红外自动感应水龙头论文

红外自动感应水龙头论文内容摘要：

案二的原理。 自动控制开关的 设计与仿真 5 2 自动感应水龙头的构成及原理 自动感应水龙 头的构成及传感器控制 水龙头采用了反射式红外传感器。 红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外接收管来完成。 当有物体靠近时，一部份红外光被发射到接收管。 反射式红外传感器（如图 所示）。 图 反射式红外传感器 反射式光电传感器可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。 我设计的红外线控制自动水龙头就运用了它这个特点。 光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输出特性等都是反射式光电 传感器的重要参数。 这种光电传感器的基本原理是，当人或有物体接近时，遮挡了红外光，光敏元件接收到光信号，从而进行光电转换，电磁阀作用，使水源打开。 红外线控制自动水龙头的控制过程是：当人或物体靠近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管。 接收光电管接收到的反射光信号自动转换为电信号， 从而驱动高速集成开关闭合，使电磁水阀得电工作，打开水阀，水源流出。 当人手或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号，驱动电路断开电磁阀电源，从而关闭水源。 物体 自动控制开关的 设计与仿真 6 自动感应水龙头的原理方框图 自 动感应水龙头总共分为 4 个硬件部分，如图 图 自动感应水龙头原理图 红外反射式光电传感器的特性及原理 反射式光电传感器的光源有多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管，以及激光发光二极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，而激光二极管发出的光的频率比较集中，传感器只结合搜很窄的频率范围信号，不容易被干扰，但价格较贵。 理论上光电传感器只要位于被测区域反射表面可受到光源照射，同时又能被接收管接收到的范围进行检测，然而这是一种理想的结 果。 因为光的反射受到多种因素的影响，如反射表面的形状、颜色、光洁度、日光灯照射等不确定因素。 如果直接用发射和接收管进行测量，将会因为干扰而产生错误信号。 采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性和准确性。 红外反射光强法的测量原理是将发射信号经调制后送给红外管发射，光敏管接收调制的红外信号（如图 所示） 红外反射式光电传感器 高速集成开关 电磁 水阀 提供 12V直流电压为电路和各元器件供电 自动控制开关的 设计与仿真 7 反射光强度的输出信号电压（ Vout）是反射面与传感器之间的距离（ X）的函数，设反射面物质为同种物质时， X 与 Vout 的响应曲线是非线性的（如图 所示）。 设定出电压达到某一阀值时作为目标，不同的目标 距离阀值，电压是不同的 图 红外发射接收原理图 图 光强度相应曲线图 高速集成开关的特性及原理 从狭义上讲电子开关是指利用电力电子器件实现 电路 通断的运行单元，至少包括一个可控的电子阀器件。 如 晶闸管 ， 光电开发射 接收 反 射 表 面 x Vout x/mm 自动控制开关的 设计与仿真 8 关 ，各种开关型数字传感器。 可用于开关电源，信号检测与识别等。 从广义上讲电子开关是指电子产品中所使用的各类控制电路通断的开关。 有常开式、常闭式、自锁开关、按钮开关等。 高速集成开关属于电子开关的一种，较传统电子开关而言，高速集成开关有着集成度高、工作频率大、使用方便等特点 ，也符 合当今电子开关集成化、模块化、高频化、小型化的特点。 高速集成开关一般具有四个端口 （如图 所示） ，分别是控制端（ EN）、输入端（ IN）、输出端（ OUT）和接地端（ GND）。 当高速集成开关的控制端 为高电平时，就会使输入端和输出端导通，反之控制端为低电平时，输入端和输出端则断开。 图 高速集成开关 IN OUT EN GND 自动控制开关的 设计与仿真 9 3 自动感应水龙头的器件选用 自动感应水龙头所用到的主要器件为红外反射式光电传感器 、高速集成电子开关和通水电磁阀。 考虑到成本、使用方便、器件体积等因 素，选用 TX05D 型 红外 反射开关、 TWH8778 型 高速集成开关和通水电磁阀。 TX05D 型红外反射开关 TX05D 型红外反射开关概述 TX05D 是一种一体化的红外线发射，接收器件，它内部包含红外线发射，接收及信号放大与处理电路，能够以非接触形式检测出前方一定范围内的人体或物体，并转换成高电平信号输出。 由于 TX05D内部采用了低功耗器件和抗干扰电路，所以工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测，自动报警和自动控制等装置中。 如：光电计数器，接近式照明开关，自动干手器，自控水龙头，感应 门铃，倒车告警电路。 TX05D 型红外反射开关 结构及原理 TX05D 的外形和引线见图 ，本器件属模块化产品，全部电路焊装在一只 46x32x17mm（不包括安装支架）的塑料盒内。 盒的侧面设有状态指示和灵敏度调节孔，一只红色发光管用来指示开关的工作状态，平时熄灭，有反射物时发光。 灵敏度调节孔用来调节反射检测距离，顺时针调距离增大，逆时针调距离减小。 TX05D 通过一条 米的双芯屏蔽线做为输出引线，其中红色线为电源正极，白色线为输出端，铜网接电源负极。 白色线静态时为低电平，有反射物时输出高自动控制开关的 设计与仿真 10 电平。 实际应用时，如需加长引出线，可选用相同材质的双芯屏蔽线即可。 图 TX05D 外形及引线图 TX05D 的工作原理：当 TX05D 接通电源后，即从模块内部的红外线发射管向前方发射 38KHZ 的调制红外线，一旦有物体或人体进入有效范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号后，由模块内部电路进行放大，解调，整形，比较处理后，在输出端给出高电平信号。 模块的红外线发射能力与工作电压有关。 工作电压越高，红外线发射功率越强，检测距离就越远；反之，电压低，检测距离就相对较近。 TX05D 型红外反射开关的电参数 TX05D 的输出端内部电路见图 ，由于考虑器件的通用性和输出保护措施，加入了限流保护电路，当外接负载超过额定值时启动保护，自动减小电流输出，以保护组件和外部负载的安全。 如用户有特殊需要或批量定货时可申请减去保护电路，以便能直接驱动功率较大的负载，如电机，继电器等。 TX05D 的电参数： 1. 工作电压： 5～ 12V 2. 极限电压： 15V 3. 工作电流： 5～ 20mA 4. 最大工作电流： 30mA 5. 对应检测距离： 0～ 120cm 自动控制开关的 设计与仿真 11 6. 当工作电压 12V 时： 输出最大灌电流： 50mA 最大输出电流： 3mA 图 TX05D 内部电路图 TX05D 型红外反射开关的注意事项 1. 在 TX05D 的前方或侧面不应有大面积的阻挡物或反射物，以免影响其正常工作。 2. 外界的各种颜色因对红外线的反射效率不同，表现出的检测距离也不一样。 如我们站在 TX05D 的前方，身着浅色（白、灰、黄）和身着深色（黑、蓝、紫）时会造成检测距离的不同，此属正常现象。 3. TX05D 的检测距离于工作电压有关，电压越高距离越远。 4. 使用时请注意回避正对日光灯（不包括用电子变压器启动的日光灯）。 自动控制开关的 设计与仿真 12 TWH8778 型高速集成开关 TWH8778 型高速集成开关概述 TWH8778 属于高速集成电子开关，可用于各种自动控制电路。 TWH8778 外形简单，外围电路简单，内部包含过热，过压保护电路。 其内部具有过压、过流、过热保护功能，可以适合大电流的驱动开关领域应用。 在一些定时器、报警器等实用电路中广泛使用。 TWH8778 型高速集成开关的结构及原理 TWH8778 型高速集成开关带有散热片，采用 TO220 封装 ，如图 所示。 总共 5 个引脚，引脚排列从左向右分别是： 1 脚（输入端） 3 脚（输出端）、 4 脚（ 地）、 5 脚（控制极）。 图 TWH8778 型高速集成开关 TWH8778 有以下主要特点： 1. 输出电流大， 24V 时为 2. 电源 输入级设有完善的自动过电压保护电路 3. 具有输出限流电路 4. 开关 压降小，约 自动控制开关的 设计与仿真 13 5. 电路控制端可百接与 TTL、 CMOS 电路连接 6. 具有热保护功能。 7)静态功耗小，当负载断开时仅 5OμA；其 有效工作频率达 15kHZ。 TWH8778是一种设计新颖的开关器件。 其 内部结构 如图。 TWH8778 的简单工作原理是 ： 当 EN 脚 (控制端 )为数字高电平时(≥，＜ (6V)，输大端 IN 至输出端 OUT即接通，反之即断开。 图 TWH8778 内部结构 TWH8778 型高速集成开关的电参数 1. 过压保护：典型值 30V 最大值 40V 2. 最小输入电压。