红外线干手器.

大连民族学院

信息与通信工程学院课程设计报告书

设计题目：红外线干手器

专业班级：通信114

学生姓名：白航

学号：2011136401

指导教师：石立新

起止日期：2013.6.17-6.29

目录

第一章设计任务和要求 (2)

第二章方案论证 (4)

2.1 方案论证 (4)

2.1.1 红外线干手器的构成及自动控制 (4)

2.1.2 电路工作原理 (5)

2.2 工作方案设计 (5)

第三章原理设计 (8)

3.1 红外线发射电路 (8)

3.2 红外接收电路 (10)

3.3 时间延迟电路 (12)

3.4 电源电路 (15)

第四章实际电路的调试 (16)

第五章总结与体会 (17)

第一章设计任务和要求

红外线干手器是一种广泛应用于宾馆、机场等公共场所洗手间的卫生洁具。

本课程设计的任务是设计一种以红外线自动控制的干手器。当人们需要干手时，人们把手靠近干手机时，自动干手机会自动打开加热装置和吹风装置，一段时间后会自动停止，并可以调节加热和吹风的时间。其工作原理是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。当人手伸进开关时，红外线传感器将电热吹风机自动打开，人手离开开关时传感器又自动将吹风机关闭。

设计要求当人手伸进传感器时，吹风机能动作，产生热风，实现自动干手功能，使之具有灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定、安装方便等特点。

第二章方案论证

2.1 方案论证

2.1.1 红外线干手器的构成及自动控制

干手器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（如图所示）。

图2-1 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。我所设计的红外线干手器就运用了这个特点。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，开关作用，使吹风机打开。红外线干手器的控制过程是：当人或物体靠近吹风机时，红外发射光电管发出的红外被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，最后驱动电路控制开关动作打开吹风机。当人手或物体离开自动干手器时，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，从而关闭干手器。

2.1.2电路工作原理

自动干手器的工作原理是采用反射式红外传感器，当有人手伸过来时，红外线开关将吹风机自动打开，人离开时又自动断电将吹风机关闭。成品的自动干手机要求有红外线控制开关和电热吹风机制作为一体，该红外线自动干手器电路由红外线发射器、红外线接收放大器和开关控制器组成。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。

自动干手器外围电路是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，吹风机开关电路和电源电路五部分构成的。

2.2 工作方案设计

自动干手器外围电路是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，吹风机开关电路和电源电路五部分构成的。

在红外线发射电路中，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，二极管D

起保护红外发光二极管的作用。

1

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。

在时间延迟和吹风机开关电路中，当输出端Q输出低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器与三极管集电极相连，当有电流驱动时，开关吸合，电磁阀

通电，电路闭合，吹风机吹出热风；当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，电路断开，吹风机不吹出热风。同时在继电器两端并联一个二极管实现保护，在

作为显示电路，显示吹风机是否启动。

电路中加入发光二极管D

3

电源电路的功能的为上述所有电路提供直流电源。

红外线干手器电路的总体框图

红外线干手器电路的原理方框图

第三章原理设计

3.1 红外线发射电路

1. 红外线发射电路原理

（1）红外发射的功能：555组成的多谐振荡电路驱动红外发射管向外发射红外线。

（2）红外发射的组成：由① 555时基集成电路，② SE303红外发光二极管，③电阻器R2 ，R5 ，R6，④电容器C5—C6组成的电路。接通电源9V，由U1及其外围容阻元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动红外发光二极管工作，将红外信号调制发射出去。

2. 多谐振荡器

555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。触发电路由C

1、R

1

、

D构成，其中D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关和T导通，输出端F输出低电平，当有一个外部2与脚5与6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过

R 1、R

2

向C充电，以及C通过R

2

向放电端C

1

放电，使电路产生振荡。电容C在

1/3V

CC t和2/3V

cc

之间充电和放电。输出信号的时间参数如式（3-11）（3-12）

（3-13）。

T＝t

w1+t

w2

（3-11）

t w1=0.7(R

1

+R

2

)C （3-12）

t w2=0.7R

2

C （3-13）

555电路要求R

1与R

2

均应大于或等于1K,但R

1

＋R

2

应小于或等于3.3M欧。

3. 红外线发射电路分析

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，故用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R2、R6进入，给C6充电，V7、V2电压升高，当V2达到8V左右时，NE555复位，输出端（引脚3）为低电平。之后C6通过R2放电，V2降低，当V2降到4V时，输出端输出高电平，SE303向外发射红外线。电源又通过R2、R6给C6充电，当V2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（R

2+2R

6

）C

6

=1/0.7（20kΩ+2*62kΩ）0.1μF≈99.56HZ；

占空比：q=R2/(R

2+2R

6

)= 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R5来限流，保护红外线发光二极管。