【正文】 他們在我設計中給了我許多寶貴的意見和建議。還有謝謝我周圍的朋友，他們給了我無數(shù)的關心和莫大的鼓勵，讓 我的大學生活充滿了歡聲笑語和溫暖無限。我才能夠解決畢業(yè)設計中遇到的種種問題。在此我要感謝我的指導老師趙利平老師給我悉心的幫助和對我認真耐心而細致的指導，由于我所學的知識少且不深，但是趙老師仍然細心的指點和不厭其煩的講解，是我的論文不斷地前進。我相信其中的酸甜苦辣最終都會是甜美的化身。從中我也充分認識到了紅外線水龍頭給我們生活帶來的極大方便。從開始接到論文題目，然后查找資料和討論問題，請求老師和同學的幫助，查找和搜集資料，編排和修改，到論文的完成，在完成的過程中，對我來說都是極大的挑戰(zhàn)與嘗試，這也是我在大學期間獨立完成的最多的工作。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學習中激勵我不斷繼續(xù)進步。 這次寫論文的經(jīng)歷使我真心體會到做事要用心專一，其它事情亦是如此。雖然這個論文還不是很完善，但是在設計過程中所學到的知識是我這次畢業(yè)設計中最大收獲和財富，能讓我終身受益。這些經(jīng)歷會對我今后的學習，工作和生活帶來轉折和形成重要的影響。通過這次設計提高了我認識問題，分析問題，解決問題的能力。本次畢業(yè)設計 中 完全依靠自己的能力去設計和學習，時間和所學的內(nèi)容皆有我們自己掌握 ，不像課程和教材那樣死板學習方式，還有和同學之間的大力自由合作 。 圖中的整流橋堆 UR，三端集成穩(wěn)壓器 IC4，濾波電容 C8， C9 和電源變壓器 T 等組成電源電路，保證工作時候處于穩(wěn)定狀態(tài)。 當人或物位于被測范圍之內(nèi)時， VL 發(fā)出的紅外線會被人或物而遮擋住， IC2 的引腳 8會從低電平跳變到高電平，晶體管 U4 開始導通， IC3 的引腳 2 處電位便開始降低，高電平便 會經(jīng)引腳 3 輸出，觸點常開的隨著繼電器 K吸合而閉合，電磁閥 YV通電便將電磁閥門打開，水就會流出。U2則接收經(jīng)過紅外線調制的信號并進行光與電之間的轉換， IC1 對其進行運算放大，IC2 會對放大信號進行選頻。 電路是由紅外線控制，紅外線發(fā)射電路，電源電路，鎖相環(huán)頻率解碼電路，信號放大電路，紅外線接受電路，單穩(wěn)態(tài)延時控制電路等組成。但是當人或物在紅外線控制器下方的檢測范圍時，由于人或物的遮擋而導致光的 反射，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號 PH302 就能接收到，再經(jīng)過 IC2 的選頻，和 VT1， VT2 的放大，它的輸出端引腳 8 輸出低電平。 IC2 處理過的頻率會有滑動變阻器 RP 進行調節(jié)，調到 KHZ即 IC1 發(fā)射的的紅外信號頻率一般為 ，當 IC2 的選頻頻率和 VT2 輸出的脈沖一致時，就有低電平從輸出端引腳 8 輸出。電磁閥門的控制電路的主要部分為 IC2，它有 LM567 組成。光信號被 PH302 接收后，便會進行光電之間的轉換，然后通過耦合 C3耦合到 VT1。發(fā)射管 SE303 向外發(fā)出紅外線，注意紅外線頻率和振蕩頻率應該保持相同。代入數(shù)據(jù)計算振蕩頻率約為 。 工作原理是發(fā)射電路里面的震蕩器由 IC1(NE555)和 C1， R1 和 R2 組成。 LM567 則通過對反射的信號進行譯碼，從而來判斷是否是紅外線信號輸入；輸出低電平是因為它是紅 外線信號，三極管通電后，驅動電磁閥門打開，水龍頭有水流出。如果有人或物靠近時，由于擋住發(fā)射過來的紅外線，紅外線就被反射到接收電路。紅外線控制水龍頭從字面看上去是由紅外線來驅動水龍頭，決定水是否流出。 Vcc/v 4 10 X/mm 圖 紅外發(fā)射和接收原理圖 圖 光強度相應曲線圖 由穩(wěn)壓電路，振蕩發(fā)射電路，電磁閥控制電路和紅外接收電路等部分組成的紅外線水龍頭控制電路。設電壓閥值為一固定值，而不同的距離之間閥值所對應的電壓不同。如圖 所示 用輸出信號電壓（ Vout）與反射面與傳感器之間的距離（ X）的函數(shù)關系來反映反射光強度；假如 X 與 Vout 的關系為非線性，表明反射物質均 勻。如果直接用發(fā)射和接收管對其進行測量，會由于干擾導致錯誤信號的產(chǎn)生。然而這是一種理 想的結果，現(xiàn)實不可能實現(xiàn)。反射式光電傳感器可接收的光源有多種，普通和紅外發(fā)光以及激光發(fā)光二極管在生活中雖最為常用，但前兩種光源易受到外界光源的干擾，后者發(fā)出的光頻相對會比較集中，傳感器對頻率很窄的信號易于查找，雖價格比較昂貴，但不容易被干擾。 4 系統(tǒng)電路原理圖及 PCB板圖 19 4 系統(tǒng)電路原理圖及 PCB 板圖 系統(tǒng)電 路原理圖 本論文的水龍頭采用了反射式傳感器原理， 通常情況下，紅外傳感器的發(fā)射與接收部分采用接收管和紅外發(fā)光二極管來完成。 D 2 D 112 H 1 1 3 Q 1 J D Q R 1 R 2J11 2 V 圖 電磁閥門電路圖 R1 對 D1 發(fā)光管提供電流驅動和限流，用于指示工作狀態(tài)。 電磁閥電路的設計 利用 LN206 型熱釋電紅外傳感器集成電路構成的紅外自動水龍頭 典型電路如圖所示，該電路能在人體靠近水龍頭時，水龍頭自動打開放水；當人體離開水龍頭或超過定時時間未離開時，水龍頭均會自動將水關閉。 （ 4）經(jīng)濟性 和其他的相比，價格相對較低。 有腐蝕性的液體時，應盡量用不銹鋼系列的，強腐蝕性的最好選用塑料電磁閥。直動式一般在動作時間很短頻率 較高時用，需要大口徑上網(wǎng)的， 應選用快速系列的。 （ 2）可靠性 電磁閥有常閉和常開兩種；常閉型一般情況下都可使用，通電打開，斷電關閉；如果長時間開啟和關閉則要選用常開型的。環(huán)境溫度對電磁閥的影響需要特別注意。條件允許時可以安裝旁路管，維修起來相對簡單。由于電磁閥對介質清潔度的要求相當高，所以當流體清潔度達不到時應在電磁閥前安裝過濾器。先導式 電磁閥 原理是上腔室的壓力會隨先導孔在通電情況下通過電磁力打開時迅速下降，關閉件周圍形成的壓差上低下高，在關閉件流體壓力推動下開始向上移動，將 閥門 打開；通過旁通孔腔室，迅速在關閉件周圍形成下低上高的壓差的入口壓力是由于斷電時彈簧力把先導孔關閉產(chǎn)生的，利于流體壓力推開關閉件。當入口與出口在啟動電壓時，電磁力先導小閥和主閥的下腔壓力上升，接著上腔壓力下降，把主閥向上推開；斷電時先導閥會利用介質壓力或彈簧力來推動關閉件向下移動，進而促使閥門關閉。特點為正常工作時在真空，負壓和零壓，但通徑一般不超過 25 毫米。 一般情況下，電磁閥分為直動式 電磁閥 ，分布直動式 電磁閥 和先導式 電磁閥 。不同的電磁閥控制著不同的 離合器 或 制動器 ，在不同的檔位上發(fā)揮作用。而且時鐘信號既用來控制輸出放大管點亮探頭照明 LED,又接到振蕩電容端 ,使得發(fā)射和接收和參考信號的相差非常小，調節(jié)效率就會極大地提高，最大探測距離就會增加。 G N DC2C1CO U TINVCCR 12 1 2 12 1 2 3 V C CV C COOJ1J3J4R1R2R4 R5U1D1R3C2C1T1D2C3R7T2J2 R8R6C5 C6C4 圖 LM567 傳感器原理圖（ a） 為了解決多個探頭引起的問題，當要使用多組傳感器時，我們需要做改動，如傳感器原理圖所示。隨著多個探頭同時使用，電路的缺點會隨之出現(xiàn)：因為頻率比較接近，一旦鄰光源出現(xiàn)重合，就會產(chǎn)生干擾，輸出就會抖動。 LM567 中的比較器，會把電信號轉換為數(shù)字并輸出。 LM567 的內(nèi)部振蕩器點亮 LED 探頭，輸入方波信號，反射光信號由探頭的光敏接收管接收，經(jīng)三極管的放大，由 LM567 的內(nèi)部鑒相器 2 接收轉換成電信號。在誤差放大器中進行 Rb 兩端電壓反映輸出電壓大小的采樣電壓與基準 電壓的放大和比較，從而產(chǎn)生誤差電壓，調整管的工作狀態(tài)便易于控制，從而保證輸出電壓相對穩(wěn)定。二是過流保護。為了使恒流源建立工作點而設置的啟動電路，在誤差放大器和基準電壓形成的電路中要設置恒流源，為了確保穩(wěn)壓器正常穩(wěn)定的工作，尤其是在的電壓變化范圍較大時。如圖 三端穩(wěn)壓器框圖所示。 LM567 的引腳功能圖如圖 所示和 LM567的內(nèi)部原理圖如 圖 所示?？梢酝ㄟ^選擇外電容和電阻在一個寬時間范圍內(nèi)對開關輸出延遲做某些改變。通用的 LM567還可以用做鎖相環(huán)電路和波形可變發(fā)生器。它主要用于解調和遙控編碼譯碼，振蕩，調制電路。音頻譯碼器的模塊包含晶體管開關和穩(wěn)定的鎖相環(huán)路，當音頻限制在某個固定值時，接地方波便可產(chǎn)生。 圖 集成運算放大器圖 圖 引腳功能圖 放大器主要由輸入級 ， 偏置電路 ， 中間放大級 ， 輸出級四 個模塊 組成，如圖 所示。引腳圖如圖 LM741 引腳功能圖所示。 LM741 運算放大器具有短路保護和調失調電壓為零，性能高，功耗低的性能，無需外部頻率對其進行有效的補償就能工作的元器件。光的強度越大，反向電流隨之變大。當有紅外光照時，部分紅外線光子由于攜帶能量從而進入 PN 結，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使少量電子掙脫共價鍵，從而產(chǎn)生電子空穴對。同時管子的穩(wěn)定也大大提高，暗電流也相應的減小。這些結構上的特點為光電轉換打下了堅實的根基。 紅外接收二極管又叫紅外光電或者紅外光敏二極管。由于發(fā)光二極管由 PN結構成，有單向導電性，因此也可廣泛應用于各種儀表，家電，電子電路等設備中，作電平指示或電源指示。 LED 發(fā)光原理是通過半導體 PN 結中的電子與空穴在復合時產(chǎn)生光子。 本論文選用反射式光電傳感器，因為它有如下優(yōu)點：檢 測距離長， 對檢測物體的限制少，便于調整，分辨率高，響應時間短，可實現(xiàn)非接觸的檢測和可實現(xiàn)顏色判別。反之，電磁閥不工作，無水流流出來。當人或物超出被測距離范圍時， IC1接到發(fā)射電路發(fā)射的紅外脈沖，并對其放大然后送到 IC2 的引腳 3 輸出， IC2 的引腳 8 就會輸出高電平，三極管 U4 被截止，繼電器斷電處于斷開狀態(tài)，電磁閥停止動作，水龍頭自動停止放水。 V i n1GND2V o u t3 1234 T1 U1C1 C2C3C4123 t VCC L M 5 67 JR1C5C6C7C8R5R4U4T2U3R2R3U222 0VI C 235