紅外自動洗手器課程設計報告

1、<p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b></p><p

2、><b>　　告</b></p><p>　　題目：自動洗手器的設計</p><p><b>　　設計人：</b></p><p>　　摘要 關鍵字:紅外線自動洗手器 lm567 整流穩(wěn)壓電路 紅外發(fā)射 紅外接收 555單穩(wěn)延時電路 </p><p><b>　　正文</

3、b></p><p><b>　　設計任務：</b></p><p>　　1、設計一個用于控制水龍頭自動出水的裝置；</p><p>　　2、當有人洗手時，裝置能自動出水，若手稍微偏離水龍頭時（偏離時間1S以內(nèi)），水龍頭也能自動出水；</p><p>　　3、工作電源為交流220V；</p><

4、p><b>　　4、靈敏度可調；</b></p><p><b>　　設計方案：</b></p><p><b>　　1.系統(tǒng)總框圖如下</b></p><p><b>　　2.各功能模塊設計</b></p><p>　?。?）整流穩(wěn)壓電路模塊<

5、;/p><p>　　該模塊電路原理圖如圖（1）所示，電源為220V市電經(jīng)過變壓器變壓后的10V交流電壓，經(jīng)過D1-D4，4個1N4007組成的整流橋整流后，由電容C1濾波，圖中LED1為紅色發(fā)光二極管，通過R1限流作為電源部分的指示電路。三端整流集成芯片7805將經(jīng)過整流濾波的電壓轉變?yōu)榉€(wěn)定的5V直流電供后面電路使用。電解電容C2用于濾波作用和改善7805負載特性。</p><p>　　圖中電

6、容C1的取值由下估算而得</p><p>　　整流濾波后的電壓+V約為12V，經(jīng)過估計，后部分電路總電流最大時不超過0.2A，由此估計電路等效負載R=12/0.2=60歐，由公式RC=（3~5）T/2，帶入計算得C1約為830uF，故其電容值可取1000uF，另外由于性價比的考慮，四個整流二極管都取1N4007。</p><p>　　圖（1）整流穩(wěn)壓模塊電路原理圖</p>&

7、lt;p>　　（2）紅外線發(fā)射接收及其控制電路</p><p>　　如圖（2）所示，為電路的紅外發(fā)射部分發(fā)射管通過RW1和R2限流，三極管VT1的基極通過R8限流接LM567的5管腳，LM567，R9，RW2，C8組成振蕩器，R9，RW2，C8決定LM567 內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率， 震蕩頻率由公式f=1/（1.1*（R9+RW2）*C8）可算得，設計時經(jīng)計算得：當C8取103時（0.01uF），要使

8、震蕩頻率在5-8KHZ范圍可調則電阻應取9-18千歐。為適當降低靈敏度，我將R9設為5.1K，RW2設為5K，以減小無人時干擾物體對紅外線的反射。</p><p>　　LM567 的3 腳為信號輸入端，8 腳為邏輯輸出端，其輸出端為OC 門輸出，最大灌電流為100mA，LM567 的工作電壓為4.75V～9V，工作頻率可從零點幾赫茲到500 千赫，靜態(tài)工作電流為8mA。LM567 芯片5 腳輸出的振蕩信號經(jīng)三極管

9、功率放大后，推動紅外發(fā)射二極管LED2 向外發(fā)射紅外線。 圖中R14為上拉電阻。</p><p>　　圖（2）紅外發(fā)射電路</p><p>　　如圖（3）所示，為紅外線接收電路，電路通過電橋法,來取樣輸入信號，當紅外接收頭沒有接收到反射回來的紅外信號時，LM3583端輸入的電壓恒為2.5V，當接收到紅外信號，紅外接收頭的電阻會以接收到的頻率變化于是紅外接收頭陽極便產(chǎn)生一個類似于正弦波的信號

10、，信號經(jīng)過電容C6隔直作用，濾除直流成分，經(jīng)過隔直的信號在疊加在前面所述2.5V直流電壓上來作為LM358輸入端的輸入信號。圖中LM358A與R10，R6，C4構成同相比例運算放大器，由于C4的作用，其對直流信號的放大倍數(shù)為1，對交流信號的放大倍數(shù)由下面公式計算A=1+R10/(R6+1/(*3.14*f*4)),放大后的信號經(jīng)過C7隔直再送入LM567的三端進行調制，若輸入信號的頻率與LM567的5腳輸出頻率相符，則LM567的8腳會

11、輸出一個有效的低電平。</p><p>　　圖（3）LM358對輸入信號的調制</p><p>　　（3）延時及固態(tài)繼電器電路</p><p>　　LM567的輸出端8腳直接接NE555的2腳，如圖（4）所示，NE555組成的是一個單穩(wěn)延時電路，當其2腳輸入的是一個低電平信號時，其輸出端3腳就會輸出一個高電平，當輸入由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，NE555會延時輸出高電平信

12、號，延遲時間通過下式來計算t=1/（R13*C4），用圖中所示的參數(shù)代入計算，結果約為2.2s。</p><p>　　NE555輸出的高電平信號經(jīng)過R11限流送到三極管的基極，當輸出為高電平時三極管導通，繼電器工作，當輸出為低電平時三極管截至，繼電器不工作。為防止感生電動勢擊穿三極管，用D5來做保護作用，LED4為繼電器工作狀態(tài)的指示燈R12限流。</p><p>　　圖（4）延時及固態(tài)繼

13、電器電路</p><p>　　4.系統(tǒng)原理圖及工作原理</p><p>　　系統(tǒng)原理總圖如圖（5）所示</p><p>　　本電路利用220V市電供電，市電經(jīng)變壓器作用之后轉換為9V交流電壓，再通過整流橋的作用轉變?yōu)樯孕∮?V的直流電壓，經(jīng)R1限流之后驅動LED1發(fā)紅光，作為電源指示燈。C1、C2在電路中起到濾波作用，C2還有改善7805負載特性的作用。三端穩(wěn)壓集成

14、電路7805將整流橋的輸出電壓轉變?yōu)?V電壓輸出，為IC1、IC2、IC3，IC4供電 。</p><p>　　電路圖中LED2為紅外發(fā)光二極管，LM567芯片5管腳輸出的震蕩信號經(jīng)VT1功率放大之后，推動LED2向外發(fā)射紅外線。圖中用LM358組成的同相比例運算放大器來紅外接收電路，由紅外接收頭LED3來對紅外線進行感應，當紅外接收頭沒有接收到反射回來的紅外信號時，LM3583端輸入的電壓恒為2.5V，當接收到

15、紅外信號，紅外接收頭的電阻會以接收到的頻率變化于是紅外接收頭陽極便產(chǎn)生一個類似于正弦波的信號，信號經(jīng)過電容C6隔直作用，濾除直流成分，經(jīng)過隔直的信號在疊加在2.5V直流電壓上來作為LM358輸入端的輸入信號。由于C4的作用，其對直流信號的放大倍數(shù)為1，對交流信號放大約45倍，放大后的信號經(jīng)過C7隔直再送入LM567的三端進行調制，若輸入信號的頻率與LM567的5腳輸出頻率相符，則LM567的8腳會輸出一個有效的低電平。LM567的3管腳

16、為信號輸入端，8管腳為邏輯輸出端，在沒有人洗手時，LED3接收不到LED2發(fā)出的紅外線，從而LM358的3管腳沒有輸入，1腳輸出低電平。從而LM567的3管腳為低電平，而8管腳為高電平，LM567的8管腳與IC4的2管腳直接相連，在2管腳為高電平時，IC4</p><p>　　圖（5）系統(tǒng)原理總圖</p><p><b>　　4.硬件調試要點</b></p>

17、;<p>　　用示波器觀察測試點波形以下為各測試點的測試結果</p><p><b>　　測試點1波形如下圖</b></p><p><b>　　測試點2波形如下圖</b></p><p>　　由上兩圖知道，兩形的周期一致測試點2是測試點1放大后的信號</p><p>　　測試點3是一

18、直流電平信號</p><p>　　測試點4在紅外接收頭沒有接收到反射回來的紅外信號時，是一直流電平信號，在有接收到反射回來的紅外信號時，波形是一類似于正弦波的波形測試點五的波形在有接收到反射回來的紅外信號時如下圖其頻率與測試點1一致</p><p>　　當測試點6有類似交流信號（頻率與測試點1一致時），在測試點7可以得到一個低電平信號測試點8則得到高電平信號；當測試點6沒有類似交流信號在測

19、試點7可以得到一個高電平信號測試點8則得到低電平信號。</p><p>　　5.改進思路及設計工作總結；</p><p>　　在設計電路時發(fā)現(xiàn)，在555組成的延時電路中，電容C10的取值若是用瓷片電容，則對應電阻R13阻止應該有20M，考慮到阻止過大會出現(xiàn)不可預測的現(xiàn)象，故將瓷片電容改為10uF電解電容，電路焊接完成后經(jīng)調試延時有效！故得知電解電容可在一些情況下代替瓷片電容</p&g