【正文】 ve sites such as shopping malls, schools and office blocks.【Key words】 sensor, infrared, automatic controlV湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第一章 緒論 引言 我們知道21世紀(jì)電子技術(shù)發(fā)展的非常迅猛，尤其是數(shù)字系統(tǒng)正朝著速度快、容量大、體積重量輕的方向發(fā)展。比如手機(jī)、電腦、和攝像機(jī)等，實(shí)在是太多了。其不但使用非常的方便，而且測(cè)試非常精準(zhǔn)。它也可在強(qiáng)光下工作，給人們的生活帶來(lái)了極大的方便，已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，其廣泛用于家庭、商場(chǎng)、工廠、學(xué)校、餐廳等場(chǎng)所。因此，研究紅外線控制自動(dòng)水龍頭及其應(yīng)用，有著非常重要的意義。采用的是漫反射紅外傳感器，這種傳感器的發(fā)射與接收是一體化的。本設(shè)計(jì)滿足了人們對(duì)物質(zhì)的需求，又提高了科學(xué)性。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展方向及現(xiàn)狀紅外技術(shù)已廣泛應(yīng)用于陸、海、空各軍兵種，其中紅外成像精確制導(dǎo)是各國(guó)紅外技術(shù)應(yīng)用的主流方向之一。有資料統(tǒng)計(jì)，在過(guò)去的20年里，世界范圍內(nèi)多次的局部戰(zhàn)爭(zhēng)和有限軍事沖突中，被導(dǎo)彈擊中的飛機(jī)中有90%是被紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈擊落的, 有85%的地面和海上目標(biāo)是被有紅外制導(dǎo)能力的武器系統(tǒng)所擊中。這些地面系統(tǒng)由于基本不受體積、重量、造型和時(shí)效性的嚴(yán)格限制，又有人工參與進(jìn)行維護(hù)和參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置。單兵武器更是一個(gè)廣大的市場(chǎng)，目前全球軍隊(duì)數(shù)量約為2000萬(wàn)人，如果10%的軍隊(duì)按每個(gè)士兵配備具紅外熱像儀，每具紅外熱像儀按2000美元（目前售價(jià)約為1萬(wàn)美元）計(jì)算，全球單兵軍用紅外熱像儀市場(chǎng)需求總量即可達(dá)40億美元。 根據(jù)美國(guó)Maxtech International 發(fā)布的紅外市場(chǎng)報(bào)告， ，幾年來(lái)，全球民用紅外熱像儀市場(chǎng)需求年均增長(zhǎng)率已超過(guò)了15%，預(yù)計(jì)2010 年全球民用紅外熱像儀市場(chǎng)供給將達(dá)到28億美元。FLIR 公司、L3 公司、FLUKE 公司、SOFRADIR/ULIS 公司、NEC 公司是民用熱像儀領(lǐng)域較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)者。 背景及意義許多人把地球想象為一個(gè)蔚藍(lán)色的星球，其72%的表面積覆蓋水。而在淡水中，將近70%凍結(jié)在南極和格陵蘭的冰蓋中，其余的大部分是土壤中的水分或是深層地下水，難以供人類開(kāi)采使用。全球每年水資源降落在大陸上的降水量約為110萬(wàn)億立方米，扣除大氣蒸發(fā)和被植物吸收的水量，按1995年的世界人口計(jì)算，每人每年可獲得的平均水量為7300立方米。 80年代后期全球淡水實(shí)際利用的數(shù)量大約每年3000億立方米，占可利用總量的13%，但是隨著人口的增長(zhǎng)及人均收入的增加，人們對(duì)水資源的消耗量也以億合計(jì)數(shù)增長(zhǎng)。當(dāng)然它也為我們的生活帶來(lái)了更大的方便。方案二、電容式傳感器。方案四、光電傳感器。其顯著特點(diǎn)是：；，工作電壓低，抗沖擊與震動(dòng)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)；，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍大；，有自掃描功能，圖像畸變小，無(wú)殘像；，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產(chǎn)成本低。CCD從功能上可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。所需相數(shù)由CCD芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，結(jié)構(gòu)相異的CCD可滿足不同場(chǎng)合的使用要求。它由光敏區(qū)陣列與移位寄存器掃描電路組成，特點(diǎn)是處理信息速度快，外圍電路簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，但獲取信息量小，不能處理復(fù)雜的圖像。 方案二電容式傳感器它是一種把被測(cè)的機(jī)械量，如位移、壓力等轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器。其最常用的形式是由兩個(gè)平行電極組成、極間以空氣為介質(zhì)的電容器。δ、A、ε 三個(gè)參數(shù)中任一個(gè)的變化都將引起電容量變化，并可用于測(cè)量。極距變化型一般用來(lái)測(cè)量微小的線位移或由于力、壓力、振動(dòng)等引起的極距變化。介質(zhì)變化型常用于物位測(cè)量和各種介質(zhì)的溫度、密度、濕度的測(cè)定。缺點(diǎn)是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復(fù)雜等。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小，使其固有的缺點(diǎn)得到克服。 方案三超聲波傳感器超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。 方案四光電傳感器光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。標(biāo)準(zhǔn)的光電傳感器可以分為漫反射型、反射型、對(duì)射型、槽型、光纖傳感器、色標(biāo)傳感器、光通訊、激光測(cè)距、光柵、防爆/隔爆型等十種。（2）對(duì)檢測(cè)物體的限制少 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定 在金屬。 （4）分辨率高 能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。 （5）可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。 （6）可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過(guò)檢測(cè)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(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合 而有所差異。 （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(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。方案二：電源變壓器供電。根據(jù)實(shí)物設(shè)計(jì)要提供兩個(gè)電源，一個(gè)5V直流電源和一個(gè)12V的直流電源。如果我們選用電池供電，也就是說(shuō)要選用兩個(gè)電源。這樣的話經(jīng)濟(jì)上面就不劃算了。當(dāng)然它也有方便攜帶的優(yōu)點(diǎn)。前面就提到過(guò)本設(shè)計(jì)需要兩個(gè)電源，我們只需要接一個(gè)12V交流變壓器，將220V的電壓降低到12V。最后再接一個(gè)7805穩(wěn)壓管就可以得到5V的直流電，這樣我們就解決了需要兩個(gè)電源供電的問(wèn)題。因?yàn)橹恍枰粋€(gè)5V的直流電壓就可以使其工作，并且可以用單片機(jī)控制。當(dāng)然我們可以用12V的直流電源給DC12V電磁式繼電器供電，但是卻不能被單片機(jī)控制。所以我們選擇的是DC5V的電磁式繼電器。通過(guò)幾種傳感器的辯證比較，我選擇了第四種方案——光電傳感器，并采用其中的反射式光電傳感器來(lái)作為我設(shè)計(jì)的核心元件。在電磁式繼電器的選擇上，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)和耗能因素，所以我選擇第一種方案。我們主要運(yùn)用到五個(gè)方面：（1）、變壓器。（3）、單片機(jī)最小系統(tǒng)。（5）、漫反射紅外線傳感器。在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢(shì)，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)，這是互感應(yīng)的原理。變壓器的最基本形式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。主要產(chǎn)品有：變壓器系列（單相、三相電源變壓器、單相及三相自耦變壓器，機(jī)床控制變壓器，啟動(dòng)自耦變壓器，節(jié)能變壓器，斯考特變壓器，三相變單相，單相變?nèi)?，UPS變壓器等非標(biāo)變壓器）、電抗器系列（變頻器用輸入、輸出電抗器、直流平波電抗器、串并聯(lián)電抗器，濾波電抗器，空心電抗器等）、 濾波器系列（變頻器專用輸入濾波器、輸出濾波器，正弦波濾波器） 產(chǎn)品廣泛用電力，冶金，紡織，機(jī)械，風(fēng)電，鋼鐵等行業(yè)，深受客戶好評(píng)。一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈；而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。一個(gè)變壓器通常包括：兩組或以上的線圈：以輸入交流電電流與輸出感應(yīng)電流。變壓器一般運(yùn)行在低頻、導(dǎo)線圍繞鐵芯纏繞成繞組。 電力變壓器按照鐵芯和繞組的結(jié)構(gòu)分為芯式結(jié)構(gòu)和殼式結(jié)構(gòu)，以及按照磁通的分支數(shù)目（三相變壓器有3，4或5個(gè)分支）分類。變壓器通常采用硅鋼材料的鐵芯作為主磁路。 電力變壓器的鐵芯在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須保防止達(dá)到磁路飽和，有時(shí)需要在磁路中設(shè)計(jì)一些氣隙減少飽和。 這樣可以減少每層渦流帶來(lái)的損耗和產(chǎn)生的熱量。典型分層鐵芯一般為E和I字母的形狀，稱作“EI變壓器”。 當(dāng)再次加電后，剩磁會(huì)造成鐵芯暫時(shí)飽和。 更嚴(yán)重的是，對(duì)于大型電力變壓器，涌流可造成主繞組變形、損害。 在更高的頻率下，需要使用絕緣體導(dǎo)磁材料，常見(jiàn)的有各種稱作鐵素體的陶瓷材料。線圈線圈由電磁線所構(gòu)成，用于環(huán)繞鐵蕊，藉以通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，或是經(jīng)由磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流。電網(wǎng)供給的電壓經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓，然后由整流電路轉(zhuǎn)換成方向不變，大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓，再用濾波器濾其分量，得到比較平直的直流電壓。在對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。電源變壓器一次繞組的線徑較細(xì)，匝數(shù)較多，二次繞組的線徑較粗，匝數(shù)較少，可以有多個(gè)繞組。（2）整流電路直接在交流電路中串接一個(gè)合適的二極管，利用二極管的單相導(dǎo)電性，把交流電轉(zhuǎn)換為直流電。這種電路僅適用于電流較小，對(duì)電流脈動(dòng)程度要求不高的場(chǎng)合。故本設(shè)計(jì)選擇單相橋式整流電路。電容濾波電路簡(jiǎn)單易行，輸出電壓平均值高，但它僅適用于負(fù)載電流較小且其變化也較小的場(chǎng)合。（4）穩(wěn)壓電路，其中T1是調(diào)整管，D1和R2組成基準(zhǔn)電壓，T2為比較放大器，R3～R5組成取樣電路，R6是負(fù)載。這個(gè)調(diào)整過(guò)程可以使用下面的變化關(guān)系圖表示：UO↓→（UT2）O↓→UD1恒定→（UT2）BE↓→（