【正文】 上最先實(shí)現(xiàn)了 100 萬像元集成度的單片式紅外焦平面陣列等種類產(chǎn)品推向市場(chǎng)，搶占商機(jī)，法國(guó)、荷蘭、瑞典、英國(guó)、德國(guó)和意大利等在非制冷紅外熱攝像儀技術(shù)的發(fā)展方面，已顯示出其處于前沿的競(jìng)爭(zhēng)地位。 此外，加拿大、以色列、韓國(guó)、澳大利亞、波蘭、新加坡的一些公司和機(jī)構(gòu)都在盡力鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 發(fā)展先進(jìn)紅外焦平面陣列熱攝像儀技術(shù)，競(jìng)爭(zhēng)已遍及全球幾大洲。 近幾年來，中國(guó)的紅外成像技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，與西方的差距正在逐步縮小，有些設(shè)備的先進(jìn)性也同西方同步。如目前已能生產(chǎn)面積小于 30um21000 1000 像素的探測(cè)器陣列，由于采用了基于銻化銦的新器件，目 前已達(dá)到了分辨率小于 ℃的溫差，使對(duì)目標(biāo)的識(shí)別達(dá)到更高的水平。 2 方案論證 本方案選用低功耗紅外反射開關(guān)（ A），功率開關(guān)集成電路（ Ic） ,及電源變換電路組成，紅外反射開關(guān)向外發(fā)射調(diào)制紅外線，與其同并排安排光敏晶體管來接收，紅外信號(hào)控制功率開關(guān)集成電路進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電磁水閥。本設(shè)計(jì)方案中紅外反射開關(guān)是選用模塊化產(chǎn)品，全部電路焊裝于塑料小盒內(nèi)，本方案特點(diǎn)是制作簡(jiǎn)單，安裝可靠。 本方案選用多諧振蕩器，由紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外信號(hào)，該信號(hào)被接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大電路放大送入譯碼器，對(duì)其信 號(hào)進(jìn)行判斷，來控制集成電路是否工作，進(jìn)而判斷繼電器是否工作。本方案和方案一比較，方案一由反射開關(guān)（ A）和功率開關(guān)集成電路（ Ic）組成，多為成品，水龍頭控制電路與電磁閥一起裝在盒子里，便制作，而本方案多采用集成電路，雖制作復(fù)雜，但其穩(wěn)定性能好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于方案一，而且抗外界干擾比方案一強(qiáng)，節(jié)水效果也比較好，所以選用本方案。 下面是具體的設(shè)計(jì)思路、原理、結(jié)構(gòu)組成以及元件選用。 3 設(shè)計(jì)原理 紅外線控制水龍頭由路由紅外線發(fā)射電路，紅外線接受與信號(hào)放大電路，鎖相環(huán)頻率解碼電路，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)控制電路和電源電路等組成。 接通開關(guān) SA，由 ICO1 及其外圍阻容元件構(gòu)成的多諧振蕩器通電工作，驅(qū)動(dòng) VL 工作，鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 將 14KHz左右的紅外線調(diào)制信號(hào)發(fā)射出去。該紅外線調(diào)制信號(hào)被 VL 接受并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng) IC1運(yùn)算放大，放大后的信號(hào)送入 IC2進(jìn)行選頻。 當(dāng)加在 IC2 3腳的外來信號(hào)頻率與 IC2的振蕩頻率相同時(shí)， IC2的 8腳輸出低電平，使 VL截止， IC3的 2腳為高電平， 3腳輸出低電平，繼電器 K不 工作，電磁閥 YV關(guān)閉。 當(dāng)洗手或用器皿取水，手或物體將 VL 發(fā)出的紅外線遮擋住時(shí)， IC2的 8 腳將由低電平變?yōu)楦唠娖?，使晶體管 VT導(dǎo)通， IC3的 2腳電位 降低， 3腳輸出高電平，繼電器 K吸合，常開觸點(diǎn)接觸，電磁閥 YV通電將水龍頭打開。當(dāng)遮擋物離開后，電磁閥 YV延時(shí)工作一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉。 電源變壓器 T，整流橋堆 UR，三端集成穩(wěn)壓器 IC4和濾波電容 C8， C9等組成電源電路。 電源部分 電源功能 為各元器件的正常工作提供直流電源。根據(jù)設(shè)計(jì)要求組成電路的主要部分有555 夠成的多諧振蕩器，其工作電壓為 — 18V，放大電路與紅外發(fā)射管相配套光敏二極管 PH302 接收，其工作電壓為 3V— 18V，閥門開關(guān)控制電路是由 NE567音頻譯碼器和晶體 管組成，其工作電壓為 — 17V，電磁閥 9V— 12V，由此可知，電源電壓應(yīng)為 9V使電路正常工作。 電源的組成 由變壓器，整流橋，濾波器，穩(wěn)壓器組成。 變壓器把 220V 交流電（市電）變?yōu)榉€(wěn)壓所需的低壓交流電；整流器把低壓交流電變?yōu)橹绷麟?；整流后的直流電中仍?huì)含有交流成分，可以通過濾波電路將交流成分濾除；經(jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。 電源變壓器 變壓器的作用是將 220V 50Hz 交流電變成整流濾波所需的交流電壓。本 設(shè) 計(jì)需要把 220V 交流電變?yōu)?9V 交流電，變壓 器匝數(shù)比 n=原邊匝數(shù) /副邊匝數(shù) ≈25 。 整流濾波電路 整流電路將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓。整流通常有半波整流和全波整流。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 穩(wěn)壓電路 經(jīng)整流濾波輸出的電壓通常是不穩(wěn)定的，不能直接對(duì)系統(tǒng)供電，因此需要經(jīng)過穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)定到單片機(jī)系統(tǒng)所需的要求。 對(duì)任何穩(wěn)壓電路都應(yīng)從兩個(gè)方面考察其穩(wěn)壓特性，一是設(shè)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，研究起輸出電壓是否穩(wěn)定；二是設(shè)負(fù)載變化，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定。 直流穩(wěn)壓電路分為 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路，本設(shè)計(jì)采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓器一般包括單管穩(wěn)壓器和集成穩(wěn)壓器。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器和可調(diào)式三端穩(wěn)壓器 穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo) 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電流及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、波紋電壓及溫度系數(shù)等。 對(duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)方面的要求： a、 穩(wěn)定性好 當(dāng)輸入電壓 Usr(整流、濾波輸出電壓 )在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓 Usc的變化 一般 要求很小 。 由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，長(zhǎng)用穩(wěn)壓系數(shù) S來表示： S 的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下， S 越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高 。 通常 S 約為 102～ 104。 b、 輸出電阻小 負(fù)載變化時(shí)（從空載到滿載），輸出電壓 Usr 應(yīng)基本保持不變，其這方面的性能可用輸出電阻表征。輸出電阻（又稱等效內(nèi)阻）用 rn 表示，他等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比 rn 反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力 ,rn 越小，則 Ifz變化時(shí)輸出電壓的變化也越小 。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到 1Ω ，甚至 。 c、 電壓溫度系數(shù)小 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù) KT來表示。 d、 輸出電壓紋波小 所謂紋波電壓，是指輸出電壓中 50Hz 或 100Hz 的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù) S。 原理圖 圖 31 電源原理圖 電路分析 220V 的交流電壓經(jīng)過變壓器變壓，整流橋 UR整流，及濾波器濾波，輸出給穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器 CW317 輸出電壓為 — 37V，輸出電流可達(dá) 的可調(diào)集成三端正輸出電壓集成穩(wěn)壓器，基準(zhǔn)電壓 在輸出端 3和調(diào)整端 1之間決定輸出電壓只能從 開始往上調(diào)節(jié)， Uo=（ 1+RW/R1），取 R1=240n，故 RW選 精密可調(diào)電位器，在空載下，電阻 R1不能選過大， R1=100— 200n,集成穩(wěn)壓器輸出端可不加電容也可正常工作，但當(dāng)空載為容性，在 500— 5000PF，集成穩(wěn)壓內(nèi)部放大 器是 1： 1比例反饋，引起電壓自激振蕩，在輸出端上接電容 C8，C9為濾波電容。 鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 整流二極管選用 +N4001，參數(shù)為 U》 50V， I=1A，滿足 U》 2V2， I》 Imax 條件。 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射的功能及組成 555 組成的多諧振蕩電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外線。 由 555 時(shí)基集成電路， SE303A，紅外發(fā)光二極管，電源開關(guān) S，電阻器 R01— R03 和電容器 CO1— CO3 組成的電路。接通 SA，由 ICO1 及其外圍容阻元件構(gòu)成的多諧振蕩器通電工作，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管工作，將紅外信號(hào)調(diào)制發(fā)射出去。 圖 32發(fā)射部分電路圖 集成時(shí)基電路又稱為集成定時(shí)器或 555 電路，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè) 3K 電阻，故取名 555 電路。其電路類型有雙極型和 CMOS 型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是 555或 556電路；所有的 CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是 7555或 7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。 555 和 7555 是單定時(shí)器。 556 和 7556 是雙定時(shí)器。雙極型的電源電壓 Vtt＝＋ 5V～ 15V，輸出的最大電流可達(dá) 200mA， CMOS 型的電源時(shí)電壓為＝ 3～＋ 18V。 鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 555 電路的工作原理 555 電路的內(nèi)部電路方框圖如圖 3— 3 所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本 RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)管 T，比較器的參考電壓由三只 5K 電阻器構(gòu)成