技术作为传感技术的重要组成部分，广泛应用于军事领域、民用工程领域以及人民的日常生活之中。红外线自动洗手器是红外技术在日常生活中应用的典型实例，它与自动干手器配套使用。目前应用于自动洗手器中的核心元件有CX20106A与LM567, 本文将介绍以LM567为核心的自动洗手器,该洗手器使用方便可靠，只要将手放在洗手器下，水龙头就会自动释放水，特别适合于酒店、宾馆、医院等公共场合，因为不需要用手去拧水龙头，它在卫生层面上提高了一个档次，能有效防止手上细菌等微生物的传染，同时还有节水、省时等诸多优点，未来将会有各位广阔的市场。

在下文中将对红外线自动吸收器进行详细分析，将整个控制电路划分为三个模块，先总体分析控制电路的工作原理，然后对模块进行细入分析，对其核心元件的功能进行阐述。

2.控制电路与工作原理

红外线自动洗手器主要由LM567、NE555、7806、红外线发射管与接收电路、固态继电器以及电磁阀组成，其控制电路[1]如下：

图1 红外线自动洗手器控制电路

2.1工作原理

本电路利用220V市电供电，市电经变压器T作用之后转换为9V交流电压，再通过整流桥的作用转变为稍小于9V的直流电压，经R1限流之后驱动D1发红光，作为电源指示灯。C1、C2在电路中起到滤波作用，C2还有改善7806负载特性的作用。三端稳压集成电路7806将整流桥的输出电压转变为6V电压输出，为A1、A2、A3供电。

电路图中VD为红外发光二极管PH303，LM567芯片5管脚输出的震荡信号经VT1功率放大之后，推动VD向外发射红外线。A1为SFH506-38为红外接收电路，由它来对红外线进行感应，利用感应信号来控制LM567的工作。LM567的3管脚为信号输入端，8管脚为逻辑输出端，在没有人洗手时，A1接收不到VD发出的红外线，从而A2的3管脚没有输入，8管脚为高电平，A2的8管脚与A3的2管脚直接相连，在2管脚为高电平时，A3的三管脚输出低电平（NE555组成单稳态电路），从而三极管VT2截止，LED2不亮，继电器K处于释电状态，水龙头的阀门关闭，无自来水放出。在有人要洗手时，VD发射出的红外线被人手反射，从而被A1接收，经放大之后输入到A2的3管脚，使得8管脚输出低电平，从而A3的2管脚为低电平， A3的3管脚输出高电平，VT2导通，继电器K吸合，从而使其常开触点K闭合，水龙头接通释电放水。同时LED2发出绿光，指示水龙头在工作。当人手离开时，A1没有接收红外线，NE555提供一定的延时之后关闭，这可以防止人手偶尔偏离红外线探测区之后，在一定时间内仍能有水放出。

2.2控制电路

将电路图进行模块化划分得电路框图如下：

图2 控制电路的框图

下面对各模块进行分析：

2.2.1整流稳压电路

前级整流电路如下：

该级电路主要由变压器、整流桥、三端稳压器7806组成,其工作原理在2.1中有所介绍：

图3 前级整流稳压电路

（1）整流桥的工作原理：

很多电路要用直流电源供电，为了方便对市电的利用，就需要将市电转换为所需电压的直流电，整流电路的作用是将交流转换为直流的电路大部分由变压器、整流器以及滤波电路组成，变压器将市电转换为幅值较小的交流电，整流器将交流转换为直流，镇流器的转换过程可用下图表示：

当输入的交流为正半周时：当输入的交流为负半周时：

从以上分析可以看出，输出不再是交流，输入、的对应输出如下图所示：

此输出经电容C1滤波，C1使通向负载的直流电流变得平滑，在一个周期之内，电容C1被两次充放电，使得输出的电压波形更加平滑，减少了脉动成分，起到了滤波的作用。

（2）7806的作用：

整流滤波后得到的直流电压通常是不稳定的，这是因为交流电网的供电电压常有波动，使得整流滤波后的直流电压也相应变动，为了得到稳定的直流电压，避免电压的变化对电路工作状态的影响，需要利用稳压器达到稳压的作用。7806是三端集成稳压器中的一种，它是将调整管、稳压管与取样放大管等制作在一块芯片上，它的输出电流为1A，7806的输出电压为6V。它在使用时要与电容连接，电容C1即可以减小整流后电压的波动，又有一

只输入端瞬态过电压的作此只对一些细节进行声明,VD 为红外线发射，A1为红外线接收电路，为防止在没有人要洗手时A1对红外线的吸收，在安装时需要将A1与VD 并排朝下放置。

（1）红外线发光二极管：

LM567的3管脚为信号输入端，8管脚为逻辑输出端，3由A1来控制，8控制A3的2管脚，LM567的输出为集电极开路的晶体管输出，最大灌电流为100mA 。LM567的工作电压为4.75-9V ，工作频率为0.1Hz-5000kHz,静态工作电流为8mA 。

2.3延时电路与固态继电器电路：

图4 NE555单稳态电路以及继电器电路

此电路为NE555组成的单稳态电路，在管脚2处为高电平时（小于8管脚电压的用，电容C2则能改善其负载特性。

2.2红外线发射、接收及其控制电路

图三 中间级控制电路

该级电路的工作原理在2.1中已有介绍，在13

），此时3管脚将输出高电平，使LED2灯亮，同时促使VT2导通，继电器K 吸合，使常开触点K 闭合，水龙头放水。NE555可提供一定的延时，一般为几秒钟。延时与电阻R5以及C7有关，即为继电器工作的时间为暂稳态的时间w t ，要大于A2的8管脚低电平的持续时间。w t 满足如下关系[2]：571.1w t R C ≈⨯⨯