课程设计-简易自动干手装置.docx

简易自动干手电路摘 要近些年来，随着科学的发展，酒店、车站、网络会所等越来越多的公共场所的洗手间装有自动洗手器和自动干手器，给人们带来了很大的方便。其中，自动干手器是采用一种红外线控制的电子开关，当有人手伸过来时，手对红外线的反射作用，使红外线开关将电热吹风机自动打开，一段时间后，吹风机自动关闭。自动干手电路是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，自动干手器开关电路和电源电路五部分构成，合成后形成自动干手器。当时间延迟电路输出低电平时，继电器两端电压均为低电平，继电器不工作，开关断开，吹风机不吹出热风；当输出高电平，继电器有电压驱动，开关吸合，吹风机吹出热风。关键词 红外线发射器 红外线接收放大器 自动干手器开关控制器 时间延迟电路 电源电路第一章工作方案设计第一节 总体设计系统组成框图简易自动干手器控制电路的总体框图如图1-1。它是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，自动干手器开关电路和电源电路五部分构成的。加上电机吹风电路，就构成了完整的干手器。图1-1 简易自动干手电路的总体框图基本原理红外线发射电路的功能的利用红外线发光管发射脉冲，从而实现电路对人体的感应。红外线接收电路功能的利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。时间延迟电路实现对自动干手器开关打开时间的控制。利用555定时器及多谐振荡器和单稳态触发器等元件即可组成红外线自动干手器电路。当人们需要干手时，人们把手靠近干手器时，由于手对红外线的反射作用，使555定时器构成的单稳态触发器产生一段时间的高电平定时。控制自动干手器会打开加热装置和吹风装置一段时间后会自动停止，并可以通过NE555自动的可变电阻器进行调节。第二节 主要单元电路设计红外线发射电路图1-2电路为红外线发射电路，主要组成部分就是NE555构成的多谐振荡器和红外线发射管SE303。SE303发射的红外线在可见光范畴之外，故用图中的PH302感应图1-2 红外发射电路接受红外线。而NE555作为多谐振荡器发射固定频率的方波脉冲信号，激发SE303产生特定频率的红外线。红外发射部分由555 时基电路产生频率为5kHz，占空比为1/3的方波信号，驱动红外发射管发射红外线。红外线发光二极管正向电流不能超出其最大额定值。而作为感应装置则要求其具有较大的光输出。一般利用其相应速度快的特性，通过脉冲驱动来增大光输出。因此电路前端需要一个脉冲信号电路，采用两个发光二极管增大发射面积。本电路采用的是由NE555集成电路构成的多谐振荡器组成。其电路运行包含两个过程：一是利用直流电源经电阻R1和R2对电容C1充电，二是经电阻R2从NE555集成电路的DIS端的放电过程。通过这两个过程的交替运行，就可以在NE555集成电路的输出电路端Q产生脉冲信号。其输出脉冲信号的频率f和 占空间比q为：f=1/0.7（R1+2R2）C1=1/0.7（1MΩ+2*1MΩ）100pF≈5KHzq=R1/(R1+2R2)= 1MΩ/（1MΩ+2*1MΩ）=1/3这样输出电路端Q产生脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲，其中，因为红外反向电压不能过高，用二极管D起保护红外发光二极管的作用。二 红外接收电路如图1-3所示为红外接收电路。红外接收管输出信号是一个十分微弱的信号，为了使后续电路能够对光强信号进行处理，因此需要加入信号放大电路。图左边所示电路为信号放大电路。该电路是由电阻R1,4,6,8,Q2,Q1 和C4，C1构成。电路中采用了双三极管构成放大电路，这样就可以使得电路的放大倍数比单管放大倍数更大，从而得到更合适的信号。R1和R4为放大电路的集电极偏置电阻，C4,C1为放大电路耦图1-3 红外接收电路合滤波电容。图右边是选频网络，使电路有很强的抗干扰能力。U2是LM567。LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC=5KHz没有人干手时，红外接收电路N2接收不到VD向外发射的红外线，U2的3脚无信号输入，8脚为高电平；当人手放到干手器下时，U2接收到人手反射的红外线并经N2放大后，输入到U2的3脚，由U2内部处理后使N3的8脚输出低电平，通过检测是否有手要烘干，使8脚输出不同的高低电平。达到控制吹风电路是否工作。实际应用中调整C18的大小可使BW在0％～4％范围内变化。BW宽度与f0C2乘积之间的关系如图2。LM567在正常工作时的最小输入信号为20mV。三 时间延迟和继电器开关电路图1-4时间延迟和继电器电路由两部分构成：图1-4 时间延迟和继电器电路一是由555集成电路构成的单稳态电路。当手需烘干时,由于手对红外线的反射作用，使红外接收管能够接收到