简易自来水开关控制电路设计

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简易自来水开关控制电路设计

摘 要

随着对红外感应技术的深入研究，以及电源电路设计的进一步发展，自来水开关控制电路的设计更加简单、稳定，在降低成本满足需求的同时，还起到了节约用水的作用。

本文在研究电源电路、红外感应和开关电路原理的基础上，根据电子线路设计的准则，设计了一个简易自来水开关控制电路。该电路能够在人们需要用水的时候，通过感应装置自动打开自来水开关，并在打开开关一段时间后，自动关断开关，从而起到节约用水的你目的。

该方案基本满足了设计的要求，但是在电源电路、红外线发射接收电路方面还存在需要改进的地方。

关键词：红外线感应、电源电路、开关电路、节约用水

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目 录

1 绪论 ...................................................... 1 1.1 课题描述 .............................................................. 1 1.2 基本工作原理及框图 .................................................... 1 2 自来水开关控制系统的研究基础............................................ 2 2.1 红外感应的原理 .............................................................. 2 2.2 红外感应的研究现状及应用 ................................................... 2 2.2.1红外探测器 ........................................................ 2 2.2.2红外测温仪 ........................................................ 3 2.2.3红外遥感技术 ...................................................... 3 3 自来水开关控制系统的电路设计 ................................................. 3 3.1 红外感应电路的设计 .......................................................... 4 3.1.1红外线发射电路 ........................................................... 4 3.1.2红外线接收电路 ........................................................... 4 3.2 时间延迟电路 ......................................................... 4 3.3 自来水开关电路 ....................................................... 5 3.4 电源电路 ............................................................. 5 3.5 电路原理图 ........................................................... 6 3.6 元器件清单 ........................................................... 6 总 结 ..................................................... 8 致 谢 ..................................................... 9 参考文献 ................................................... 10

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1 绪 论

1.1 课题描述

随着人们生活水平的提高和电子技术的进步，越来越多的红外感应开关应用

于人们的日常生活和工业控制当中，红外线感应开关分为两种方式，一是反射式，二是折档式。（1）反射式的工作方式是：红外线发出光波射到物体上反射回来，此时感应板接受信号，距离为1.5米以内，然后给出一个电平信号来控制负载电路。（2）折档式的工作方式是：控制板一方发射红外线另一方接受红外线信号，距离为10米远，此时如果有物体折档住发射信号，感应板接受到信号给出一个电平信号来控制负载电路。红外感应开关的广泛应用可以有效的达到节约用水的目的，尤其是在现代化技术高度发展的今天，为了起到节约用水，环境保护，并满足人们的日常生活需要，自来水开关控制电路的设计就显得更为重要。 1.2 基本工作原理及框图

简易自来水开关控制电路的总体框图如图1.2.28所示。它是由红外线发射电路、红外线接收电路、时间延迟电路、自来水开关控制电路和电源电路5部分构成的。

图1.2.28 简易自来水开关控制电路的总体框图

红外线发射电路的功能是利用红外线发光管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。红外线接收电路功能是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，时间延迟电路的功能是利用单稳态电路的特性，实现对自来水开关打开时间的控制。自来水开关电路的功

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能是利用电磁阀作为自来水管的开关，从而可以通过电信号对自来水进行控制。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。

2 自来水开关控制系统的研究基础

2.1 红外感应的原理

人体热释电红外传感器：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，人不离开感应范围，开关将持续接通；人离开后或在感应区域内无动作，开关延时（时间可调TIME 5-120秒）自动关闭负载。

2.2 红外感应的研究现状及应用

随着对红外感应原理研究的深入，红外技术在现实中的应用也越来越广泛，主要体现在以下几个方面： 2.2.1 红外探测器

不同种类的物体发射出的红外光波段是有其特定波段的，该波段的红外光处在可见光波段之外。因此人们可以利用这种特定波段的红外光来实现对物体目标的探测与跟踪。将不可见的红外辐射光探测出并将其转换为可测量的信号的技术就是红外探测技术。从目前应用的情况来看，红外探测有如下几个优点：环境适应性优于可见光，尤其是在夜间和恶劣天候下的工作能力；隐蔽性好，一般都是被动接收目标的信号，比雷达和激光探测安全且保密性强，不易被干扰；由于是*目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；与雷达系统相比，红外系统的体积小，重量轻，功耗低；探测器的光谱响应从短波扩展到长波；探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面；

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发展了种类繁多的探测器和系统；从单波段探测向多波段探测发展；从制冷型探测器发展到室温探测器；由于红外探测技术有其独特的优点从而使其在军事国防和民用领域得到了广泛的研究和应用，尤其是在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下，作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。红外探测器是将不可见的红外辐射能转变成其它易于测量的能量形式的能量转化器，作为红外整机系统的核心关键部件，红外探测器的研究始终是红外物理与技术发展的中心。自1800年Herschel发现太阳光谱中的红外线时所用的涂黑水银温度计为最早的红外探测器以来，随着红外实验和理论的发展，新器件不断涌现。红外探测器制备涉及物理、材料、化学、机械、微电子、计算机等多学科，是一门综合科学。 2.2.2红外测温仪

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。 2.2.3 红外遥感技术

红外遥感（ infrared remote sensing ）是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0.76——1000微米之间。是应用红外遥感器（如红外摄影机、红外扫描仪）探测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息，以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。

3 自来水开关控制系统的电路设计

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