自动洗手器

设计目的

在公共场所的卫生间，如公共厕所、餐厅的卫生间、商场的卫生间，出于现代人的卫生观念，很多人都不想用手去开或者关水龙头，所以便产生了自动出水的水龙头。本设计就是一个简单、实用的自动洗手器控制电路。本设计采用红外发射与接收来判定有没有人要洗手或已洗完，然后由控制电路来决定是开还是关水龙头，从而达到自动控制的功能。

关键词：红外线、LM567、NE555、LM358

1系统设计

基本设计要求

1、设计一个用于控制水龙头自动出水的装置；

2、当有人洗手时，装置能自动出水，若手稍微偏离水龙头时（偏离时间2S以内），水龙头也能自动出水；

3、工作电源为交流220V；

4、灵敏度可调。

设计框图

+5V

电源电路

红外发射红外接收信号放大单稳态触发驱动电路

设计方案比较与论证

感应电路的选择：

方案一：感应电路采用红外感应器。恒温动物自身可产生一定频率的红外线，红外感应器能捕获人体发出的红外线，此方案的设计成本比较昂贵，且抗干扰能力弱，故不采用此方案。

方案二：感应电路采用红外发射管与接受管结合，红外发射管发射一定的频率的红外线，红外线遇到人体反射，由接收管接收，即可判断有无人要洗手。此方案成本比较便宜，抗干扰能力较强，且制作简易，故采用此方案。

红外发射、接收的方案：

方案一：由NE555构成多谐振荡器，产生一定频率方波，然后经三极管驱动发射管发射相同频率的红外线；接收电路由锁相环LM567构成，LM567外接定时电阻、电容，其内部便产生一定的频率，只有输入端输入的频率在其允许的范围内，其输出端才输出低电平，否则输出高电平。此方案红外发射管的发射功率比较大，但需调准555的输出频率，使其与LM567的中心频率相差无几，此调试过程比较复杂，且要多用一片555芯片，又因为本设计对发射功率的要求不高，所以不采用此方案。

方案二：发射与接收电路由同一片LM567构成，LM567外接定时电阻、电容，其5脚便产生一定频率的方波，此频率即为中心频率。产生的方波经三极管，即可驱动发射管发射相同频率的红外线，若有接收到信号，其接收到的频率即为中心频率。此方案的调试过程比较简单，用的器件较少，故采用此方案。

2 单元电路设计

2.1 电源电路的设计

1、工作原理图：

2、工作原理：

室电由变压器降到交流9伏，再由四个二极管构成的整流桥整流，由电容滤波，然后由三端集成稳压芯片稳压成直流5伏，最后再由一个较小的电容滤波，作为后接电路的工作电源。 3、元器件的选择： 变压器选用220：9，其输出经整流、滤波后，电压为原来的1.2倍，即为10.8V ，作为7805的输入电压，此电压大于7.5V ，所以7805可稳定工作；

电容C1的容量可由公式2/)53

(T ～C R L 计算得出。 2.2 红外发射、接收电路的设计

1、工作原理图：

220:9

D1

4007D2

4007

D3

4007D4

4007

C11000uF/25V

1

3

2

IC17805C2

104

C3104

C4

100uF/25V

Port

Port

220V +5V

C42.2uF C51uF

C3

104C6

2200pF LED_2T19013

10K R2

R68K1

RW25K

RW1

1K Ofil

1

Ct 6GND 7Lfil 2V+4OUT

8

IN 3Rt 5IC3LM567＋5V

R3

15M

C710pF C8

104

R45.1K

T29013

LED3R5

1K D54007

红外发射

J1

32

1

8

4

A LM35810K 10K

5K110k 10K

470K

0.01uF

LED

红外接收1uF

TRIG 2

OUT

3

4

C V O L T

5T 6DIS 7

8

1R

VCC

GND

U?

555

10K

2、工作原理：

锁相环LM567的5、6脚外接定时电阻、电容，其5脚产生一定频率的方波，此信号经三极管驱动发射管发射相同频率的信号；红外接收管接收到的信号经由集成运放构成的差分放大电路放大后，送给LM567，若接收管有接收到信号，LM567的8脚输出低电平，触发由NE555构成的单稳态电路输出高电平，即而驱动电磁阀工作，即水龙头出水。（电路中用发光二极管作指示，灯亮为出水，灯灭为不出水） 3、元器件的选择：

LM567的定时电阻、电容：电容选223，电阻选10K 的电位器，则由公式

RC

f 1.11

=

可知，中心频率在9.1KHz 以上可调；

NE555的定时电阻、电容：因为要求555的定时为2s 左右，所以电容选用4.7μF ，则电阻阻值可由公式RC t w 1.1=得出，计算得电阻阻值为470K Ω。

3 系统测试

1、接通市电，在集成稳压芯片的输出端测得+5V 的直流电。

2、用示波器观测LM567第5脚的波形，观测到的波形为。