【正文】 紅外探測 — 紅外接收 — 繼電器 — 電熱絲 — 電吹風(fēng)五個(gè)過程。采用了一種紅外控制的電子開關(guān)。當(dāng)有人手伸過來時(shí)，紅外線開關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開，人離開時(shí)又自動(dòng)將吹風(fēng)機(jī)關(guān)閉。成品的紅外線感應(yīng)烘手器將紅外線控制開關(guān)和電熱吹風(fēng)機(jī)只作為一體，根據(jù)這個(gè)原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機(jī)，加裝一個(gè)紅外控制開關(guān)，就可以組成 3 一個(gè)紅外線感應(yīng)烘手器，其效果與成品紅外線感應(yīng)烘手器是一樣的。如紅外感應(yīng)烘手器電路。該電路由紅外線發(fā)射器、紅外線接收放大器和開關(guān)控制器組成。 電路 工作過程是：當(dāng)人手接近紅外探頭，探頭檢測到人體信號(hào)，邏輯電路翻轉(zhuǎn)，給驅(qū)動(dòng)電路提供信號(hào)，繼電器工作，接通熱風(fēng)機(jī)電源，人手離開時(shí)，電路復(fù)原，熱風(fēng)機(jī)停止工作，等待下一次的工作信號(hào)。 紅外線的控制原理 紅外線應(yīng)用控制領(lǐng)域，主要是利用紅外線開關(guān)控制電路。紅外線光電開關(guān)（光電傳感器）屬于廣電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物體對(duì)紅外光束的則遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，起舞體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測。 紅外線控制自動(dòng)干手器與紅外線控制自動(dòng)水龍頭是基于同一控制原理組成的。只是紅外線控制 自動(dòng)干手器是用來控制電熱吹風(fēng)機(jī)的開與關(guān)，而紅外線控制自動(dòng)水龍頭是用來控制電磁閥門的開與關(guān)的。自動(dòng)干手器是一種高檔衛(wèi)生潔具，廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機(jī)場車站、體育場館等公共場所的洗手間。 紅外信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖 11 所示，紅外接收電路通常被廠家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。 內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流 信號(hào)進(jìn)入帶通 濾波器，帶通濾波器可以通過 30khz到 60khz 的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出 高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制 載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的 接收頭。 4 圖 11 紅外接收頭 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在 22uf 以上。 有的廠家建議在供電腳和電源之間接入 330歐電阻，進(jìn)一步降低電源干擾。 紅外發(fā)射器可從遙控器廠家定制，也可以自己用單片機(jī)的 PWM 產(chǎn)生，家庭遙控推薦使用紅外發(fā)射管 (L5IR445)的可產(chǎn)生 的 PWM, PWM 占空比設(shè)置為 1/3, 通過簡單的定時(shí)中斷開關(guān) PWM, 即可產(chǎn)生 發(fā)射波形。我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、 藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為 ～ m；波長范圍為 ～ m。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為 ～ m 之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的。 紅外接收 原理 紅外線控制自動(dòng)烘手器采用一種紅外線控制的電子開關(guān)，當(dāng)有人手伸過來時(shí)，紅外線開關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開，人離開時(shí)又自動(dòng)將吹風(fēng)機(jī)關(guān)閉。成品的自動(dòng)烘手器將紅外線控制開關(guān)和電熱吹風(fēng)機(jī)制作為一體，根據(jù)這個(gè)基本原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機(jī)，加裝一個(gè)紅外控制開關(guān)，就可組成一個(gè)自動(dòng)烘手 器，其效果與成品烘手器是一樣的。 當(dāng)手伸向控制器的下方時(shí)，紅外發(fā)射頭發(fā)射的紅外信號(hào)被反射到接收頭，通過信號(hào) 5 處理使電熱吹風(fēng)機(jī)開啟， 15s 后自動(dòng)關(guān)閉。如果想繼續(xù)開啟，可在停機(jī)后再次將手伸向控制器的下方。 紅外感應(yīng)烘手器實(shí)際上是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，它內(nèi)部包含紅外線發(fā)射、接收及信號(hào)放大與處理電路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體，并轉(zhuǎn)換成高電平信號(hào)輸出。由于紅外線反射型傳感器內(nèi)部采用了低功耗器件和抗干擾電路，所以工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)檢測，自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)控制等裝 置中。如：光電計(jì)數(shù)器，接近式照明開關(guān)，自動(dòng)干手器，自控水龍頭，感應(yīng)門鈴，倒車告警電路。 紅外遙控系統(tǒng) 紅外遙控的概述： 紅外線的光譜位于紅色光之外， 波長是 ～ m，比紅光的波長還長。紅外遙控是利用紅外線進(jìn)行傳遞信息的一種控制方式，紅外遙控具有抗干擾，電路簡單，容易編碼和解碼，功耗小，成本低的優(yōu)點(diǎn)。紅外遙控幾乎適用所有家電的控制。 紅外遙控系統(tǒng)的主要部分為調(diào)制、發(fā)射和接收，如圖 12 所示： 圖 12 紅外遙控系統(tǒng) 紅外遙控是以調(diào)制的方式發(fā)射數(shù)據(jù)，就是把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣既可以提高發(fā)射效率又可以降低電源 功耗。 調(diào)制載波頻率一般在 30khz 到 60khz 之間，大多數(shù)使用的是 38kHz，占空比 1/3的方波，如圖 13 所示，這是由發(fā)射端所使用的 455kHz 晶振決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取 12，所以 455kHz247。 12≈ kHz≈ 38kHz。 圖 13 載波波形 目前有很多種芯片可以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由 6 于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片 的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計(jì)成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)才工作，這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應(yīng)該有 足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器，陶瓷共鳴器準(zhǔn)確性沒有石英晶體高，但通常 一點(diǎn)誤差可以忽略不計(jì)。 紅 外線通過紅外發(fā)光二極管 (LED)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管（紅外發(fā)射管）內(nèi)部構(gòu)造與普通的發(fā)光二極管基本相同，材料和普通發(fā)光二極管不同，在紅外發(fā)射管兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。 圖 14 射擊輸出驅(qū)動(dòng)電路 圖 15 簡單驅(qū)動(dòng)電路 如圖 14 和圖 15 是 LED 的 驅(qū)動(dòng)電路 ，圖 14 是最簡單電路， 選用元件時(shí)要注意三極管的開關(guān)速度要快，還要考慮到 LED 的正向 電流和反向漏電流，一般流過 LED的最大正向電流為 100mA，電流越大，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。 圖 14 電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓下降時(shí)，流過 LED 的電流會(huì)降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會(huì)變小。圖 15 所示的 射極輸出電路可以解決這個(gè)問題，兩個(gè)二極管把三級(jí)管基極電壓鉗位在 ，因此三級(jí)管發(fā)射極電壓固定在 ， 發(fā)射極電流 IE基本不變，根據(jù) IE≈IC, 所以流過 LED的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時(shí)還可以保證一 定的遙 控距離。 紅外線控制的應(yīng)用 紅外線控制是指在沒有人參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)的按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 7 紅外線控制是相對(duì)人工控制概念而言的。指的是在沒人 參與的情況下利用控制裝置使被控制對(duì)象或過程自動(dòng)的按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。 紅外線不僅被用于一般行程控制和限位保護(hù)，更廣泛用于高速計(jì)數(shù)、測速、檢測器件等多領(lǐng)域 。 本課題的目的和任務(wù) 設(shè)計(jì)要求 A、當(dāng)手伸入出風(fēng)口時(shí)，烘手器可自動(dòng)開啟 B、當(dāng)烘手器啟動(dòng)時(shí)，有音樂演奏，且顯示運(yùn)行時(shí)間 C、顯示烘手器出風(fēng)口溫度 設(shè)計(jì)目的 通過這次課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)了解紅外線烘手器的設(shè)計(jì)原理及工作原理等等。對(duì)紅外線的控制接收原理及其構(gòu)成和應(yīng)用都要有相應(yīng)的了解。 8 第 二 章 紅外感應(yīng)烘手器設(shè)計(jì)方案的選 擇 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體方案 圖 21 方案圖 感應(yīng)模塊 方案 1： 采用紅外對(duì)管。紅外對(duì)管由一個(gè)紅外發(fā)射管和紅外接收管組成，但應(yīng)范圍只能在此兩個(gè)對(duì)管之間，且會(huì)受離散光的影響。 方案 2:采用 RPR220。 RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。其內(nèi)部的可見光過濾器可以減