【導(dǎo)讀】于紅外線技術(shù)的自動感應(yīng)水龍頭的設(shè)計與仿真。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對淡水的需求不斷增加，不久的將來，淡水資源緊缺將成為世界各國普遍面臨的嚴(yán)峻問題。立方米，約為世界人均水量的四分之一，世界排110位。靠近時，自動產(chǎn)生控制信號，使電磁閥得電吸合從而自動打開水源；反之則自動關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比，能夠提高水資源的使用。使用方便，且由于不需要用手接觸水龍頭，避免了病菌的傳播。

　　

【正文】 級調(diào)試功能。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 20 7. 完善的后處理 ： 對分析結(jié)果進(jìn)行的數(shù)學(xué)運算操作 類型包括算術(shù)運算、三角運算、指數(shù)運行、對數(shù)運算、復(fù)合運算、向量運算和邏輯運算等； amp。Oslash。 詳細(xì)的報告 能夠呈現(xiàn)材料清單、元件詳細(xì)報告、網(wǎng)絡(luò)報表、原理圖統(tǒng)計報告、多余門電路報告、模型數(shù)據(jù)報告、交叉報表 7 種報告。 8. 兼容性好的信息轉(zhuǎn)換 ： 提供了轉(zhuǎn)換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到 PCB布線（如 Ultiboard、 OrCAD、 PADS Layout20 PCAD 和Protel）；輸出仿真結(jié)果到 MathCAD、 Excel或 LabVIEW；輸出網(wǎng)絡(luò)表文件；向前和返回注 。 直流電源的仿真 元器件 的選用及 參數(shù)設(shè)置 在直流電源中，所用到的元器件有整流二極管、電容、變壓器。 整流二極管的選用： 二極管選用 IN4001 塑制硅整流器，其特點為： 1. 正向?qū)妷航档? 2. 導(dǎo)通電流高 3. 泄流電流低 4. 過載電流高 5. 成本低 其電參數(shù)為： 1. 最大周期性方向峰值電壓： 50V 2. 最大有效值電壓： 35V 3. 最大直流閉鎖電壓： 50V 4. 最大正向整流電流： 電容的選用： 根據(jù)估算可以得出在整個自動水龍頭電路中的總負(fù)載大約在 120歐，要求其脈動 系數(shù)小于 10%， 則因滿足公式： 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 21 25TCRL ? (51) 式中 LR 為電路總負(fù)載， C 為濾波電容， T 為電網(wǎng)交流電壓的周期。 即可求的濾波電容的值為 FFRTCL? 1525 ??????? (52) 可選用電容量為 F?470 ，耐壓 16V 的電解電容器。 變壓器的參數(shù)設(shè)置 變壓器二次電壓的有效值為 VVUU O 2 ??? (53) 變壓器變比為 45 01012 ?? VVUU (54) 直流電源的仿真電路圖 圖 直流電源 主 電路圖 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 22 根據(jù) 中元器件的型號及參數(shù)，可以繪制其仿真電路圖，如圖 所示。 直流電源的仿真結(jié)果 在圖 的模擬負(fù)載 R1 兩端加上一個示波器 （ XSC1） ，觀察負(fù)載兩端的電壓波形，如圖 所示。 圖 直流電源仿真分析 仿真開始后，其負(fù)載 R1 電壓波形如圖 所示，電壓波形一直保持著一個平穩(wěn)的狀 態(tài)，其電壓值保持在 12V，符號自動感應(yīng)水龍頭總電路中對于直流電源的要求。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 23 圖 直流電源仿真結(jié)果 電路開關(guān)部分仿真 電路開關(guān)部分元器件選用 由于仿真軟件中沒有 TX05D型紅外反射開關(guān)以及 TWH8778型高速集成開關(guān)的原件，所以在此仿真用一個紅色 LED 燈來代替 TX05D，用一個單刀單擲開關(guān)模擬紅外反射開關(guān)的斷開和閉合，用電壓控制開關(guān)代替 TWH8778 型高速集成開關(guān)。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 24 電路開關(guān)部分仿真電路圖 電路開關(guān)部分仿真電路圖如圖 所示 圖 電路開關(guān)部分仿真電路圖 電路開關(guān)部分仿真結(jié)果 仿真開始后， LED1 燈亮，表示其 TX50D 型紅外反射開關(guān)開始工作，發(fā)射出紅外線，當(dāng) J2單刀單擲開關(guān)按下，表示有物體進(jìn)入到 TX50D開關(guān)的范圍內(nèi)， TX50D 輸出一個電壓信號進(jìn)入 TWH8778 集成開關(guān)的控制端（即圖 中的 J1）， TWH8778 集成開關(guān)閉合，使之通水電磁閥（即圖 中的 LED2）導(dǎo)通，繼而水龍頭開始出水。仿真結(jié)果如圖 所示 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 25 圖 電路開關(guān)部分仿真結(jié)果 總體電路的仿真結(jié)果 圖 總體電路的仿真結(jié)果 將直流電源部分與電源開關(guān)部分結(jié)合到一 起，就構(gòu)成了總體電路圖， 其仿真結(jié)果 如圖 所示 。 電網(wǎng)中 220V 的交流電壓 V1 經(jīng)過變壓器 T1 變壓后進(jìn)入單相橋式整流電路中，經(jīng)過濾波電容 C1 濾波后輸出自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 26 平滑的 12V直流電壓， 12V電壓為 TX05D型紅外開關(guān)（圖 LED1）和 TWH8778 集成開關(guān)（圖 中 J2）供電，當(dāng)人手出現(xiàn)在紅外開關(guān)的感應(yīng)范圍內(nèi)即圖 中 J2 閉合，紅外開關(guān)輸出一個高平信號至TWH8778 集成開關(guān)，從而導(dǎo)通電磁閥（圖 中 LED2），水龍頭出水。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 27 總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計我選做的是自動感應(yīng)水龍頭，自動感應(yīng)水龍頭電路部分包括整流濾波電路 和自動開關(guān)電路。其中整流濾波電路用到的是單相橋式整流濾波電路，自動開關(guān)電路中用到了 TX05D 型紅外反射開關(guān)和 TWH8778 型高速集成開關(guān)。 通過這次對自動感應(yīng)水龍頭的設(shè)計，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于水龍頭的原理與設(shè)計理念。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。除了學(xué)會了許多專業(yè)知識外，在遇到困難時，積極地去請教我的指導(dǎo)老師，我通過看現(xiàn)有的教材、去圖書館查閱資料、去網(wǎng)上搜索相關(guān)信息這些方式，不僅完成了我的畢業(yè) 論文，而且大大增強(qiáng)了我的自學(xué)能力和獨立能力。更重要的是，我拓展了思路，開闊了視野，活躍了思想。 在畢業(yè)設(shè)計中，除了鞏固了自己專業(yè)的相關(guān)理論知識，還靈活掌握了 Proter DXP 繪圖軟件的使用，此次設(shè)計的電路原理圖全部用Proter DXP 進(jìn)行繪制，使我對 Proter DXP 有了一個新的認(rèn)識并掌握了一些新的技術(shù)和技巧。 在電路仿真過程中，由于所學(xué)的 MATLAB 和 Proter DXP 兩種軟件不能夠很好的對電路進(jìn)行仿真，所以我還自學(xué)了 Multisim仿真軟件，在仿真的過程中遇到了不少困難，但是通過借閱圖書館的教材 以及通過觀看互聯(lián)網(wǎng)上的視頻教程，使我初步掌握了 Multisim 仿真軟件的使用并很好的對電路進(jìn)行了仿真。 這次畢業(yè)設(shè)計不僅使我對相關(guān)專業(yè)知識有了更深的理解，而且還讓我認(rèn)識到了理論知識對工作實踐的重大意義，學(xué)會理論聯(lián)系實際。畢業(yè)設(shè)計要求我們完全依靠自己的能力去學(xué)習(xí)和設(shè)計，而不是像以往課程那樣一切由教材和老師安排。因此，它給了我更大的發(fā)揮空間。讓我發(fā)揮主觀能動性獨立的查閱資料、尋找數(shù)據(jù)、設(shè)計實驗方案，并將理論知識應(yīng)用到實踐中去。同時，讓我懂得紅外線在生活中的廣泛應(yīng)用。通過這次設(shè)計提高了我認(rèn)識問題、分析問題、解決問 題的能力。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 28 總之，這次設(shè)計既是對我課程知識的考核，又是對我思考問題、解決問題能力的考核，更是對我人格品德的考驗，設(shè)計讓我受益匪淺。由于閱歷不足及知識水平有限，在設(shè)計過程中還有不足或者欠缺的地方望廣大專家學(xué)者、老師、同學(xué)提出寶貴的意見或建議。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 29 致謝 緊張的幾個月過去了，畢業(yè)設(shè)計也順利的完成了，畢業(yè)設(shè)計能這么順利的完成與許老師耐心的指導(dǎo)是分不開的，在這里我要衷心的感謝許老師。 在整個畢業(yè)設(shè)計的制作和論文撰寫的過程中，許老師著重培養(yǎng)了我的自學(xué)能力和自我解決問題的能力，使我對電路設(shè)計及電路仿真和以前學(xué)過的知識有了 一個全新的認(rèn)識。許老師以其淵博的知識和耐心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)，使我受益非淺。同時我要感謝畢業(yè)設(shè)計制作過程中我們小組的全體成員，感謝他們給了我大量的意見和幫助。 感謝這四年以來眾多同學(xué)的幫助，大家一起在緊張的學(xué)習(xí)之余度過了許多愉快的時光。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 30 參考文獻(xiàn) [1]傅勁松 . 電子制作實例集錦 [M]. 福建科技技術(shù)出版社 , 2020. [2]廖先蕓 . 電子技術(shù)實踐與訓(xùn)練 [M]. 高等教育出版社 , 2020. [3]孫梅升 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 [M]. 高等教育出版社 ,2020. [4]楊素行 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程 [M]. 高等教育出版社 ,2020. [5]雷躍 , 譚永紅 . NI Multisim11 電路仿真應(yīng)用 [M]. 電子工業(yè)出版社 ,2020. [6]沈任元 , 吳勇 . 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. [7]劉南平 , 白明 . 電路分析 [M]. 人民郵電出版社 ,2020. [8]呂國泰 , 吳項 . 電子技術(shù) [M]. 高等教育出版社 ,2020. [9]王成安 , 畢秀梅 . 電子產(chǎn)品工藝與實訓(xùn) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. [10]馮民昌 . 數(shù)字集成電路系統(tǒng) （第二版） [M]. 中國鐵道出版社 ,2020. [11]劉潤華 . 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 石油大學(xué)出版社 ,1998. [12]何希才 , 伊兵 . 實用電子電路設(shè)計 [M]. 電子工業(yè)出版社 ,1998. [13]席德勛 . 現(xiàn)代電子技術(shù) [M]. 高等教育出版社 ,1999. [14]李小堅 , 趙山林 , 馮小君等 . Protel DXP 電路設(shè)計與制版實用教程（第二版） [M]. 人民郵電出版社 ,2020.