紅外線控制自動水龍頭的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-07-04 01:11本頁面
【正文】 腳為調(diào)零端，6腳為輸出端，7腳為正電源端，8腳為空腳端。圖38 SFM50638的內(nèi)部原理圖電壓放大電路采用LM741集成運(yùn)算放大器，（如圖39所示）。洗滌完畢，手離開水龍頭后，停止放水。當(dāng)無人洗手時(shí)，IC1接受到發(fā)射電路的紅外脈沖經(jīng)放大輸出到IC2的3腳后，IC2的8腳就會輸出低電平，三極管VT1截止，繼電器K斷電處于釋放狀態(tài)，電磁閥Y不動作，水龍頭無自來水放出。圖37 接收解調(diào)控制電路LM567是1片鎖相環(huán)音頻解碼電路，采用8腳雙列直插塑封，3腳為信號輸入端，其工作頻率由6腳上的阻容元件決定，8腳為邏輯輸出端。它具有體積小，無需外部元件、抗光電干擾性能好，接受角度寬、功耗低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。故只需通過調(diào)節(jié)R1的阻值來改變f來使其為1Hz的秒脈沖信號，作為閘門信號。圖35 穩(wěn)壓電源電路 振蕩器電路的設(shè)計(jì)振蕩電路是一種不需要外接輸入信號就能將直流能源轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路（如圖36所示）。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生精度高，穩(wěn)定性好的直流輸出電壓。它的電壓變壓器B，橋式整流電路D1~D4，防止自激電路CC3和一只固定式三端穩(wěn)壓器（7805）極為簡捷方便的搭成。當(dāng)有人洗手將紅外光束遮擋時(shí)，從而使LM567因有信號輸入而在第8腳輸出為低點(diǎn)平，經(jīng)反相VT2導(dǎo)通，繼電器吸合，交流電壓被接通，從而使水龍頭的電池閥動作，水源打開。采用TLN104型。 紅外線水龍頭控制電路的原理圖見附錄一 紅外線水龍頭控制電路工作原理工作原理：發(fā)射電路中，多諧振蕩器由IC（555）。發(fā)射接收反射表面x4x/mm10圖33 紅外發(fā)射接收原理圖 圖34 光強(qiáng)度相應(yīng)曲線圖 紅外線控制自動水龍頭的工作原理 紅外線水龍頭控制電路系統(tǒng)的組成紅外線水龍頭控制電路包括發(fā)射電路和接收譯碼控制電路。Vout反射光強(qiáng)度的輸出信號電壓（Vout）是反射面與傳感器之間的距離（X）的函數(shù)，設(shè)反射面物質(zhì)為同種物質(zhì)時(shí)，X與Vout的響應(yīng)曲線是非線性的（如圖34所示）。采用對反射光強(qiáng)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?yàn)楣獾姆瓷涫艿蕉喾N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。 多諧振蕩器 調(diào)幅紅外光紅外接收電壓放大（LM741） 音頻譯碼 （LM567）電磁閥動作圖32 系統(tǒng)組成方框圖 紅外反射式光電傳感器特性與工作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(jià)格較貴。 系統(tǒng)組成方框圖紅外線自動控制水龍頭整個(gè)控制過程分為5個(gè)部分。接收光電管接收到的反射光信號自動轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過后續(xù)電路進(jìn)一步放大、整形、譯碼，最后驅(qū)動電路控制電磁閥動作打開水源。這種光電傳感器的基本原理是，當(dāng)人或有物體接近時(shí)，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(jì)的紅外線控制自動水龍頭就運(yùn)用了它這個(gè)特點(diǎn)。反射式紅外傳感器（如圖31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。加裝濾色片可以方便的改變管子的光譜特性，以制造各種顏色傳感器。理論上可以用于識別顏色。一般的硅管最適合用在紅外到紅黃光范圍內(nèi)，但是可以一直用到近紫外。靈敏度特性在長波方向有一個(gè)陡的截止。在使用上最重要的區(qū)別于光敏電阻接收光照的是一個(gè)平面，沒有管殼聚光，方向性差，一般用在不區(qū)分光照方向或者要降低成本的電路里。光敏電阻的電特性是電阻而不是恒流，受到光照后電阻值大幅度減小，輸出電流也較大，數(shù)量級類似光電三極管。遮光狀態(tài)下正反向電阻都很大，用強(qiáng)光照射，可以測出一個(gè)方向的電阻明顯變小，這個(gè)方向是正向，使用時(shí)加正向電壓＞1V，輸出與光照強(qiáng)度近似成正比的光電流。光電三極管一般基極不引出，只有兩根管腳，購買的時(shí)候叫作光敏管。表21 常用LED的參數(shù)比較材料發(fā)光顏色量子效率（與工藝有關(guān)）砷化鎵紅外高，30%磷砷化鎵紅中，10%磷化鎵(摻雜氮)黃綠低，不到1%磷化鎵(摻雜氧化鋅)紅到黃中低鋁砷化鎵鮮紅中高鋁鎵銦磷橙紅高，30%氮化鎵從純綠到紫外高，20% 接收管常用的接收管有硅光電二極管，硅光電三極管，光敏電阻三種。LED發(fā)光的原理是半導(dǎo)體PN結(jié)中的電子與空穴復(fù)合時(shí)產(chǎn)生光子，不同的材料由于能帶寬度不同，導(dǎo)致發(fā)光顏色和導(dǎo)通電壓不同。常用的LED有紅外，紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍(lán)，紫，白等顏色，作為成品銷售的“變色LED”是在一個(gè)管殼里封裝了多個(gè)不同顏色的LED，紅，綠，藍(lán)三色的LED非常適合作顏色傳感器的照明。不同的管子允許的工作電流不同，紅外的平均電流最大可以用到100毫安，用作調(diào)制時(shí)幾十微妙的窄脈沖峰值甚至可以接近1安。為了防止LED損壞，應(yīng)該注意：（1）LED的伏安特性曲線很陡，測試和使用時(shí)一定要串聯(lián)電阻限制電流。通過幾種傳感器的辯證比較，我選擇了第四種——光電傳感器，并采用其中的反射式光電傳感器來作為我設(shè)計(jì)的核心元件。 （7）便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 （6）可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。 （5）可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。 （4）分辨率高 能通過高級設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)高分辨率。（2）對檢測物體的限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬。標(biāo)準(zhǔn)的光電傳感器可以
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