论文部分内容阅读
[摘 要] 日常生活中常有用水后忘记关水龙头的事情,造成了资源的浪费,设计、自制一种感应式自动水龙头,分柝了其结构、工作原理、制作调试过程。
[关键词] 感应式 自动 水龙头 设计
一、概述
自制的感应式自动水龙头有两个特点:其一,当人靠近水龙头时,水龙头延时几秒后自动打开,当人离开水龙时则自动关闭,其二,具有灯光控制功能,当夜晚人们接近时,先开灯后开水龙头,当人离开时先关水龙头,延时几十秒钟后关灯,人性化设计,用广泛用于宾馆、医院、饭店、公厕、家庭等,具有节约水电、方便安全等优点。
二、电路的组成
電路组成如图所示。电路由红外发射器,红外信号接收与转换电路、电磁水阀控制器和电灯控制电路组成。
工作原理图
电路采用红外反射式控制方式,红外发射器与接收器组装在同一电路内并且安装在同一平面。
三、电路的工作原理
红外发射器是由555电路组成的多谐振荡器,其振荡频率由RPl、R1与C1的数值决定,该电路的振荡频率为38kHz。由多谐振荡器产生的矩形波脉冲通过限流电阻R2驱动红外发射管向外发送红外控制信号。
红外信号接收与转换电路由红外接收管VD2和CX20106组成。红外发射管发出的红外脉冲信号,经过人体反射被红外接收管VD2接收,然后输入cX20106,经电路内解调处理后由⑦脚输出低电平控制信号。
电磁水阀控制电路由控制门F1、F2、驱动管VT2和继电器Kl组成。当IC2的⑦脚输出低电平时,经反相器F1反相后变为高电平输出。这一高电平经R7向C6充电,待C6充电至其正端电压升高达F2的阈值电平后,F2反相,输出端变为低电平。这一低电平经R8使VTl导通,继电器Kl通电吸合,接通电磁阀YV的电源,水阀门被打开。
在该电路中,C6起延时作用,可防止因干扰造成阀门误开。这里延时时间设定为2～3s。当1C2的⑦脚恢复高电平后,F1的输出端恢复低电平,电容C6经VD3放电,使F2的输人端变为低电平,它的输出端变为高电平,VTl截止,继电器K1断电后释放,将电磁阀的电源切断,阀门关闭,供水停止。
电灯控制电路由控制门F3、F4、驱动管VT2和继电器K2组成。当IC2的⑦脚输出低电平时,该低电平经F1反相变为高电平。这一高电平通过由R9、RP2与光敏电阻RG组成的分压器的分压,使F3的输入端变为高电平(在夜间高于F3的开门电平),F3的输出端变为低电平。这时,电容C7经VD5放电,使F4的输入端变为低电平,F4的输出端变为高电平。这一高电平通过R11使VT2导通,继电器K2通电吸合,将电灯电源接通,电灯点亮。
当IC2的⑦脚输出高电平时,该高电平经F1反相变为低电平,F3的输入端仍为低电平,经F3反相后变为高电平。这一高电平经R10向C7充电,当C7充电使其正端电压上升至F4的开门电平后,F4反相输出低电平,VT2截止,继电器K2断电释放,将电灯电源切断,电灯熄灭。电容C7的充电需要一定的时问(与R10、C7的时间常数有关),这里设定为2～3分钟,这就使人离开后延时2～3分钟电灯才熄灭。
由于电灯只在夜晚使用,因此电灯控制电路就必须具有在白天停止止工作、只在夜间工作的控制功能。这种控制功能是通过设在电路中的光敏电阻RG来实现的。由于光敏电阻在白天的亮阻远小于夜晚时的暗阻,通过R9、RP2与RG的分压,F3的输入端在白天不可能达到F3的开门电平,它后面的电路一直保持静止状态,继电器K2不会吸合,电灯也不会亮起来。
四、元件的选用
发射电路ICl用NE555或LM555均可,VDl用SE303,VD2用PH302,IC2用CX20106。F1～F4为六反相器CD4069,VTl用PNP型管9012,VT2用NPN型管9013,继电器K1、K2用9～12V的小型继电器。
五、电路的调整
调整电路时,由于CX20106已通过⑤脚外接电阻R4将其接收中心频率固定在38kHz,因此在调整时只需将发射频率调至和接收频率一致即可。方法是:在发射状态下调节RPl,测量IC2⑦脚的输出电压,使其电压值最小即可。
在进行电灯控制电路中的光控调整时,将组装好的电路置于室外正常光线的地方,调节RP2,使灯控电路不起控。再将电路置于室内并将光敏电阻用布包裹,使其完全不见光。这时,当有人接近时,灯控电路应起控,电灯亮;否则应调RP2使电路起控。
六、安装注意事
项将焊接好的电路板连同电源变压器T、电磁水阀等一起装人体积合适的绝缘密闭外壳内注意在盒面板为RL开出感光孔。改变RP2阻值,可调整光灵敏度,使其在有人接触时,灯控电路应起控,电灯应亮,否则应调整RP2,使其起控即可。
红外发射管与接收管的安装,两管之间可间隔8-l0cm安装。安装时,应使两管中心线呈一定的夹角且应在50cm左右处相交,以保证发射光能被反射到接收管。接通电源后,在发射管与接收管的前面放置一块反射挡板,适当地移动挡板并调节发射器的可调电阻RPI,测量接收器IC2的7脚的输出电压,使输出电压值最小即可。
制成后可直接替代传统的手动水龙头。安装时注意:一定要做好防水工作,以免电路元器件遭水破坏。电磁水阀的进水口直接拧到原来接手动水龙头的螺口处,‘如果水管口径不一致,可购一只变径接头连接即可。由于电磁水阀工作时只有开或关两种状态,所以一旦开阀,出水口水流量固定不变。如嫌水流量大,可在出口处包一块纱布即可。
参 考 文 献
[1] 谢元清,《模拟电子线路》,电子科技大学出版社,1994.5
[2] 黄小勇,《电子技术基础》,国防科技大学出版社,2007.6■
[关键词] 感应式 自动 水龙头 设计
一、概述
自制的感应式自动水龙头有两个特点:其一,当人靠近水龙头时,水龙头延时几秒后自动打开,当人离开水龙时则自动关闭,其二,具有灯光控制功能,当夜晚人们接近时,先开灯后开水龙头,当人离开时先关水龙头,延时几十秒钟后关灯,人性化设计,用广泛用于宾馆、医院、饭店、公厕、家庭等,具有节约水电、方便安全等优点。
二、电路的组成
電路组成如图所示。电路由红外发射器,红外信号接收与转换电路、电磁水阀控制器和电灯控制电路组成。
工作原理图
电路采用红外反射式控制方式,红外发射器与接收器组装在同一电路内并且安装在同一平面。
三、电路的工作原理
红外发射器是由555电路组成的多谐振荡器,其振荡频率由RPl、R1与C1的数值决定,该电路的振荡频率为38kHz。由多谐振荡器产生的矩形波脉冲通过限流电阻R2驱动红外发射管向外发送红外控制信号。
红外信号接收与转换电路由红外接收管VD2和CX20106组成。红外发射管发出的红外脉冲信号,经过人体反射被红外接收管VD2接收,然后输入cX20106,经电路内解调处理后由⑦脚输出低电平控制信号。
电磁水阀控制电路由控制门F1、F2、驱动管VT2和继电器Kl组成。当IC2的⑦脚输出低电平时,经反相器F1反相后变为高电平输出。这一高电平经R7向C6充电,待C6充电至其正端电压升高达F2的阈值电平后,F2反相,输出端变为低电平。这一低电平经R8使VTl导通,继电器Kl通电吸合,接通电磁阀YV的电源,水阀门被打开。
在该电路中,C6起延时作用,可防止因干扰造成阀门误开。这里延时时间设定为2～3s。当1C2的⑦脚恢复高电平后,F1的输出端恢复低电平,电容C6经VD3放电,使F2的输人端变为低电平,它的输出端变为高电平,VTl截止,继电器K1断电后释放,将电磁阀的电源切断,阀门关闭,供水停止。
电灯控制电路由控制门F3、F4、驱动管VT2和继电器K2组成。当IC2的⑦脚输出低电平时,该低电平经F1反相变为高电平。这一高电平通过由R9、RP2与光敏电阻RG组成的分压器的分压,使F3的输入端变为高电平(在夜间高于F3的开门电平),F3的输出端变为低电平。这时,电容C7经VD5放电,使F4的输入端变为低电平,F4的输出端变为高电平。这一高电平通过R11使VT2导通,继电器K2通电吸合,将电灯电源接通,电灯点亮。
当IC2的⑦脚输出高电平时,该高电平经F1反相变为低电平,F3的输入端仍为低电平,经F3反相后变为高电平。这一高电平经R10向C7充电,当C7充电使其正端电压上升至F4的开门电平后,F4反相输出低电平,VT2截止,继电器K2断电释放,将电灯电源切断,电灯熄灭。电容C7的充电需要一定的时问(与R10、C7的时间常数有关),这里设定为2～3分钟,这就使人离开后延时2～3分钟电灯才熄灭。
由于电灯只在夜晚使用,因此电灯控制电路就必须具有在白天停止止工作、只在夜间工作的控制功能。这种控制功能是通过设在电路中的光敏电阻RG来实现的。由于光敏电阻在白天的亮阻远小于夜晚时的暗阻,通过R9、RP2与RG的分压,F3的输入端在白天不可能达到F3的开门电平,它后面的电路一直保持静止状态,继电器K2不会吸合,电灯也不会亮起来。
四、元件的选用
发射电路ICl用NE555或LM555均可,VDl用SE303,VD2用PH302,IC2用CX20106。F1～F4为六反相器CD4069,VTl用PNP型管9012,VT2用NPN型管9013,继电器K1、K2用9～12V的小型继电器。
五、电路的调整
调整电路时,由于CX20106已通过⑤脚外接电阻R4将其接收中心频率固定在38kHz,因此在调整时只需将发射频率调至和接收频率一致即可。方法是:在发射状态下调节RPl,测量IC2⑦脚的输出电压,使其电压值最小即可。
在进行电灯控制电路中的光控调整时,将组装好的电路置于室外正常光线的地方,调节RP2,使灯控电路不起控。再将电路置于室内并将光敏电阻用布包裹,使其完全不见光。这时,当有人接近时,灯控电路应起控,电灯亮;否则应调RP2使电路起控。
六、安装注意事
项将焊接好的电路板连同电源变压器T、电磁水阀等一起装人体积合适的绝缘密闭外壳内注意在盒面板为RL开出感光孔。改变RP2阻值,可调整光灵敏度,使其在有人接触时,灯控电路应起控,电灯应亮,否则应调整RP2,使其起控即可。
红外发射管与接收管的安装,两管之间可间隔8-l0cm安装。安装时,应使两管中心线呈一定的夹角且应在50cm左右处相交,以保证发射光能被反射到接收管。接通电源后,在发射管与接收管的前面放置一块反射挡板,适当地移动挡板并调节发射器的可调电阻RPI,测量接收器IC2的7脚的输出电压,使输出电压值最小即可。
制成后可直接替代传统的手动水龙头。安装时注意:一定要做好防水工作,以免电路元器件遭水破坏。电磁水阀的进水口直接拧到原来接手动水龙头的螺口处,‘如果水管口径不一致,可购一只变径接头连接即可。由于电磁水阀工作时只有开或关两种状态,所以一旦开阀,出水口水流量固定不变。如嫌水流量大,可在出口处包一块纱布即可。
参 考 文 献
[1] 谢元清,《模拟电子线路》,电子科技大学出版社,1994.5
[2] 黄小勇,《电子技术基础》,国防科技大学出版社,2007.6■