模擬電子課程設(shè)計-紅外線控制自動水龍頭的設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-07 04:44本頁面
【正文】 檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬。 （4）分辨率高能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。 （5）可實現(xiàn)非接觸的檢測可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。 （6）可實現(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。 （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行調(diào)整。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)計的核心元件。為了防止LED損壞，應(yīng)該注意：（1）LED的伏安特性曲線很陡，測試和使用時一定要串聯(lián)電阻限制電流。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)制時幾十微妙的窄脈沖峰值甚至可以接近1安。常用的LED有紅外，紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍，紫，白等顏色，作為成品銷售的“變色LED”是在一個管殼里封裝了多個不同顏色的LED，紅，綠，藍三色的LED非常適合作顏色傳感器的照明。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。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。光電三極管一般基極不引出，只有兩根管腳，購買的時候叫作光敏管。遮光狀態(tài)下正反向電阻都很大，用強光照射，可以測出一個方向的電阻明顯變小，這個方向是正向，使用時加正向電壓＞1V，輸出與光照強度近似成正比的光電流。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。在使用上最重要的區(qū)別于光敏電阻接收光照的是一個平面，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。靈敏度特性在長波方向有一個陡的截止。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。理論上可以用于識別顏色。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。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。反射式紅外傳感器（如圖31所示）。我設(shè)計的紅外線控制自動水龍頭就運用了它這個特點。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，從而進行光電轉(zhuǎn)換，電磁閥作用，使水源打開。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。 系統(tǒng)組成方框圖紅外線自動控制水龍頭整個控制過程分為5個部分。 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，但價格較貴。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。采用對反射光強進行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。Vout反射光強度的輸出信號電壓（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，X與Vout的響應(yīng)曲線是非線性的（如圖34所示）。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。 紅外線水龍頭控制電路的原理圖見附錄。其振蕩頻率為f=（R0+2R1）C7，振蕩輸出信號驅(qū)動TLN104型的LED1~LED3工作，從而產(chǎn)生紅外脈沖調(diào)制波。經(jīng)C1藕合至LM741，再經(jīng)C2輸入到LM567的第3管腳，經(jīng)識別譯碼，使得中心頻率f=1/，使第8管腳輸出為低電平，又經(jīng)反相后，驅(qū)動VT2導(dǎo)通，繼電器因控制有信號觸發(fā)而有交流輸出。 單元電路的設(shè)計 +5v的穩(wěn)壓電源的設(shè)計電路為輸出電壓+5V。200v交流電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1~D4 和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形式一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓（該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化）。穩(wěn)壓電源電路（如圖35所示）。（a）電路圖 (b)工作波形圖36 由定時器構(gòu)成的多諧振
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