紅外自動(dòng)洗手器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p

2、><b>　　告</b></p><p>　　題目：自動(dòng)洗手器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)人：</b></p><p>　　摘要 關(guān)鍵字:紅外線自動(dòng)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(shí)電路 </p><p><b>　　正文</

3、b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)一個(gè)用于控制水龍頭自動(dòng)出水的裝置；</p><p>　　2、當(dāng)有人洗手時(shí)，裝置能自動(dòng)出水，若手稍微偏離水龍頭時(shí)（偏離時(shí)間1S以?xún)?nèi)），水龍頭也能自動(dòng)出水；</p><p>　　3、工作電源為交流220V；</p><

4、p><b>　　4、靈敏度可調(diào)；</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)</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(guò)變壓器變壓后的10V交流電壓，經(jīng)過(guò)D1-D4，4個(gè)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(guò)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(guò)整流濾波的電壓轉(zhuǎn)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(fù)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(guò)估計(jì)，后部分電路總電流最大時(shí)不超過(guò)0.2A，由此估計(jì)電路等效負(fù)載R=12/0.2=60歐，由公式RC=（3~5）T/2，帶入計(jì)算得C1約為830uF，故其電容值可取1000uF，另外由于性?xún)r(jià)比的考慮，四個(gè)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>　?。?）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(guò)RW1和R2限流，三極管VT1的基極通過(guò)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(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)計(jì)算得：當(dāng)C8取103時(shí)（0.01uF），要使

8、震蕩頻率在5-8KHZ范圍可調(diào)則電阻應(yīng)取9-18千歐。為適當(dāng)降低靈敏度，我將R9設(shè)為5.1K，RW2設(shè)為5K，以減小無(wú)人時(shí)干擾物體對(duì)紅外線的反射。</p><p>　　LM567 的3 腳為信號(hào)輸入端，8 腳為邏輯輸出端，其輸出端為OC 門(mén)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(diǎn)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(hào)經(jīng)三極管

9、功率放大后，推動(dòng)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(guò)電橋法,來(lái)取樣輸入信號(hào)，當(dāng)紅外接收頭沒(méi)有接收到反射回來(lái)的紅外信號(hào)時(shí)，LM3583端輸入的電壓恒為2.5V，當(dāng)接收到紅外信號(hào)，紅外接收頭的電阻會(huì)以接收到的頻率變化于是紅外接收頭陽(yáng)極便產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似于正弦波的信號(hào)

10、，信號(hào)經(jīng)過(guò)電容C6隔直作用，濾除直流成分，經(jīng)過(guò)隔直的信號(hào)在疊加在前面所述2.5V直流電壓上來(lái)作為L(zhǎng)M358輸入端的輸入信號(hào)。圖中LM358A與R10，R6，C4構(gòu)成同相比例運(yùn)算放大器，由于C4的作用，其對(duì)直流信號(hào)的放大倍數(shù)為1，對(duì)交流信號(hào)的放大倍數(shù)由下面公式計(jì)算A=1+R10/(R6+1/(*3.14*f*4)),放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)C7隔直再送入LM567的三端進(jìn)行調(diào)制，若輸入信號(hào)的頻率與LM567的5腳輸出頻率相符，則LM567的8腳會(huì)

11、輸出一個(gè)有效的低電平。</p><p>　　圖（3）LM358對(duì)輸入信號(hào)的調(diào)制</p><p>　　（3）延時(shí)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(gè)單穩(wěn)延時(shí)電路，當(dāng)其2腳輸入的是一個(gè)低電平信號(hào)時(shí)，其輸出端3腳就會(huì)輸出一個(gè)高電平，當(dāng)輸入由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，NE555會(huì)延時(shí)輸出高電平信

12、號(hào)，延遲時(shí)間通過(guò)下式來(lái)計(jì)算t=1/（R13*C4），用圖中所示的參數(shù)代入計(jì)算，結(jié)果約為2.2s。</p><p>　　NE555輸出的高電平信號(hào)經(jīng)過(guò)R11限流送到三極管的基極，當(dāng)輸出為高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，繼電器工作，當(dāng)輸出為低電平時(shí)三極管截至，繼電器不工作。為防止感生電動(dòng)勢(shì)擊穿三極管，用D5來(lái)做保護(hù)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(shí)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(zhuǎn)換為9V交流電壓，再通過(guò)整流橋的作用轉(zhuǎn)變?yōu)樯孕∮?V的直流電壓，經(jīng)R1限流之后驅(qū)動(dòng)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(fù)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(zhuǎn)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(hào)經(jīng)VT1功率放大之后，推動(dòng)LED2向外發(fā)射紅外線。圖中用LM358組成的同相比例運(yùn)算放大器來(lái)紅外接收電路，由紅外接收頭LED3來(lái)對(duì)紅外線進(jìn)行感應(yīng)，當(dāng)紅外接收頭沒(méi)有接收到反射回來(lái)的紅外信號(hào)時(shí)，LM3583端輸入的電壓恒為2.5V，當(dāng)接收到

15、紅外信號(hào)，紅外接收頭的電阻會(huì)以接收到的頻率變化于是紅外接收頭陽(yáng)極便產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似于正弦波的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)電容C6隔直作用，濾除直流成分，經(jīng)過(guò)隔直的信號(hào)在疊加在2.5V直流電壓上來(lái)作為L(zhǎng)M358輸入端的輸入信號(hào)。由于C4的作用，其對(duì)直流信號(hào)的放大倍數(shù)為1，對(duì)交流信號(hào)放大約45倍，放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)C7隔直再送入LM567的三端進(jìn)行調(diào)制，若輸入信號(hào)的頻率與LM567的5腳輸出頻率相符，則LM567的8腳會(huì)輸出一個(gè)有效的低電平。LM567的3管腳

16、為信號(hào)輸入端，8管腳為邏輯輸出端，在沒(méi)有人洗手時(shí)，LED3接收不到LED2發(fā)出的紅外線，從而LM358的3管腳沒(méi)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(shí)，IC4</p><p>　　圖（5）系統(tǒng)原理總圖</p><p><b>　　4.硬件調(diào)試要點(diǎn)</b></p>

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

18、直流電平信號(hào)</p><p>　　測(cè)試點(diǎn)4在紅外接收頭沒(méi)有接收到反射回來(lái)的紅外信號(hào)時(shí)，是一直流電平信號(hào)，在有接收到反射回來(lái)的紅外信號(hào)時(shí)，波形是一類(lèi)似于正弦波的波形測(cè)試點(diǎn)五的波形在有接收到反射回來(lái)的紅外信號(hào)時(shí)如下圖其頻率與測(cè)試點(diǎn)1一致</p><p>　　當(dāng)測(cè)試點(diǎn)6有類(lèi)似交流信號(hào)（頻率與測(cè)試點(diǎn)1一致時(shí)），在測(cè)試點(diǎn)7可以得到一個(gè)低電平信號(hào)測(cè)試點(diǎn)8則得到高電平信號(hào)；當(dāng)測(cè)試點(diǎn)6沒(méi)有類(lèi)似交流信號(hào)在測(cè)

19、試點(diǎn)7可以得到一個(gè)高電平信號(hào)測(cè)試點(diǎn)8則得到低電平信號(hào)。</p><p>　　5.改進(jìn)思路及設(shè)計(jì)工作總結(jié)；</p><p>　　在設(shè)計(jì)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，在555組成的延時(shí)電路中，電容C10的取值若是用瓷片電容，則對(duì)應(yīng)電阻R13阻止應(yīng)該有20M，考慮到阻止過(guò)大會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)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(diào)試延時(shí)有效！故得知電解電容可在一些情況下代替瓷片電容</p&g