红外线水龙头自动控制电路

河南理工大学电子技术课程设计报告

红外线水龙头控制电路

所在学院：电气工程与自动化学院

姓名：郑凯宁

学号： 310608020631

专业班级：自动化06-6班

指导老师：

2009年1月8日

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。

该红外线水龙头控制电路由滤波整流电路、灵敏度调节电路、红外发射电路、红外接收电路以及电磁阀控制电路等组成。用到的元器件有光电传感器（红外发射器、红外接收器、）开关放大电路、光电耦合器、电磁阀、555集成芯片以及电阻、电容若干，由220伏交流电供电，经变压器从次级输出9伏交流电压，该电压经整流、滤波、稳压，得到5伏电压提供给控制电路。整个电路的核心是基于555定时器的红外传感器，由红外发射电路和红外接收电路构成，一块555集成芯片用于控制红外线信号的产生，另一块用于红外接收，其中在第二块集成芯片中1、2管脚还设有一级自动偏置限制电路，其作用主要是用来防止强光的冲击干扰和提高对弱信号的放大能力。当有人洗手或接水时接近水龙头的手或容器将红外线反射回一部分，由红外接收电路接收并转化为电信号传递给后继电路，继而引发电磁阀的控制活动。

目录

1 概述 (3)

1.1引言 (3)

1.2设计目的 (3)

1.3设计内容及要求 (3)

2 红外线水龙头自动控制电路原理方框图 (4)

2.1红外线水龙头自动控制电路的组成 (4)

2.2原理方框图 (4)

3 各部分功能模块设计 (5)

3．1变压器及整流滤波稳压电路 (5)

3.2灵敏度调节电路 (5)

3.3红外发射电路 (6)

3.4红外接收电路 (7)

3.5电磁阀控制电路 (8)

4 电路元器件介绍 (9)

4.1电路元件 (9)

5 遇到的问题及解决方法 (11)

6 心得体会 (12)

参考文献： (12)

附录 (13)

1 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、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。

2、用常用的元器件及集成芯片等构成电路，画出原理图，写出设计心得体会。

2 红外线水龙头自动控制电路原理方框图

2.1红外线水龙头自动控制电路的组成

红外线水龙头控制电路由滤波整流电路、灵敏度调节电路、红外发射电路、红外接收电路以及电磁阀控制电路等组成

2.2原理方框图

3 各部分功能模块设计

3．1变压器及整流滤波稳压电路

IC4、VD2~VD5、T、C7、C6共同构成了控制电路的直流电压产生电路，220V 交流电压经T变压器从次级输出9V交流电压。该电压经整流、滤波、稳压，得到的5V电压提供给控制电路。

3.2灵敏度调节电路

Rp2是一只可变电阻，调节其阻值，可改变IC27脚上的电位及VT1的导通状态。正常时，调整Rp2的阻值，7脚上的电压值为4.6V，VT1处于微饱和导通状态，此时，电路灵敏度最佳。

3.3红外发射电路

IC1的型号为CA7555,是一块时基集成电路，由该IC构成了红外发射电路。该电路是一个多谐振荡器，振荡频率为f=1|1.1x（Rp1+R1+R2）xC1，调整Rp1的电阻值，可使发射电路的振荡频率f=38KHZ。该振荡频率的信号从IC1的3脚输出后，由红外发射二极管LED1向外辐射红外光。R3是红外发射二极管LED1的限流保持电阻。

3.4红外接收电路

IC2是一块红外线接受集成电路。其1脚外接红外接收二极管；2脚所接的C2、R4主要是用来设置IC2内前置放大器的频率特性和增益的。IC2的1、2脚内还没有一级自动偏置限制（ABLC）电路，其作用主要是用来防止强光的冲击干扰和提高对弱信号的放大能力；3脚所接的C3为检测电容，当其容量值变小时，检波输出脉冲的脉宽变动就大，极易造成遥控误动作。IC2的5脚与电源之间所接的R5为带通滤波器中心频率f0的设置电阻；6脚与地之间所接的C4为内部整形电路的积分电容。当其容量值变大时，不但抗外部噪声干扰能力下降，而且输出脉冲的低电平持续时间也将增加，由此也会造成遥控失灵。

3.5电磁阀控制电路

红外遥控信号发射器的信号在无人洗手或接水时，IC2接收不到红外光而后级电路不会动作。

当有人洗手或接水时，接近水龙头的手或盛水容器将红外反射回一部分，由红外接收管LED2接收并转化为相应的电信号。该信号通过IC2的1脚输入电阻（指IC内的等效输入电阻，其值约为45欧姆）形成了约40uV的电压信号，经前置放大、限幅放大、38kHz的带通滤波、峰值检波，使IC2的7脚输出的电压由高变低，使VD1、VT1相继导通，使LED1发光，并使VS1双向晶闸管导通，使电磁阀DF-1得电，打开放水。