畢業(yè)論文(紅外線溝槽節(jié)水器)

1、<p><b>　　一、課題來源</b></p><p>　　經(jīng)過目前公廁節(jié)水現(xiàn)狀的分析</p><p><b>　　二、設計目的和意義</b></p><p><b>　?、?研究目的</b></p><p>　　長期以來，人們普遍認為水是“取之不盡，用之不竭”的，

2、不知道愛惜，而浪費揮霍。事實上，水資源日益緊缺，而城市的供水工作更是在嚴重缺水的邊緣艱難度日，自來水來之不易。進入2000年以來，節(jié)水成為一個越來越引人深思的問題，隨著節(jié)水技術(shù)的逐步完善，遠程節(jié)水控制系統(tǒng)運用被認為是節(jié)水技術(shù)發(fā)展進程中的一次革命，節(jié)水電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代節(jié)能水平的重要標志，是用來開發(fā)新技術(shù)，提高水的利用率最重要的技術(shù)措施。人們認為增加水利用率是奪取未來市場的重要的有效手段。按照對的影響劃分，可以把節(jié)水技術(shù)歸納為兩

3、類：一類是節(jié)水電子控制裝置，電子控制裝置要和機械系統(tǒng)進行配合使用，即所謂“機電結(jié)合”的節(jié)水電子裝置；另一類是獨立的節(jié)水電子裝置，電子裝置是在任何環(huán)境下能夠獨立使用的電子裝置，它和所處的環(huán)境并無直接關(guān)系。 </p><p>　　目前，節(jié)水技術(shù)正逐漸有機械向電子轉(zhuǎn)換，目前全球節(jié)水電子產(chǎn)業(yè)面臨著高速增長，所以本文的研究是有意義的。</p><p><b>　　㈡ 研究意義</b&

4、gt;</p><p>　　首先，改變了傳統(tǒng)用水觀念.過去，教學樓沒有用水量的限制、用多用少、時間長短不一.造成了巨大的浪費。使用遠程自動節(jié)水控制系統(tǒng),根據(jù)實際用量計算，培養(yǎng)了人民的節(jié)水意識，使節(jié)水成為每個同學的自覺行動。</p><p>　　其次，節(jié)水效果顯著.用水觀念轉(zhuǎn)變的直接結(jié)果就是對水資源的浪費現(xiàn)象得到了有效的控制，真正實現(xiàn)了按需消費，人走水停。以學院教學樓粗略統(tǒng)計，系統(tǒng)運行前，日

5、用水量約為600噸(按2000人,每人300升/次)，而系統(tǒng)運行后的日用水量僅為200噸左右(按2000人,每人100升/次)，日節(jié)水量達400噸，節(jié)水率達66%左右。扣除節(jié)假日，全年按10個月統(tǒng)計，每年可以節(jié)約12萬多噸水，半年可以收回全部投資，節(jié)水效益非?？捎^。</p><p>　　第三，提升了學院后勤部門的管理水平，為后勤管理提供了先進的管理平臺,切實提高了工作效率。</p><p>

6、;　　三、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過的《21世紀議程》強調(diào)：“水是一種有限的資源,不僅為維持地球上的一切生命所必需，而且對一切社會經(jīng)濟部門都具有生死攸關(guān)的重要意義”。隨著世界性水資源、能源的日趨緊張，采用節(jié)水、遠程自動節(jié)水控制方法已成為全世界發(fā)展的總趨勢，推廣遠程自動節(jié)水控制也已成為世界各國為緩解水資源危機和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。國家遠程自動節(jié)水控制系統(tǒng)的基本特點是高技

7、術(shù)、高投入和管理現(xiàn)代化，高效益則是維系遠程自動控制節(jié)水系統(tǒng)能否持續(xù)發(fā)展的基礎。自20世紀60年代“紅火”以來，遠程自動節(jié)水控制技術(shù)一直被作為最主要技術(shù)。隨著這項技術(shù)在生產(chǎn)中的廣泛應用、經(jīng)濟、適應性等多方面的考核。遠程自動節(jié)水控制進行了改進，水量損失大大減少，水的利用率可提高到0.9以上。</p><p>　　四、設計內(nèi)容、途徑及技術(shù)路線</p><p><b>　　㈠研究內(nèi)容：&

8、lt;/b></p><p>　?、?遠程自動節(jié)水控制系統(tǒng)功用。</p><p>　?、?遠程自動節(jié)水控制系統(tǒng)的主要部件及工作原理</p><p>　　⒊ 遠程自動節(jié)水控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。</p><p><b>　　㈡研究途徑：</b></p><p>　　收集相關(guān)資料和文獻，系統(tǒng)學習遠程

9、自動節(jié)水控制系統(tǒng)的相關(guān)知識，按照遠程自動節(jié)水控制理論選用適當?shù)姆椒?，建立完整仿真模型并仿真，對相關(guān)部分進行訓練。設計是以紅外線傳感器為主體進行研究，它把人體發(fā)射的紅外線作為輸入信號，并進行放大，放大后的信號對電磁閥進行控制，從而對水的用多用少進行控制。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　節(jié)水，已是全人類眾所周知的一件大事，大量的生活用水

10、在機關(guān)、學校等公共場所衛(wèi)生間內(nèi)槽溝式便池的清洗過程中應用的排水沖洗裝置，因供水管道持續(xù)注水，箱內(nèi)水滿就自動開啟放水沖洗，而造成水資源的白白浪費。紅外線傳感器KDS9特別適合公廁的環(huán)境條件,以其獨特的傳感探測性能應用于此裝置中,實時檢測控制區(qū)域內(nèi) 是否有人活動,在原有裝置上進行改造，控制電磁閥的開啟、關(guān)閉，實現(xiàn)自動注水、停水，達到只能是節(jié)水目的。</p><p>　　紅外線傳感器以其獨特的傳感探測性能，應用于這種老

11、式?jīng)_洗裝置中，可達到智能式節(jié)水目的。將槽溝式水沖洗公廁所浪費的水資源節(jié)約下來，這對現(xiàn)有緊張的水資源形勢無疑有很大的緩沖作用。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Water, is already well-known of all mankind a major event in the lives of a large num

12、ber of water use in offices, schools and other public places with the grooves inside the bathroom cleaning the toilet during the application of the drainage flushing device, due to continuous water supply pipes, box fill

13、ed with water drainage automatically open the flushing, which leads to wasted water. Microwave detection sensor KDS9 particularly suitable for the environmental conditions of public toilets, with</p><p>　　Mi

14、crowave detection sensor with its unique sensor detection performance, especially for the environmental conditions of public toilets be applied to such old-fashioned washing device can be achieved by a smart water-saving

15、 purposes. Will be with the grooves of the waste water, toilet flushing water savings, which is no doubt that the current water resource situation of tension a great buffer.</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b>&l

16、t;/p><p>　　節(jié)水 遠程控制 紅外線傳感器</p><p><b>　　Keyword</b></p><p>　　control activities Water Microwave detection</p><p><b>　　第一章 概述</b><

17、/p><p>　　中國水資源短缺、淡水資源總量約每年26200億m3，人均占有量為2392m3，為世界人均占有量的四分之一，名列第110位，由于各地區(qū)處于不同的水文帶及受季風氣候影響，水資源與土地、礦產(chǎn)資源分布和工業(yè)用水結(jié)構(gòu)不相適應。水污染嚴重，水質(zhì)型缺水更加劇了水資源的短缺。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市生活水平的提高，很多地區(qū)特別在北方和某些沿海城市發(fā)生水資源短缺和污染問題。水資源的本身不足和水源的污染已成為我國國民經(jīng)

18、濟發(fā)展的一個制約因素。因此必須實行水資源的統(tǒng)一規(guī)劃與管理，把用水問題，特別是將節(jié)水工作納入社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，建立與健全相應的規(guī)章制度，認真貫徹開源節(jié)流并重方針，加強節(jié)水的科學管理，全面開展節(jié)水工作，通過多種途徑開辟水源，加強污廢水處理，搞好污廢水回用，保護生態(tài)環(huán)境。</p><p>　　從一些國家的家庭用水調(diào)查來看，洗衣、沖洗廁所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改進衛(wèi)生設施，采用節(jié)水型家用設備是城市節(jié)約用水的

19、重點。節(jié)水產(chǎn)品的使用是非常有效的節(jié)水措施，既節(jié)約了用水又減少了用水費用的開支。隨著城市精神文明的提高和水資源的緊缺，節(jié)約用水越來越重要</p><p>　　1.1 溝槽式公廁用水現(xiàn)狀</p><p>　　目前許多工廠、學校、醫(yī)院、集體宿舍、公共場所的公廁都采用傳統(tǒng)舊式的虹吸式大水箱，由于多年使用已銹死，不能集中沖水，產(chǎn)生長流水，且水無沖力，糞便不能及時沖掉而產(chǎn)生堵塞，有異味不衛(wèi)生，也給管理

20、人員帶來了很大的麻煩。溝槽式公廁用水現(xiàn)狀分析：普通的溝槽式水沖公廁，都是由一個高位虹吸式</p><p>　　水箱來進行沖洗的。虹吸式水箱的工作原理（如圖1.1）是：自來水不停地注入水箱內(nèi)，水面不斷上升；當水面淹沒虹吸管時，產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，水箱開始放水，直至放完為止，如此完成一個循環(huán)周期。這種方式的弊病在于：無論白天黑夜，是否有人，24小時循環(huán)不間斷，耗水也全天不間斷。我們以一個普通水箱60升來計算：一般哄吸式水箱

21、沖洗周期為每五分鐘一次。每天沖洗24×60÷5=288(箱)每天用水288(箱)×60（升）=17280（升）=17.28（噸）年用水17.28（噸）×365（天）=6307.2（噸）根據(jù)各地新的自來水價格標準，平均行政事業(yè)用水價格按3.70元/立方米（噸）計算，一個水箱全年水費竟高達6307.2×3.70=23336.64元。</p><p>　　如圖1.1

22、虹吸式水箱的工作原理</p><p>　　1.2重力感應節(jié)水器節(jié)水效果</p><p>　　安裝重力節(jié)水器后，節(jié)水效果和全年節(jié)省水費對照上數(shù)據(jù)（一個水箱/年），按平均節(jié)水率80%計算，一年可以少支付水費：18669.31×100=1866931元一個月節(jié)省的水費就可以收回全部投資！。重力感應節(jié)水器完全可以解決上述所存在的問題，水箱配制的特制電磁排水閥，放水時沖力強，不受管道壓力限

23、制，該產(chǎn)品抗干擾性能好，感應靈敏，隨意計時，計時準確，節(jié)水率在80％以上。因傳統(tǒng)式虹吸式水箱有無人進都沖水，而人體感應自動沖洗器則有人進時定時沖水，無人進時不沖水。以學校為例，改造前，24小時不間斷耗水。安裝紅外線溝槽節(jié)水器，水箱只在學生剛到校，放學后以及課間有人如廁時沖水。一天內(nèi)，學生剛到校和放學后共廁使用時間共約計為1小時，按每天8節(jié)課6個課間，每課間10分鐘計算，課間時間共計60分鐘，即本產(chǎn)品用水時間共2小時，較于改造前24小時耗

24、水，可節(jié)省22小時的用水量，即節(jié)水22÷24=91.67%，即使因?qū)W生提早到?；蛘咄黼x校而延長公廁使用時間，節(jié)水70-80%也是輕而易舉的。</p><p>　　第二章 重力（壓力）傳感器</p><p>　　紅外線可以說是我們?nèi)粘Ｉ町斨械教幎加械囊环N可見光長的電磁波，在一些生活用品上常?？梢钥吹郊t外線光產(chǎn)品的應用，如紅外線攝影機、紅外線感應水龍頭、紅外線電扇、紅外線傳輸?shù)取Ｔ?/p>

25、民用市場的用途廣，軍事用途更是不少，如：紅外線夜視鏡、紅外線導引炸彈之類的軍用品，所以關(guān)于紅外線的原理和應用讓我深感好奇，決定以紅外線作為這次研究的主題。紅外線在我們的生活中無處不在，紅外線依其具有獨特的物理性質(zhì)與特點被人們應用在生活的方方面面。</p><p>　　2.1 重力的發(fā)現(xiàn)和本質(zhì)</p><p>　　2.2 重力的性質(zhì)和特點</p><p>　　2.

26、3 重力的應用領域</p><p>　　目前大部分公側(cè)用的高位虹吸式水箱有的結(jié)構(gòu)復雜，體積大，浪費水，綜合各種傳統(tǒng)溝槽節(jié)水器的優(yōu)缺點，并根據(jù)本設計要求及性能指標，兼顧可行性和經(jīng)濟性等各種因素確定紅外線溝槽節(jié)水器組成部分，它由電源穩(wěn)壓部分，延時電路，放大電路，電壓比較器等幾部分組成。</p><p>　　2.4 什么叫重力傳感器</p><p>　　利用重力來進行測

27、量的傳感器。任何物質(zhì)都有重力。重力傳感器測量時與被測物體直接接觸，并且有靈敏度高，響應快等優(yōu)點。 </p><p>　　重力傳感器包括光學系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路如圖2.1。光學系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化

28、鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。 重力傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領域得到廣泛應用。例如······</p><p>　　圖 2.1 重力傳感器的外型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.5 特殊重力傳感器的原理特性</p>

29、<p>　　被動紅外溝槽式節(jié)水器的特點是能夠響應人體在檢測域內(nèi)移動時所引起的紅外輻射變化,并能使紅外溝槽式節(jié)水器發(fā)出信號,從而完成放水功能。</p><p>　　第三章 直流電源電路</p><p>　　3.1 直流電源的概述</p><p>　　電子設備都需要穩(wěn)壓的直流電源供電，直流電源可以由干電池和直流發(fā)電機提供，但一般情況下都采用有交流電網(wǎng)供電，經(jīng)

30、“整流”“濾波”“穩(wěn)壓”后獲得，本章著重介紹單相橋式整流電路，電容濾波電路，集成穩(wěn)壓器的原理和應用。</p><p><b>　　3.2整流電路</b></p><p>　　3.2.1整流電路的組成</p><p>　　整流電路的形式有半波整流電路，全波整流電路，橋式整流電路。其中橋式整流電路應用最為廣泛，單相橋式整流電路如圖3.1所示，由4只

31、整流二極管連接成橋式。</p><p>　　圖3.1 整流電路</p><p>　　3.2.2整流電路的工作原理</p><p>　　設整流變壓器次級繞組電壓為，當為正半周時，45度方向上的兩個二極管導通,度方向上的兩個二極管截止,RL上輸出的電壓波形與的正半周波形相同。</p><p>　　當為負半周時，-45度方向上的兩個二極管導通，4

32、5度方向上的兩個二極管截止，RL上輸出的電壓波形是的負半周波形倒相。所以無論是正半周還是負半周，流過RL的電流，方向是一致的。</p><p>　　3.2.3整流電路的參數(shù)的估算</p><p>　　單相橋式整流電路輸出直流電壓UL為在交流電壓一個周期內(nèi)的平均值，則</p><p>　?。╱2為整流變壓器次級繞組電壓有效值）</p><p>

33、<b>　　3.3濾波電路</b></p><p>　　3.3.1濾波電路的組成</p><p>　　在整流電路之后，需要加濾波電路，盡量減小輸出電壓中的交流分量，使之</p><p>　　接近理想的直流電壓。</p><p>　　濾波電路的主要元件是電感和電容，利用它可以構(gòu)成電容濾波電路，電感濾波電路，電感電容T型濾波

34、電路和π型濾波電路等，其中電容濾波電路最為常用</p><p>　　，電容濾波電路圖如圖3.2所示，圖中濾波電容并接在負載兩端。</p><p>　　圖3.2 整流濾波電路原理</p><p>　　3.3.2濾波電路工作原理</p><p>　　從信號角度分析，因橋式整流電路輸出電壓和電流都是正弦半波，可將它們按傅立葉級數(shù)分解成直流分量和

35、交流分量的疊加。因電容有隔直流的作用，所以電流中的直流分量全部流入負載電阻，而交流分量由電容和負載電阻分流，由于電容的容量特別大，即容抗足夠小，電流中的交流分量主要流過電容，濾波后負載上的交流分量比整流后要減少許多，輸出的直流電壓和電流變的更平穩(wěn)，更光滑。</p><p>　　3.3.3濾波電路參數(shù)估算</p><p>　　根據(jù)以上分析，單相橋式整流電容濾波電路的輸出直流電壓可由下式計算&

36、lt;/p><p>　　濾波電容器的電容容量通常取</p><p>　　式中T為電網(wǎng)交流電壓的周期。</p><p>　　3.4 三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　3.4.1三端集成穩(wěn)壓器的概述</p><p>　　隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也成了集成器件，他具有輸出電流大，輸出電壓高，體積小巧，調(diào)試方便，運行可靠性

37、強等優(yōu)點，在電子電路中應用十分廣泛。集成穩(wěn)壓器有三端及多端兩種外部結(jié)構(gòu)形式，輸出電壓有可調(diào)和固定兩種形式，固定式電壓輸出為標準值，可調(diào)式可通過外接元件在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。</p><p>　　3.4.2固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　固定輸出三端集成穩(wěn)壓器的三端指輸入端，輸出端及公共端3個引出端，封</p><p>　　裝形式有金屬封裝和塑料封裝

38、兩種，固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器W78XX和W79XX系列有7個品種，輸出電壓分別為最大輸出電流可達1.5A,公共端的靜態(tài)電流為8mA,型號后面的數(shù)字為輸出電壓值。例如W7805表示輸出電壓為,在根據(jù)穩(wěn)壓值選擇穩(wěn)壓器型號時要求</p><p>　　圖3.3 三端集成穩(wěn)壓器的基本應用電路</p><p>　　經(jīng)整流濾波后的電壓要高于三端集成穩(wěn)壓器輸出電壓2—3V(輸出為負電壓是要低于2--

39、3 V)，但不宜過大。</p><p>　　3.4.3三端集成穩(wěn)壓器的基本應用電路</p><p>　　固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器的基本應用電路如圖3.3所示，整流橋50伏2安培，或者用4個二極管1N4001搭建也可以。變壓器220伏變9伏-12伏-18伏-24伏的都可以。電容器C1=470微法50伏，C2=470微法50伏。三端穩(wěn)壓器LM7805或者***7805皆可。最大輸出電流1.5安

40、培。</p><p>　　圖中C1用以抑制過電壓,C2用以改善負載的瞬態(tài)響應，C1，C2容量為0.1微法到幾個微法，安裝時兩電容應直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。</p><p>　　3.5 5伏直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　3.5.1 5伏直流穩(wěn)壓電源的原理</p><p>　　220的交流電，通過8伏的變壓器降壓后加到4個整流二

41、極管的輸入端，從輸出端輸出，通過濾波電容加到三端集成穩(wěn)壓器上后，再通過一個電容輸出加到負載電阻上，就得到了5伏的直流電壓，如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 5伏的直流電源原理圖</p><p>　　3.5.2 5伏直流穩(wěn)壓電源元器件的選擇</p><p>　　電容：C1用2200uF,C2用0.1 uF，C3用100 uF，C4用0.1 uF&l

42、t;/p><p>　　整流二極管：IN4007型號</p><p>　　穩(wěn)壓塊：LM7805引腳圖和封裝圖如圖3.5，其中1腳輸入，3腳輸出，二腳接地。表3—1為LM7805 集成電路的功能及數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖 3.5 LM7805引腳圖和封裝圖</p><p>　　表3—1 LM7805 集成電路的功能及數(shù)據(jù)</p&g

43、t;<p>　　第四章 放大電路簡介</p><p>　　4.1 集成運算放大器簡介</p><p>　　集成運算放大器即可做直流放大器，又可作交流放大器，其主要特征是電壓放大倍數(shù)高，輸入電阻大和輸出電阻小。由于集成運算放大器具有體積小、重量輕、價格低、使用可靠、靈活方便。通用性強等優(yōu)點，在檢測、自動控制、信號產(chǎn)生于信號處理等許多方面得到了廣泛的應用。</p>

44、<p>　　4.2 集成運算放大器的基本結(jié)構(gòu)及其特點</p><p>　　4.2.1 集成運算放大器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　集成運算放大器是模擬集成電子電路中最重要的器件之一。近幾年來得到了迅速的發(fā)展，它的種類、型號眾多，但其基本結(jié)構(gòu)歸納起來通常由輸入級、中間級、輸出級和偏值電路4部分組成，如圖所示。</p><p><b>　　

45、1、輸入級 </b></p><p>　　輸入級是提高運算放大器質(zhì)量的關(guān)鍵部分，要求其輸入電阻高，為了能減小零點漂移和抑制共模干擾信號，輸入級都采用具有恒流源的差動放大電路，也稱差動輸入級。 </p><p><b>　　2、中間級</b></p><p>　　中間級的主要作用是提供足夠大的電壓放大倍數(shù)，故而也稱電壓放大級。要求中

46、間級本身具有較高的電壓增益。</p><p><b>　　3、輸出級</b></p><p>　　輸出級的主要作用是輸出足夠的電流以滿足負載的需要，同時還需要有較低的輸出電阻和較高的輸入電阻，以起到將放大級和負載隔離的作用。</p><p><b>　　偏置電路</b></p><p>　　偏置電路

47、的作用是為各級提供合適的工作電流，一般由恒流源電路組成。</p><p>　　4.2.2 集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　集成運算放大器的內(nèi)部電路是很復雜的，但從使用的角度來說，可將它視為一個完整獨立的電子器件。</p><p>　　每一組運算放大器可用如圖4.1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”

48、為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。</p><p>　　圖 4.1集成運放大的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　集成運放有兩個輸入端和一個輸出端，輸入端輸入方式有3種：如圖5.2，從“—”端輸入（u）稱反相輸入，輸出電壓與輸入電壓相位

49、相反；從“+”端輸入（u+）稱同相輸入，輸出電壓與輸入電壓相位相同；從“—”、“+”兩個端輸入稱差分輸出，輸出電壓與差分輸入電壓相位相反。</p><p>　　4.3 集成運算放大器的圖形符號和引腳功能</p><p>　　LM324為四運放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝，如圖4.2所示。電路功耗很小，lm324工作電壓范圍寬，可用正電源3～30V，或正負雙電源±1．5V

50、～±15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為O～Vcc。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互單獨。</p><p>　　4.4 集成運算放大器的型號簡介</p><p>　　LM124、LM 224和LM 324引腳功能及內(nèi)部電路完全一致。LM 124是軍品； LM 224為工業(yè)品；而LM 324為民品。</p><

51、;p>　　圖 4.2 LM 324引腳圖</p><p>　　由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等特點，因此他被非常廣泛的應用在各種電路中。</p><p>　　4.5 集成運算放大器主要參數(shù)的意義</p><p>　　集成運算放大器的性可用一些參數(shù)來表示，為了合理地選用和正確地使用運放，必須了解各主要參數(shù)的意

52、義，LM324各引腳的輸出電壓見表4.1</p><p>　　表 4-1 LM324各引腳的輸出電壓</p><p>　　1、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Auo</p><p>　　在沒有外接反饋電路時測出的差模電壓放大倍數(shù)，稱為開懷差模電壓放大倍數(shù)。Auo越高，運放的精度越高，性能較好的運放，其 Auo可達140dB</p><p>　　2、開

53、環(huán)輸入電阻Rid</p><p>　　指運算放大器開環(huán)時，輸入電壓的變化與由它引起輸入電流的變化之比，即從兩個輸入端看進去的動態(tài)電阻，Rid越大，表明那個運算放大器由差模信號源輸入的電流就越小，精度越高.</p><p>　　3、開環(huán)輸出電阻Ro</p><p>　　指預算放大器輸出級的輸出電阻。Ro越小，運算放大器帶負載能力越強。</p><p

54、>　　4、輸入失調(diào)電壓Uio</p><p>　　一個理想的集成運放，當輸入電壓為零時，靜態(tài)輸出電壓也應為零。但實際上，由于制造中元件參數(shù)不可能做到完全對稱，故當輸入電壓為零時，存在一定的靜態(tài)輸出電壓。為使靜態(tài)輸出電壓為零，設想在輸入端加一個很小的補償電壓，它就是輸入失調(diào)電壓Uio，Uio越大，說明電路的對稱程度越差，Uio一般在幾毫伏以下。</p><p><b>　　5

55、、最大輸出電壓</b></p><p>　　能使輸出電壓和輸入電壓失真不超過允許值時的最大輸出電壓，陳運算放大器的最大輸出電壓，一般用峰峰值表示，有時也稱為動態(tài)輸出范圍，其值不可能超出電源電壓值。</p><p><b>　　第五章 延時電路</b></p><p>　　5.1 電容充放電計算公式</p><p

56、>　　設 V0 為電容上的初始電壓值；</p><p>　　V1 為電容最終可充到或放到的電壓值；</p><p>　　Vt 為t時刻電容上的電壓值。</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　或：</b></p><p>　　例如，電壓為E

57、的電池通過R向初值為0的電容C充電</p><p>　　V0=0，V1=E，故充到t時刻電容上的電壓為：</p><p>　　再如，初始電壓為E的電容C通過R放電</p><p>　　V0=E，V1=0，故放到t時刻電容上的電壓為：</p><p>　　又如，初值為1/3Vcc的電容C通過R充電，充電終值為</p><p&

58、gt;　　Vcc，問充到2/3Vcc需要的時間是多少？</p><p><b>　　，故</b></p><p>　　注：以上exp()表示以e為底的指數(shù)函數(shù)；Ln()是e為底的對數(shù)函數(shù) 。</p><p>　　5.2 CD4011的引腳圖及參數(shù)</p><p><b>　　引腳圖，如圖5.1</b&g

59、t;</p><p>　　功能：四2輸入與非門</p><p>　　電源電壓范圍：3V~15V</p><p>　　功耗：700mW（普通封裝）；</p><p>　　500mW（小外形封裝）</p><p><b>　　工作溫度范圍：</b></p><p>　　CD4

60、011BM -55℃~+125℃</p><p>　　CD4011BC -40℃~+85℃ </p><p>　　圖5.1 CD4011引腳圖</p><p>　　5.3 延時電路的工作原理 </p><p>　　放大的高電平信號送到D1的2腳(圖5.2)，與非門(

61、D1)的兩腳都是高電（值</p><p>　　為1）時，在3腳輸出低電平（值為0）。(2)D1的3腳輸出低電平（值為0）信號同時輸入與非門(D2)的5．6兩腳，D2的輸出端4腳會輸出高電平（值為1）</p><p>　　經(jīng)二極管進入延時控制電路。給C3充電，充滿電后經(jīng)R8放電。高電平間t=2πR8C3，改變R8或C3的值，可改變延時時間。</p><p>　　圖 5

62、.2延時控制電路</p><p>　　高電平信號再經(jīng)與非門(D3．D4)兩級整形電路，將方波信號進行整形，從11腿輸出還是高電平信號。(3)D4的11腿輸出高電平信號使單向可控硅導通，電子開關(guān)閉合；c3充滿電后只向r8放電，當放電到一定電平時，經(jīng)與非門(D3、D4)輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過程。</p><p><b>　　5

63、.4 晶閘管</b></p><p>　　晶閘管也稱作可控硅（如圖5.3），它是由PNPN四層半導體構(gòu)成的元件，有三個電極，陽極A，陰極K和控制極G。可控硅在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無觸點控制，以小電流控制大電流，并且不象繼電器那樣控制時有火產(chǎn)生，而且動作快,壽命長、可靠性好; 調(diào)速、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影。 　　</p><p>　　圖5.3

64、 晶閘管的符號及引腳圖</p><p>　　可控硅分為單向的和雙向的，符號也不同。單向可控硅有三個PN結(jié)，由最外層的P極和N極引出兩個電極，分別稱為陽極和陰極，由中間的P極引出一個控制極。</p><p>　　單向可控硅有其獨特的特性：當陽極接反向電壓，或者陽極接正向電壓但控制極不加電壓時，它都不導通，而陽極和控制極同時接正向電壓時，它就會變成導通狀態(tài)。一旦導通，控制電壓便失去了對它的

65、控制作用，不論有沒有控制電壓，也不論控制電壓的極性如何，將一直處于導通狀態(tài)。要想關(guān)斷，只有把陽極電壓降低到某一臨界值或者反向。雙向可控硅的引腳多數(shù)是按T1、T2、G的順序從左至右排列（電極引腳向下，面對有字符的一面時）。加在控制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或時間改變時，就能改變其導通電流的大小。與單向可控硅的區(qū)別是，雙向可控硅G極上觸發(fā)脈沖的極性改變時，其導通方向就隨著極性的變化而改變，從 而能夠控制交流電負載。而單向可控硅經(jīng)觸發(fā)后只能從陽極

66、向陰極單方向?qū)?，所以可控硅有單雙向之分。 第六章 紅外溝槽式節(jié)水器</p><p>　　6.1 紅外溝槽式節(jié)水器工作原理</p><p>　　紅外溝槽式節(jié)水器工作原理如圖6.1所示，原理圖見附錄1</p><p>　　圖6.1紅外溝槽式節(jié)水器工作原理</p><p>　　當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡

67、被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由C1?C2?R1?R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0.16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱(通常僅有1mV左右)，而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式(脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為0.1~10Hz左右)，所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號

68、進行放大。本設計運用集成運算放大器LM324來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。</p><p>　　當傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經(jīng)放大后送給窗口比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下限，系統(tǒng)將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中,R9?R10?R11用做參考電壓,兩個運算放大器用做比較，兩個二極管的主要作用是使輸出更穩(wěn)定。窗口比較器的上下限電壓即參考電壓分別為3.8V和1.2V

69、。將這個高低電平變化的信號上升沿信號作為延時電路觸發(fā)信號，并讓其輸出一個脈寬大約為10s的高電平信號。再用這一脈寬信號作為晶閘管輸入控制信號，來使電路產(chǎn)生10s的信號，用來控制電磁閥，從而對放水時間進行控制。</p><p>　　6.2 電磁閥的分類</p><p>　　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、先導式，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同以及原理上

70、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；先導式又可分為：先導式膜片電磁閥、先導式活塞電磁閥；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、半鋼性密封電磁閥。電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關(guān)閉；但在開啟時間很長關(guān)閉時很短時要選用常開型了。</p><p>　　6.3 電磁閥的原理及特點</p><p>　　一、直動式電磁閥原理：常閉

71、型直動式電磁閥通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力把閥芯提起，使關(guān)閉件離遠開閥座密封副打開；斷電時，電磁力消失，靠彈簧力把關(guān)閉元件壓在閥座上閥門關(guān)閉。（常開型與此相反）特點：在真空、負壓、零壓差時能正常工作，DN50以下可任意安裝，但電磁頭體積較大。</p><p>　　二、反沖型電磁閥原理：它的原理是一種直動和先導相結(jié)合，通電時，電磁閥先將輔閥打開，主閥下腔壓力大于上腔壓力而利用壓差及電磁閥的同時作用把閥門開啟；斷電時

72、，輔閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動便閥門關(guān)閉。特點：在零壓差或高壓時也能可靠工作，但功率及體積較大，要求豎直安裝。</p><p>　　三、先導式電磁閥原理：通電時，電磁力驅(qū)動先導閥打開先導閥，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，彈簧力把先導閥關(guān)閉，入口介質(zhì)壓力通過先導孔迅速進入主閥上腔在上腔內(nèi)形成壓差，從而使主閥關(guān)閉。特點：體積小，功率低，

73、但介質(zhì)壓差范圍受限，必須滿足壓差條件。</p><p>　　第七章 控制電路的調(diào)試</p><p>　　7.1 直流電源的調(diào)試 </p><p>　　將直流電源電路在萬能板上焊好后，將變壓器接在整流二極管上，用萬用表的直流十伏擋測試電路的正負極之間有無5伏的電壓。</p><p>　　注意：對LM7805進行焊接時，小心不要是三個引腳之

74、間短路。</p><p>　　7.2 放大電路的調(diào)試</p><p>　　將放大電路在萬能板上焊好后，先用萬用表檢查，看芯片LM324的4腳和 11腳和干才調(diào)試好的電源的正負極是否相通，然后將伏的電加到芯片上，再在 C6的正極上加一個干擾信號，在VD5,VD6（如圖附錄一）的負極上用萬用表測試，看有無信號輸出。</p><p>　　7.3延時電路的調(diào)試</p

75、><p>　　在可控硅的位置上放上一個發(fā)光二極管，將調(diào)試好的5伏電源加到CD4011芯片上,在芯片的1腳上加上高電平，在2腳上也加上一個高電平，看發(fā)光二極管是否發(fā)光并延時。</p><p>　　7.4 整機電路的調(diào)試</p><p>　　上述電路都調(diào)試好后，將各電路連接成一個整體，裝上紅外線傳感器看電路是否正常工作。</p><p><b

76、>　　總 結(jié)</b></p><p>　　紅外線傳感器以其獨特的性能，開拓了無接觸探測的應用，由于它的工作幾乎不受周圍環(huán)境因素的影響，用紅外線傳感器探測是否有人，作為集水箱注水的觸發(fā)控制信號是非常實用的，它的應用將為常流不息的水流加上一把智能鎖，真正實現(xiàn)“開源節(jié)流”。本智能化控制注水的方式，達到在人使用時沖洗，無人使用時，進水閥自閉進水。在確保環(huán)境衛(wèi)生效果良好前提下，可節(jié)水70%以上，從而達到較

77、好的節(jié)水目的。并能自動實現(xiàn)在停電時正常使用，取得良好的經(jīng)濟效益</p><p><b>　　和社會效益。</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[3] 趙繼文.傳感器與應用電路設計[M].北京:科學出版社,2002.</p><p>　　[4] 唐長文.《通信系統(tǒng)

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