感应水龙头(课程设计)

传感器课程设计

课题：感应水龙头的设计

学校：新乡学院

院系：物理与电子工程学院

专业：电子信息科学与技术二班

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目录

一、引言 (3)

二、系统的基本组成 (4)

2.1“感应式水龙头”的正视图和侧视图 (4)

2.2水龙头的构成及红外传感器控制 (5)

2.3系统组成方框图 (5)

三、系统的工作原理 (6)

3.1 红外线水龙头控制电路系统的组成 (6)

3.2 红外线水龙头控制电路工作原理 (6)

四、单元电路设计 (7)

4.1 +5V稳压电源的设计 (7)

4.2红外接收控制电路的设计 (7)

4.3压放大电路的设计 (8)

4.4音频译码器的设计 (10)

4.5三端稳压器 (11)

4.6 LM567芯片使用 (12)

4.7元件选取 (13)

五、结束语 (14)

参考文献 (14)

一、引言

许多人在日常生活中有这样的体验，每当在厨房中做饭，双手总会沾满油脂，想用油油的双手开启水龙头冲洗，又担心会将油脂留在水龙头的开关上，造成日后的清洗不便。而对于公用场所的水龙头，随着接触的人多了，上面就会有很多细菌，每次接触就会带上细菌，危害人体健康。特别是医用水龙头，在避免细菌交叉感染方面更加需要注意。而对于普通的水龙头来说，它无法避免这些麻烦，但感应式节水水龙头就完全可以帮你解决这些问题。它无需接触龙头任何部位，出水及关水由感应器自动完成，可有效避免细菌交叉感染，同时在感应范围内自动出水，用完自动关水特点也起到了节约水资源的作用。

我们所设计得是一种以红外控制出水关水的水龙头。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。并且它可在强光下工作，可应用范围极其广泛，如家庭、车站、工厂、学校、餐厅、医院等场所都可使用。

它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。

二、系统的基本组成

2.1“感应式水龙头”的正视图和侧视图

2.2水龙头的构成及红外传感器控制

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二极管来完成。当有物体靠近时，一部分红外被发射到接收管。反射式红外传感器（见图2-1）。

物体

图2-1 反射式红外传感器

红外水龙头控制过程是，当人或物体接近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外经人和物体发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，驱动电路断电电磁阀电源。

2.3系统组成方框图

红外线自动控制水龙头整个控制过程分5个模块。系统组成方框图（见图2-2）。

图2-2 系统组成方框图

三、系统的工作原理

3.1 红外线水龙头控制电路系统的组成

红外线水龙头控制电路包括发射电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谐振荡器和红外发射二级管；接收电路包括红外接收管D1和D2，运算放大器（LM741）。音频译码器（LM567），继电器K，电源电路等组成。

3.2 红外线水龙头控制电路工作原理

工作原理：电路原理如附录所示。220V交流电路经变压器T降压，变为9V 交流电，再由～桥式整流，C1滤波，三端稳压集成电路7806稳压，得到 6V直流电供给控制电路工作。LED1为红色发光二极管，用作水龙头的电源指示。A1为红外接收电路SFH506-38，A2为锁相环音频译码器 LM567，A2与R3、C6组成振荡器，R3、C6决定A2内部压控振荡器的中心频率，LM567的3脚为信号输入端，8脚为逻辑输出端，该输出是一个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4.75V～9V，工作频率可从零点几赫兹到500kHz，，静态工作电流为 8Ma。A3为NE555定时器，它与外围元件组成单稳态定时电路，其目的是在人手偶尔偏离了红外线的探测范围时，能保证水龙头的正常出水。

LM567芯片5脚输出的振荡信号经三极管功率放大后，推动红外发射二极管VD向外发射红外线。没有人洗手时，红外接收电路A1接收不到VD向外发射的红外线，A2的3脚无信号输入，8脚为高电平，A3的3脚为低电平，三极管截止，继电器K断电处于释放状态，电磁阀Y不动作，水龙头无自来水放出。

当人手放到水龙头下时，A1接收到人手反射的红外线并经A1放大后，输入到A2的3脚，由A3内部处理后使A3的8脚输出低电平，从而使A3的低触发端2脚变为低电位，导致A3的3脚输出高电平，三极管导通，继电器K吸合，使其常开触点闭合，接通电磁阀Y的220V交流电源，Y开始动作，使水龙头放出自来水，供人们洗涤之用，同时发光二极管LED2发出绿光，指示洗手器正工作于放水状态。洗涤完毕，人手离开水龙头后，A3延时几秒钟后复位，使水龙头停止放水。

四、单元电路设计

4.1 +5V稳压电源的设计

电路为输出电压+5V，输出电流1.5A稳压电源。它的电压变压B，桥式整流电路D1～D4，虑泼电容C1.C3，防止自激电路C2.C3和一只固定式三端稳压器（7805）极为简捷方便的搭成。

200v交流电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤泼电容C1的整流和滤泼，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形式一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生精度高，稳定性好的直流输出电压。稳压电源电路（见图4-1）。

图4-1 稳压电源电路

4.2红外接收控制电路的设计

采用1片小型一体化红外接收/解调块接受头SFM506-38和1片锁相环电路