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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上河南理工大學電子技術課程設計報告紅外線水龍頭控制電路所在學院：電氣工程與自動化學院姓 名： 鄭凱寧 學 號： 1 專業(yè)班級： 自動化06-6班 指導老師： 2009年1月8日摘要水是生命之源，然而地球上能夠直接供人們使用的淡水資源卻很貧乏，而且分布不均，特別是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，無論是在農(nóng)業(yè)還是在工業(yè)方面對淡水的需求越來越大，所以我們應該大力提倡節(jié)約用水，尋求可持續(xù)發(fā)展。為此設計用紅外線自動控制電路控制水龍頭，從我們?nèi)粘Ｉ钪袦p少水資源的浪費。學以致用，針對節(jié)約用水的問題，結合自己所學的知識，開發(fā)一種既能節(jié)約用水，又操作簡單方便、有實用性的水龍頭。本設計要求水龍頭具有紅外

2、線自動控制功能，當有人接近或盛水容器靠近時，水龍頭能自動打開，以一定流速放水；離開時水龍頭自動關閉。這樣不僅使用起來就很方便，而且可以防止因疏忽忘記關水龍頭造成水資源的白白浪費，同時又避免各種傳染病的擴散和傳播，可以廣泛應用在公共場所（如學校、醫(yī)院）的餐廳、食堂、衛(wèi)生間等，既節(jié)約用水，又方便、安全衛(wèi)生。該紅外線水龍頭控制電路由濾波整流電路、靈敏度調(diào)節(jié)電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路以及電磁閥控制電路等組成。用到的元器件有光電傳感器（紅外發(fā)射器、紅外接收器、）開關放大電路、光電耦合器、電磁閥、555集成芯片以及電阻、電容若干，由220伏交流電供電，經(jīng)變壓器從次級輸出9伏交流電壓，該電壓經(jīng)整流、濾

3、波、穩(wěn)壓，得到5伏電壓提供給控制電路。整個電路的核心是基于555定時器的紅外傳感器，由紅外發(fā)射電路和紅外接收電路構成，一塊555集成芯片用于控制紅外線信號的產(chǎn)生，另一塊用于紅外接收，其中在第二塊集成芯片中1、2管腳還設有一級自動偏置限制電路，其作用主要是用來防止強光的沖擊干擾和提高對弱信號的放大能力。當有人洗手或接水時接近水龍頭的手或容器將紅外線反射回一部分，由紅外接收電路接收并轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給后繼電路，繼而引發(fā)電磁閥的控制活動。目錄1 概述1.1引言水是生命之源，然而地球上能夠直接供人們使用的淡水資源卻很貧乏，而且分布不均，特別是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，無論是在農(nóng)業(yè)還是在工業(yè)方面對淡水的需求越來越

4、大，所以我們應該大力提倡節(jié)約用水，尋求可持續(xù)發(fā)展。為此設計用紅外線自動控制電路控制水龍頭，從我們?nèi)粘Ｉ钪袦p少水資源的浪費。1.2設計目的1、掌握數(shù)字電路系統(tǒng)的分析和設計方法。2、能夠運用所學知識，合理的選擇使用集成電路元件組成電路。3、了解紅外線水龍頭自動控制的原理、組成。1.3設計內(nèi)容及要求1、要求該電路具有自動控制功能，當有人接近或盛水容器靠近時，水龍頭能自動打開，以一定流速放水；離開時水龍頭自動關閉。2、用常用的元器件及集成芯片等構成電路，畫出原理圖，寫出設計心得體會。2 紅外線水龍頭自動控制電路原理方框圖2.1紅外線水龍頭自動控制電路的組成紅外線水龍頭控制電路由濾波整流電路、靈敏度調(diào)

5、節(jié)電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路以及電磁閥控制電路等組成2.2原理方框圖紅外發(fā)射電路變壓器濾波整流電路電磁閥控制電路紅外接收電路3 各部分功能模塊設計31變壓器及整流濾波穩(wěn)壓電路IC4、VD2VD5、T、C7、C6共同構成了控制電路的直流電壓產(chǎn)生電路，220V交流電壓經(jīng)T變壓器從次級輸出9V交流電壓。該電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓，得到的5V電壓提供給控制電路。3.2靈敏度調(diào)節(jié)電路Rp2是一只可變電阻， 調(diào)節(jié)其阻值，可改變IC27腳上的電位及VT1的導通狀態(tài)。正常時，調(diào)整Rp2的阻值，7腳上的電壓值為4.6V，VT1處于微飽和導通狀態(tài)，此時，電路靈敏度最佳。3.3紅外發(fā)射電路IC1的型號為CA75

6、55,是一塊時基集成電路，由該IC構成了紅外發(fā)射電路。該電路是一個多諧振蕩器，振蕩頻率為f=1|1.1x（Rp1+R1+R2）xC1，調(diào)整Rp1的電阻值，可使發(fā)射電路的振蕩頻率f=38KHZ。該振蕩頻率的信號從IC1的3腳輸出后， 由紅外發(fā)射二極管LED1向外輻射紅外光。R3是紅外發(fā)射二極管LED1的限流保持電阻。3.4紅外接收電路IC2是一塊紅外線接受集成電路。其1腳外接紅外接收二極管；2腳所接的C2、R4主要是用來設置IC2內(nèi)前置放大器的頻率特性和增益的。IC2的1、2腳內(nèi)還沒有一級自動偏置限制（ABLC）電路， 其作用主要是用來防止強光的沖擊干擾和提高對弱信號的放大能力；3腳所接的C3為

7、檢測電容，當其容量值變小時，檢波輸出脈沖的脈寬變動就大，極易造成遙控誤動作。IC2的5腳與電源之間所接的R5為帶通濾波器中心頻率f0的設置電阻；6腳與地之間所接的C4為內(nèi)部整形電路的積分電容。當其容量值變大時，不但抗外部噪聲干擾能力下降，而且輸出脈沖的低電平持續(xù)時間也將增加，由此也會造成遙控失靈。3.5電磁閥控制電路紅外遙控信號發(fā)射器的信號在無人洗手或接水時，IC2接收不到紅外光而后級電路不會動作。當有人洗手或接水時，接近水龍頭的手或盛水容器將紅外反射回一部分，由紅外接收管LED2接收并轉(zhuǎn)化為相應的電信號。該信號通過IC2的1腳輸入電阻（指IC內(nèi)的等效輸入電阻，其值約為45歐姆）形成了約40u

8、V的電壓信號，經(jīng)前置放大、限幅放大、38kHz的帶通濾波、峰值檢波，使IC2的7腳輸出的電壓由高變低，使VD1、VT1相繼導通，使LED1發(fā)光，并使VS1雙向晶閘管導通，使電磁閥DF-1得電，打開放水。4 電路元器件介紹4.1電路元件該電路用到的元器件有光電傳感器（紅外發(fā)射器、紅外接收器、）開關放大電路、光電耦合器、電磁閥、555集成芯片以及電阻、電容若干。1、光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)花成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。一般情況下有三部分構成：發(fā)射器、接收器和檢測電路。發(fā)射器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管LED、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者

9、改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面時檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。2、光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準數(shù)字電平輸出，這樣就實現(xiàn)了“電光電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。它具有體積小、壽命長、抗干擾能力強、工作溫度寬及無觸點輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，被廣泛地應用在

10、電子技術領域及工業(yè)自動控制領域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、開關電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過流保護、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等。3、電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的水管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排水的孔，而進水孔是常開的，水進入不同的排水管，然后通過水的壓力來推動活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。4、555時基電路邏輯功能表復位端4腳高電平觸發(fā)端6腳低電平觸發(fā)端2腳比較輸出A1() A

11、2()輸出端3腳三極管VTD00導通123Vcc13Vcc001截止123Vcc13Vcc010導通123Vcc13Vcc101截止123Vcc13Vcc11不變不變5、555單時基集成電路引腳排列方式和引腳說明引腳字母代號功能說明引腳字母代號功能說明1GND公共地線端5Vc控制信號輸入端2觸發(fā)信號輸入端6TH閥值信號輸入端3Vo信號復位端7DIS放電控制器4主復位信號輸入端8Vcc工作電源輸入端5 遇到的問題及解決方法雖然學習過相關的理論知識，然而真正的到實際運用時還是會出現(xiàn)各種問題。通過本次課程設計，暴露了不少問題，主要有以下幾個方面：1、 元器件的選擇，對于用到的芯片或其它一些元件，在理

12、論上覺得很熟悉，實際中選擇元件以及連接電路圖時，還是經(jīng)常會出錯的。2、 畫圖工具相關操作不熟練，在用protel畫電路圖時畫出的圖中，元件顯示的很小，不清晰。3、 分析問題不透徹，思考某些遇到的問題時不全面，造成設計過程復雜麻煩盡管遇到了很多困難，但是通過復習相關的理論知識，看書，上網(wǎng)查資料以及請教同學和老師，遇到的問題還是迎刃而解了，設計過程中也學習到了不少東西。6 心得體會通過本次課程設計，使我進一步了解熟悉數(shù)字邏輯電路技術的相關知識以及各芯片的功能和應用，鞏固了所學的理論知識，意識到了本專業(yè)知識的實用性和重要性，同時也看到了自己的不足之處，深刻體會到理論聯(lián)系實際的重要性，對自己今后的學習有很大的幫助。參考文獻：【1】康華光 電子技術基礎（數(shù)電部分） 北京：高等教育出版社，2006【2】孫余凱 輕松解讀數(shù)字實用電路 北京：電子工業(yè)出版社，2007【3】閻有運 電子技術實踐 徐州：中國礦大出版社，2007附錄紅外線水龍頭自動控制電路專心-專注-專業(yè)