模擬電子課程設(shè)計(jì)-紅外線控制自動(dòng)水龍頭的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-03 04:44本頁(yè)面
【正文】 信號(hào)經(jīng)調(diào)制后送給紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信號(hào)（如圖33所示）。如果直接用發(fā)射和接收管進(jìn)行測(cè)量，將會(huì)因?yàn)楦蓴_而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。理論上光電傳感器只要位于被測(cè)區(qū)域反射表面可受到光源照射，同時(shí)又能被接收管接收到的范圍進(jìn)行檢測(cè)，然而這是一種理想的結(jié)果。系統(tǒng)組成方框圖如圖32所示。當(dāng)人手或物體離開(kāi)自動(dòng)水龍頭時(shí)，接收光電管接收不到反射光信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路斷開(kāi)電磁閥電源，從而關(guān)閉水源。紅外線控制自動(dòng)水龍頭的控制過(guò)程是：當(dāng)人或物體靠近自動(dòng)水龍頭時(shí)，紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外經(jīng)人和物體反射到紅外接收光電管。光譜范圍，靈敏度，抗干擾能力，輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。物體圖31 反射式紅外傳感器反射式光電傳感器可以用來(lái)檢測(cè)地面明暗和顏色的變化，也可以探測(cè)有無(wú)接近的物體。當(dāng)有物體靠近時(shí)，一部份紅外光被發(fā)射到接收管。 第三章 紅外控制自動(dòng)水龍頭設(shè)計(jì) 水龍頭的構(gòu)成及傳感器控制水龍頭采用了反射式紅外傳感器。某些光敏電阻對(duì)于可見(jiàn)光中間部分的靈敏度較高。另類的應(yīng)用，用發(fā)光二極管當(dāng)充電二極管，它的材料能帶較寬，只接收短波的可見(jiàn)光。在短波方向如果波長(zhǎng)太短，靈敏度也會(huì)下降。接收管的光譜特性：光電二極管，光電三極管都是半導(dǎo)體PN結(jié)光電元件，靠?jī)?nèi)光電效應(yīng)接收光線，因此入射光子能量超過(guò)材料能帶寬度才能接收，表現(xiàn)在它的光譜。工作頻率一般較低，但也有高的。這些光電接收管的外殼有無(wú)色透明和黑色兩種，黑色管殼幾乎只透過(guò)紅外光，與紅外發(fā)光管配套使用。光電三極管產(chǎn)生的電流較大，無(wú)需前置高倍放大，但是速度較低，調(diào)制頻率低于100KHz。光電二極管產(chǎn)生的電流小，需要高倍放大，但是速度很高，可以高頻調(diào)制，在遮光狀態(tài)下的特性類似普通二極管，使用時(shí)加反向電壓，輸出與光照強(qiáng)度近似成正比的光電流。另外，不同材料的發(fā)光效率（一般以量子效率衡量，量子效率=發(fā)射的光子數(shù)/流過(guò)的電子數(shù)）也有較大的差別（見(jiàn)表21）。紅外線LED配合紅外接收管抗干擾能力強(qiáng)，但是不適合用于識(shí)別顏色，因?yàn)槲矬w在可見(jiàn)光下的顏色不能很好的代表它對(duì)于紅外線的反射率。3毫米的白色高亮度管子持續(xù)最大電流20毫安，一般低亮度的管子要小一些，工作電流的限制一是發(fā)熱限制平均電流，二是高電流下亮度飽和限制峰值電流，有些管子電流大了之后還會(huì)變色。（2）氮化鎵材料的高亮度LED容易被反向電壓、靜電或電源尖峰擊穿損壞，電源電壓較高時(shí)不可反饋。 發(fā)光二極管（LED）做傳感器的LED要求亮度高，顏色合適，光斑形狀合適。因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中得到廣泛的應(yīng)用。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。（3）響應(yīng)時(shí)間短光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。它的特長(zhǎng)有以下七點(diǎn)：（1）檢測(cè)距離長(zhǎng)如果在對(duì)射型中保留10m以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁性、超聲波等） 無(wú)法離檢測(cè)。它包括一個(gè)可以發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管和一個(gè)用作接收器的固態(tài)光敏二極管（或光敏三極管）。超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用在物位（液位）監(jiān)測(cè)，機(jī)器人防撞，各種超聲波接近開(kāi)關(guān)，以及防盜報(bào)警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠，安裝方便， 防水型，發(fā)射夾角較小，靈敏度高，方便與工業(yè)顯示儀表連接，也提供發(fā)射夾角較大的探頭。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。電容式傳感器是一種用途極廣，很有發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌?0年代末以來(lái),隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測(cè)量?jī)x表封裝在一起的電容式傳感器。電容器傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜，靈敏度高,過(guò)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好和對(duì)高溫、輻射、強(qiáng)振等惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)等。面積變化型一般用于測(cè)量角位移或較大的線位移。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。若忽略邊緣效應(yīng)，平板電容器的電容為εA／δ，式中ε為極間介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩電極互相覆蓋的有效面積,δ為兩電極之間的距離。它的敏感部分就是具有可變參數(shù)的電容器。面陣CCD的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，它由很多光敏區(qū)排列成一個(gè)方陣，并以一定的形式連接成一個(gè)器件，獲取信息量大，能處理復(fù)雜的圖像。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，其光敏區(qū)是MOS電容或光敏二極管結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工藝相對(duì)較簡(jiǎn)單。線陣CCD通常將CCD內(nèi)部電極分成數(shù)組，每組稱為一相，并施加同樣的時(shí)鐘脈沖。因此，許多采用光學(xué)方法測(cè)量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。 CCD圖像傳感器這種傳感器可直接將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。以適應(yīng)當(dāng)今品種多批量小的電子市場(chǎng)的需求，大大提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)繼電器動(dòng)作，使電磁閥得電吸合從而自動(dòng)放水。本次設(shè)計(jì)的是一種以紅外線自動(dòng)控制的水龍頭。而且大大地?cái)U(kuò)展了原先水龍頭的功能。發(fā)出的二極管光為不可見(jiàn)光，當(dāng)發(fā)出光被某一信號(hào)調(diào)制后，只有專門(mén)的解調(diào)電路才能收到。在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自
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