【正文】 電路。對于直流電源的主要要求，除了能夠輸出不同電路所需要的電壓和電流以外，還應(yīng)做到直流輸出電壓平滑，脈動成分??；輸出電壓的幅值穩(wěn)定，即當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流波動時能保持基本穩(wěn)定；交流電變換成直流電是的轉(zhuǎn)換效率高等。 基于以上三種類型的電磁閥的特點，本設(shè)計選用直動式通水電磁閥， 由于直動式通水電磁閥產(chǎn)品較多，且性能大體相當(dāng)，所以在此并不做詳細(xì)闡述。 3. 先導(dǎo)式電磁閥 原理：通電時，電磁力驅(qū)動先導(dǎo)閥打開先 導(dǎo)閥，主閥上腔壓力迅速下降，在主閥上下腔內(nèi)形成壓差，依靠介質(zhì)壓力推動主閥關(guān)閉件上移，閥門開啟；斷電時，彈簧力把先導(dǎo)閥關(guān)閉，入口介質(zhì)壓力通過先導(dǎo)孔迅速進(jìn)入主閥上腔在上腔內(nèi)形成壓差，從而使主閥關(guān)閉。（常開型與此相反） 特點：在真空、負(fù)壓、零壓差時能正常工作。 圖 TWH8778 內(nèi)部結(jié)構(gòu) TWH8778 型高速集成開關(guān)的電參數(shù) 1. 過壓保護(hù)：典型值 30V 最大值 40V 2. 最小輸入電壓 :典型值 3V 3. 最大輸入電壓： 30V 4. 控制端最大電壓 ： 6V 5. 延遲時間：典型值 8μs 最大值 20μs 6. 控制端開啟電壓： 7. 輸出限制電流：最小值： 典型值： 最大值 ： 1V 8. 開關(guān)壓降：典型值 ： 300μV 最大值 ： 500μV 輸入電路 輸出電路 輸入、輸出保護(hù)電路 輸出限流電路 輸出熱切斷電路 輸入控制電路 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 14 通水電磁閥 縱觀國內(nèi)外電磁閥，到目前為止，從動作方式上可分為三大類即：直動式、反沖式、先導(dǎo)式，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同以及原理上的區(qū)別反沖式又可分為：膜片式反沖電磁閥、活塞式反沖電磁閥；先導(dǎo)式又可分為：先導(dǎo)式膜片電磁閥、先導(dǎo)式活塞電磁閥；從閥座及密封材料上分又可分為：軟密封電磁閥、鋼性密封電磁閥、半鋼性密封電磁 。其 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 。7)靜態(tài)功耗小，當(dāng)負(fù)載斷開時僅 5OμA；其 有效工作頻率達(dá) 15kHZ。總共 5 個引腳，引腳排列從左向右分別是： 1 腳（輸入端） 3 腳（輸出端）、 4 腳（ 地）、 5 腳（控制極）。在一些定時器、報警器等實用電路中廣泛使用。TWH8778 外形簡單，外圍電路簡單，內(nèi)部包含過熱，過壓保護(hù)電路。 4. 使用時請注意回避正對日光燈（不包括用電子變壓器啟動的日光燈）。如我們站在 TX05D 的前方，身著淺色（白、灰、黃）和身著深色（黑、藍(lán)、紫）時會造成檢測距離的不同，此屬正常現(xiàn)象。 TX05D 的電參數(shù)： 1. 工作電壓： 5～ 12V 2. 極限電壓： 15V 3. 工作電流： 5～ 20mA 4. 最大工作電流： 30mA 5. 對應(yīng)檢測距離： 0～ 120cm 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 11 6. 當(dāng)工作電壓 12V 時： 輸出最大灌電流： 50mA 最大輸出電流： 3mA 圖 TX05D 內(nèi)部電路圖 TX05D 型紅外反射開關(guān)的注意事項 1. 在 TX05D 的前方或側(cè)面不應(yīng)有大面積的阻擋物或反射物，以免影響其正常工作。 TX05D 型紅外反射開關(guān)的電參數(shù) TX05D 的輸出端內(nèi)部電路見圖 ，由于考慮器件的通用性和輸出保護(hù)措施，加入了限流保護(hù)電路，當(dāng)外接負(fù)載超過額定值時啟動保護(hù)，自動減小電流輸出，以保護(hù)組件和外部負(fù)載的安全。模塊的紅外線發(fā)射能力與工作電壓有關(guān)。實際應(yīng)用時，如需加長引出線，可選用相同材質(zhì)的雙芯屏蔽線即可。 TX05D 通過一條 米的雙芯屏蔽線做為輸出引線，其中紅色線為電源正極，白色線為輸出端，銅網(wǎng)接電源負(fù)極。盒的側(cè)面設(shè)有狀態(tài)指示和靈敏度調(diào)節(jié)孔，一只紅色發(fā)光管用來指示開關(guān)的工作狀態(tài)，平時熄滅，有反射物時發(fā)光。如：光電計數(shù)器，接近式照明開關(guān)，自動干手器，自控水龍頭，感應(yīng) 門鈴，倒車告警電路。 TX05D 型紅外反射開關(guān) TX05D 型紅外反射開關(guān)概述 TX05D 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，接收及信號放大與處理電路，能夠以非接觸形式檢測出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體，并轉(zhuǎn)換成高電平信號輸出。 圖 高速集成開關(guān) IN OUT EN GND 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 9 3 自動感應(yīng)水龍頭的器件選用 自動感應(yīng)水龍頭所用到的主要器件為紅外反射式光電傳感器 、高速集成電子開關(guān)和通水電磁閥。 高速集成開關(guān)一般具有四個端口 （如圖 所示） ，分別是控制端（ EN）、輸入端（ IN）、輸出端（ OUT）和接地端（ GND）。有常開式、常閉式、自鎖開關(guān)、按鈕開關(guān)等?？捎糜陂_關(guān)電源，信號檢測與識別等。設(shè)定出電壓達(dá)到某一閥值時作為目標(biāo)，不同的目標(biāo) 距離閥值，電壓是不同的 圖 紅外發(fā)射接收原理圖 圖 光強度相應(yīng)曲線圖 高速集成開關(guān)的特性及原理 從狹義上講電子開關(guān)是指利用電力電子器件實現(xiàn) 電路 通斷的運行單元，至少包括一個可控的電子閥器件。采用對反射光強進(jìn)行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。因為光的反射受到多種因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度、日光燈照射等不確定因素。 物體 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 6 自動感應(yīng)水龍頭的原理方框圖 自 動感應(yīng)水龍頭總共分為 4 個硬件部分，如圖 圖 自動感應(yīng)水龍頭原理圖 紅外反射式光電傳感器的特性及原理 反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發(fā)光二極管，普通發(fā)光二極管，以及激光發(fā)光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發(fā)出的光的頻率比較集中，傳感器只結(jié)合搜很窄的頻率范圍信號，不容易被干擾，但價格較貴。接收光電管接收到的反射光信號自動轉(zhuǎn)換為電信號， 從而驅(qū)動高速集成開關(guān)閉合，使電磁水閥得電工作，打開水閥，水源流出 。這種光電傳感器的基本原理是，當(dāng)人或有物體接近時，遮擋了紅外光，光敏元件接收到光信號，從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，電磁閥作用，使水源打開。我設(shè)計的紅外線控制自動水龍頭就運用了它這個特點。反射式紅外傳感器（如圖 所示）。紅外線的發(fā)射和接收一般使用紅外發(fā)光二極管和紅外接收管來完成。方案二其成本低廉，電路較方案一簡單，而且也能很好的實現(xiàn)自動感應(yīng)水龍頭的功能，所以在本設(shè)計中采用方案二的原理。通過紅外開關(guān)驅(qū)動電子開關(guān)，電子開關(guān)閉合使電磁水閥打開，從而實現(xiàn)自動感應(yīng)水龍頭的原理。 從 紅外線開關(guān)的特點可以看出 紅外感應(yīng)自動水龍的特點可以看出相比較于傳統(tǒng)的水龍頭，它的優(yōu)點顯而易見，尤其是在節(jié)水方面，這個優(yōu)點使得紅外自動水龍頭可以大量的安裝在公共場所，可以最大限度的減少公共場所中由水龍頭造成的水資源浪費這符合我們可持續(xù)發(fā)展的基本國策 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 4 方案論證 方案一：該方案通過單片機控制水龍頭的開關(guān)，其電路分為：電源電路；紅外發(fā)射電路；紅外接收電路；單片機；驅(qū)動電 路；動作電路；通過單片機的內(nèi)部程序可以對水龍頭的開關(guān)實現(xiàn)人性化的操作。 3. 使用壽命長 由于采用電子開關(guān)結(jié)構(gòu)，沒有老式開關(guān)的機械結(jié)構(gòu)，所以紅外線開關(guān)完全避免了機械勞損，使用壽命更長，安裝維護(hù)更簡單。人不離開并且活動，開關(guān)持續(xù)導(dǎo)通；人離開后，開關(guān)自動關(guān)閉負(fù)載。 紅外線開關(guān)的特點 1. 成本低 紅外線技術(shù)發(fā)展至今，以趨向成熟，其成本非常低廉，市場上從幾元到十幾元的紅外線開關(guān)都有，采用紅外線開關(guān)可以使整體成本大幅下降。被動式紅外線開關(guān)是將人體作為紅外線源 (人體溫度通常高于周圍環(huán)境溫度 )，紅外線輻射被檢測到時，開啟照明燈。 自動控制開關(guān)的 設(shè)計與仿真 3 紅外線開關(guān)概述 紅外線開關(guān)有主動式和被動式。 從紅外線發(fā)展至今，紅外線技術(shù)除了在軍事 上的應(yīng)用，還普遍應(yīng)用在日常生活和醫(yī)療保健中，具體有紅外線開關(guān)、遙控器、紅外線輻射器等等。 70 年代，紅外成像技術(shù)獲得迅速發(fā)展，熱成像系統(tǒng)和電荷耦合器件的應(yīng)用是這一時期的重要成果。 60 年代，紅外技術(shù)的軍事應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，如已應(yīng)用于制導(dǎo)、火控、瞄準(zhǔn)、偵察和監(jiān)視等。此后，紅外技術(shù)的發(fā)展方向集中在被動式系統(tǒng)上。當(dāng)時 ,德國研制和使用了一些紅外技術(shù)裝備 ,其中有紅外通信設(shè)備和紅外夜視儀，它們都屬 于主動式紅外系統(tǒng)。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為 ()～ ()μm 之間；中紅外線，波長為 ()～ (2540)μm之間； 遠(yuǎn)紅外線 ，波長為 (2540)～ l000μm之間。也可以當(dāng)作傳輸之媒介。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于 紅光 外側(cè)的那支溫度計升溫最快。因此，研究紅外線控制自動水龍頭及其應(yīng)用，有著非常重要的意義。 全自動感應(yīng)水龍頭安裝方便、靈敏度高、抗干擾能力強，使用壽命長，發(fā)出光均勻穩(wěn)定 。目前全自動感應(yīng)水龍頭普遍應(yīng)用在人流量密集的火車站、汽車站、飛機場、醫(yī)院等公共場所。 由于全自動感應(yīng)水龍頭有自動控制水龍頭開閉的效果，它杜絕了水資源的浪費，避免了人們因為 忘記關(guān)水龍頭致使水白白流走的問題，伸手就來水，離開就關(guān)閉的功能，從而有效地節(jié)約用水 60%以上，特別適合我國嚴(yán)重缺水的地區(qū)。s per capita water 1/4, ranked 110 in the world. This paper