如何实现红外线控制自动水龙头的设计

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上传日期: 2020-05-18

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标签:发射电路(70)放大电路(781)单片机(19398)

  本文结合红外线相关理论,研究了红外线控制自动水龙头的设计方法,旨在为推广该类型水龙头的应用提供参考。

  红外线自动水龙头通过将红外线发射头与接收头装配在一起,当人靠近时,会自动发出控制信号使电磁阀通电吸合产生放水功能。并且具有灵敏可靠,抗干扰能力强,安装方便等优点,能有效的起到节水、防止各种传染病传播的作用。本设计以 STC89C52RC 单片机为主控芯片,进行了红外感应控制自动水龙头设计的研究。

  设计功能及拟解决的问题

  设计功能主要包含了三个方面:一是当人们的手靠近水龙头时水龙头自动出水,并有提示水龙头在出水中;二是当人们的手离开水龙头后,水龙头过一段时间自动停水,在 2S 以内。三是防误操作,当感应到连续出水 1 分钟时,自动断水,直至感应到物体离开后重新进入后再次供水。结合设计目标,本次设计拟解决的问题有:如何利用单片机控制电磁阀的开和关;如何检测出人手的靠近距离;如何以单片机为核心进行红外线水龙头设计;如何防止水龙头错误感应出水。

  红外线自动控制水龙头电路图。它由红外线发射电路、红外接收电路、选频放大电路、驱动电路、电源及执行电路等几部分组成。

  发射电路由 1 IC 、 RP1、 R1、C1、C2 、VT1、VD1 等元件构成, 1 IC 及外围元件构成多谐振荡电路,通过选择 RP1、 R1、C1 可使其振荡频率为 38Hz。振荡由 3 端输出,经 VT1 进行功率放大后,驱动红外发光二极管 VD1 发出红外光脉冲。 VD2 是红外光敏二极管,当它受到红外光脉冲照射时,其内阻作同频率的变化,VD2 变化的电阻 R2 与分压后,便在 C12 左端产生一个微小的同频率交流电信号,经 C12 耦合给选频放大器。选频放大器由 COMS 与非门 G1~G3, R3~ R6 ,C3 ~C5 构成, R4 、 R5 既是双 T 选频网络的元件,又是将 G1~G3 偏置在线性工作区的负反馈偏置电阻,双 T 选频网络在此为放大器的交流负反馈通道,当输入信号频率满足 : 0 4 56 3 45 f RC R R R R R C C C C C = = = = = = = 1/ 2 ( , / 2, , 2 ) π 反馈通道的交流阻抗最大,也就是交流负反馈系数最小,放大器放大倍数最大,故电路将选出频率为 0f 的信号进行放大,选出的信号经 C6 耦合至 VT2 等构成的交流放大器进一步放大,以达到一定的幅度值。 VD3、VD 、C8 将 C7 送来的具有一定幅度值的交流信号进行半波整流和滤波,变为直流电压作用于 VT3 基极,VT3 基极导通,驱动 K1 吸合,电磁阀通电导通,同时,发光二极管 VD5 发光,指示出此刻的电路状态。

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