简易自来水开关控制电路
摘 要
随着微电子技术和自动控制技术的迅速发展，红外线控制技术在工业控制领域内得到十分广泛地应用。 全自动人体红外线感应开关适用范围本产品适用于走廊、楼道、仓库、车库、地下室、洗手间等场所的自动照明、抽风等用途。真正体现楼宇智能化及物业管理的现代化。 功能特点 ： 1、 基于红外线技术的自动控制产品，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。人不离开且在活动，开关持续导通；人离开后，开关延时自动关闭负载，人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能。 2、 具有过零检测功能：无触点电子开关，延长负载使用寿命。 3、 应用光敏控制，开关自动测光，光线强时不感应。
随着产品自动化的发展，人们在面对各种生活需求时，不仅省时省力，而且可以节约资源。因此，自动控制产品的出现并广泛应用成为历史的必然。计算机技术和自动控制技术相结
合的自动化产品将是今后的主要发展方向。
本文是利用红外线感应技术设计的一种既省时省力又能节约水资源的一种自来水开关控制电路。它主要是由红外线发射装置、时间延时电路采用NE555作为核心芯片实现的。
关键词 : 红外线 、 发射装置、感应装置、时间延时 、 自动控制电路。
Abstract
Along with the microelectronic technology and the automatic control
technology's rapidly expand, the infrared control technology obtains in the industrial control domain very widely applies. Completely automatic human body infrared induction switch applicable scope this product is suitable for corridor, corridor, warehouse, garage, basement, washroom and so on uses and so on place automatic illuminations, convulsion. Manifests the building intellectualization and the estate management modernization truly. Function characteristic: 1st, based on infrared technology automatic control product, when some people enter the switch induces the scope, the special-purpose sensor surveys the human body infrared spectrum the change, the switch automatic connection load. The human does not leave, and in the activity, the switch continues the breakover; After the human leaves, the switch time delay automatic shut-off load, is bright the human to the lamp, the human extinguishes to the lamp, kind convenient, safe energy conservation. 2nd, has the zero crossing detection function: Non-contact electronic switching, extension load service life. 3rd, the application photosensitive control, the switch automatic light measuring, the optical fiber is strong when does not induce.
Along with product automation development, the people when face each kind of life demand, not only time-saving reduces effort, moreover may the nurse resources. Therefore, the automatic control product's appearance and widely applies into the history the necessity. The computer technology and the automatic control technology unify the automated product will be present's main development direction.
This article is both time-saving reduces effort using the infrared induction
technical design one kind and to be able to save the water resources one kind of running water stop-go control electric circuit. It is mainly by the emission of infrared radiation installment, the time delay circuit uses NE555 to realize as the core chip.
Key words : Infrared, ching unit/launching apparatus, induction installment, time time delay, automatic circuit.
目 录
第 一 章、 红外线原理 概况 ………………………………………………………… 1
1.1、 红外线的简介 ………………………………………………………………… 1
1.2 、 红外线传感器和应用介绍 …………………………………………………… 1
1.2.1 、 被动式热释电红外探头的工作原理及特性 …………………………… 1
1.2.2 、 红外线遥控鼠标器中的传感器 ……………………………………… 2
1.2.3 、 照相机中的红外线传感器――夜视功能 …………………………… 2
1.2.4 、 红外线传感器在工程上的应用―――红外线轴套扫描器 ………… 3
1.2.5 、 传感器应用与军事上――军用遥感技术 ……………………………… 4
1.3 、人体红外线的应用和注意事项 ……………………………………………… 5
第二章、NE555引脚功能及应用 …………………………………………………… 7
2.1 、 NE555引脚功能 ………………………………………………………… 7
2.2 、 555电路的应用 ……………………………………………………… 7
2.2.1 、 单稳类电路 …………………………………………………………… 7
2.2.2、双稳类电路 ……………………………………………………… 8
2.2.3、无稳类电路 …………………………………………………………… 10
2.2.4、各种应用电路 ………………………………………………………… 11
第三章 、 简易自来水开关控制电路………………………………………………… 18
3.1、系统组成框图 …………………………………………………………… 18
3.2、 主要单元电路设计………………………………………………………… 18
3.2.1、红外线发射电路 ……………………………………………………… 18
3.2.2、红外线接收电路. ……………………………………………………… 19
3.2.3、 时间延迟电路………………………………………………………… 20
3.2.4、 自来水开关电路………………………………………………… 21
3.2.5、 电源电路……………………………………………………………… 21
3.3、电路原理图 ………………………………………………………………… 22
第四章 、结语 ………………………………………………………………………… 23
参考文献 …………………………………………………………………………… 24
致谢 ………………………………………………………………………………… 25
附录 ………………………………………………………………………………… 26
第一章：红外线原理 概况 ：
1.1、 红外线的简介
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线
最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，红外传感器就是其中的一种。随着现代科学技术的发展，红外线传感器的应用已经非常广
泛，下面结合几个实例，简单介绍一下红外线传感器的应用。
1.2、红外线传感器和应用介绍
1.2.1.被动式热释电红外探头的工作原理及特性：
一般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靠探测人体发射的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尼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，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。
1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。
3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。
5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监
控视场，视场越多，控制越严密。
在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。
1.2.2.红外线遥控鼠标器中的传感器
在机械式鼠标器底部有一个露出一部分的塑胶小球,当鼠标器在操作桌面上移动时，小球随之转动，在鼠标器内部装有三个滚轴与小球接触，其中有两个分别是X轴方向和Y轴方向滚轴，用来分别测量X轴方向和Y轴方向的移动量，另一个是空轴，仅起支撑作用。拖动鼠标器时，由于小球带动三个滚轴转动，X轴方向和Y轴方向滚轴又各带动一个转轴（称为译码轮）转动。译码轮(见图1)的两侧分别装有红外发光二极管和光敏传感器，组成光电耦合器。光敏传感器内部沿垂直方向排列有两个光敏晶体管A和B，如图2所示。由于译码轮有间隙，故当译码轮转动时，红外发光二极管发出的红外线时而照在光敏传感器上，时而被阻断，从而使光敏传感器输出脉冲信号。光敏晶体管A和B被安放的位置使得其光照和阻断的时间有差异，从而产生的脉冲A和脉冲B有一定的相位差，利用这种方法，就能测出鼠标器的拖动方向
1.2.3.照相机中的红外线传感器――夜视功能
红外夜视，就是在夜视状态下，数码摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，关掉红外滤光镜，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。
索尼数码摄像机首创了红外线夜视摄影功能，能够在全黑环境下进行拍摄，甚至连肉眼也不能分辨清楚的物体，现在也可以清晰地拍摄下来。这种夜视的特点是可以在完全没有光线的条件下进行拍摄，但由于采用的是红外摄影，无法进行彩色的还原，所以拍摄出来的画面是单色的，影像会变绿。不久之后，索尼又推出了拥有超级红外线夜视摄功能的数码摄像机，红外线功能的慢速快门为2段选择，超级红外线夜摄功能的慢速快门为自动调节，可以获得更好的影像效果。举一个大家都见过的例子，在美国空袭伊拉克时，伊拉克首都大部分地区都处于停电状态，这时除了防空曳光弹和导弹爆炸引起的火光以外就只有月光或星光照明了，能见度极差。我们在电视新闻上看到的从现场传回来的录像片的画面都呈现绿色，说明电视记者在拍摄时使用了红外线夜视仪，导致影像是绿色的，如果不使用红外摄像技术，那么我们从电视画面上将只能听到声音，而看不到任何影响了。
需要注意的：因为红外线夜视摄影仪的前提是数码摄像机能发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，所以说它的拍摄距离是有一定限制的，如果摄
像机发出的红外线到达不了要拍摄的物体，那么当然就什么也拍不到了
C-211D微型黑白红外线摄像机
1.2.4.红外线传感器在工程上的应用―――红外线轴套扫描器
ROTA-SONDE TS 2006（ 扫描方式工作的测量用传感器 ）通过光机系统扫描视场，并且无需任何光学调整。它精确测量线材、棒材等生产线的活套大小，甚至对特殊钢或有色金属以及在水汽、烟雾严重的情况下也能可靠工作。 DELTA 的红外传感器TS2006 可用于活套控制、热带材或热板材的对中控制以及在其它很广的应用中提供位置信息。
ISO9002
红 外 检 测 – 高 灵 敏 度 250 ℃ 或 400 ℃
使 用 维 护 简 单、方便
具 有 自 监 测 和 报 警 功 能
ROTA-SONDE TS 2006 – 特点
TS 2006 检测位于其视场范围内的热工件（钢，铜，合金及玻璃等）的位置并输出与工件在视场中的角度位置成正比的信号。
ROTA-SO ROTA-SONDE NDE TS 2006 是扫描方式工作的测量用传感器，它对温度高于250 °C (480 °F) 的热工件的红外辐射敏感。
主要特点：
· 高灵敏度：400°C/750°F或 250°C / 480 °F
· 红外光谱： 1至 3 μm
· 由自监测功能实现数字式控制
· 无需光学调整
· 使用维护方便
· 专为钢铁工业恶劣的工作环境设计，光电子电路放置于重型外壳中(IP66)
· 设有空气吹扫装置和水冷却系统
· 提供连接器和带有不锈钢辫型编织保护层的电缆
ROTA-SONDE TS 2006 – 应用
典型应用
热钢板的对中控制和纠偏控制
红外线边缘传感器 FR50
边缘纠偏传感器FR50是以反射原理工作的。发射机产生一束波长为880nm的平行红外线，这束红外线被对面整齐排列的CCD元件所接收。一个处理器评估这些信号并发送出估计好的实际位置到CAN总线。
传感器在＋/-10mm的测量范围内以0.02毫米的精确度确定出纸边位置。光学设备只是接收平行光束从而排除了位置偏差导致的高度起伏。
一个位向控制器监控镜头扫描污渍并反馈适当的污渍信息到控制器。
1.2.5.传感器应用与军事上――军用遥感技术
遥感从字面上说就是从远处感觉事物。严格一点的意义上定义为：远远地去感觉某一定对象的技术。广义地讲，遥感是不直接接触地收集关于某一定对象的某种或某些特定的信息，从而了解这个对象的性质。
很早以前，人们就希望从空中来观察地球，当时人们使用的是普通的照相机，后来发展成为专门的航空照相机。航空摄影的技术在世界大战期间获得了长足的发展，基于这种照片的识别技术也得到了提高。随着飞行器技术的提高，尤其是火箭和卫星的出现，遥感技术获得了一个全新的平台。现在，遥感技术也日新月异，成为在国民经济建设中不可取少的一种重要技术，尤其在军事方面的应用也很广泛。遥感中收集到的信息，就是物体发射或者被它反射的电磁波。这些电磁波包括近紫外、红外线、可见光、微波等。收集电磁波信息的装置叫做传感器。装载传感器的地方，称为平台。遥感就是用装在平台上的传感器来收集（测定）由对象辐射或（和）反射来的电磁波，再通过对这些数据进行分析和处理，获得对象信息的技术。遥感技术的迅速发展，一个重要的因素是它应用于我们所生活的环境。人们越来越需要深刻地了解我们的地球，了解它的资源，了解他的变化，以便合理安排生产和生活活动。
遥感主要原理 :遥感中可以使用可见光和近红外区的电磁波进行遥感，这是利用了对象的反射特性，这种方式是航空摄影发展而来的结果，也是最为广泛应用的一种，在月球上观察地球就是这样的。另外有两类技术也在遥感中大显身手。其一是使用热红外和热成像技术，主要是利用了物体的辐射特性。热成像是与远距离测量地球表面特征的温度有关的遥感分支。它所研究的问题小到可以探测一间屋子的热能量泄漏，大到可以研究地球表面的洋流。因为温度实质是地球环境中一切物理、化学和生物过程的重要控制因素之一。因此，温度数据在经营管理地球资源的活动中必然占有极其重要的地位。其二是利用微波遥感器进行遥感。微波遥感分为被动式和主动式。主动式的微波遥感器主要是侧视雷达。它是在50年代为军事侦察目的而发展的。它目前的重要应用主要在于快速取得大片有云
地区的地面资源情报数据。被动式微波遥感器感受的是它们视场内的自然可利用的微波能量，其工作方式和热辐射计或热扫描仪非常相似，但是能够接受到的信号也比热红外区微弱得多，同时信号所伴随的噪声也大得多。因此这种信号的判释问题也要比其他各种遥感器困难得多。但和侧视雷达一样也有全天候的特性。依靠选择适合的工作波长，可以用它或者穿透大气，或者观察大气。通常来说，微波遥感用在大气的各项数据的测量上，在海洋学、油污探测、融雪测定等方面都有应用。
遥感在军事科学上的应用是显然的，因为可以远距离地观察目标，而且可以获得相对宏观的分析数据。在军事上，遥感的用途大致有：首先是对目标国家和地区的资源状况的监视。通过有效地监视资源及其变化，可以帮助确定战略的目标。其次，监视对方军事部署和大规模的军事移动。许多军事部署的位置信息可以通过高精度的卫星遥感获得，大规模的军事移动也容易在遥感器上留下痕迹，这些都对于对应国家采取相应的措施提供了快速而有效的信息。其次，在具体的作战当中，遥感可以帮助分析局部的地形、资源状况，从而帮助己方进行战术行动的方案判断。各种军用卫星的发射，也为全方位地监视目标提供了基础。现代战争作为数字化的战争，信息在战争中是至关重要的，遥感作为一项能够大范围、高精度、快速获得信息的技术，必然能够在未来的战争中获得更多的应用。
可见，传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。
二十一世纪，人们一方面通过提高与改善传感器的技术性能；一方面通过寻找新原理、新材料、新工艺及新功能来改善传感器性能，制造出更多的传感器．而红外线传感器作为其中的一部分也必将得到更大的发展．
1.3、 人体的红外线功能特点和注意事项
人体红外线感应开关适用于走廊、楼道、仓库、车库、地下室、洗手间等场所的自动照明、抽风等用途。真正体现楼宇智能化及物业管理的现代化。
其 功能特点 ：
1、 基于红外线技术的自动控制产品，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。人不离开且在活动，开关持续导通；人离开后，开关延时自动关闭负载，人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能。
2、具有过零检测功能：无触点电子开关，延长负载使用寿命。
3、应用光敏控制，开关自动测光，光线强时不感应。
安装调试 ：
1、 因开关左右两侧比上下两侧的感应范围大，所以安装开关时，应使其正轴线与人的行走通道方向尽量相垂直，这样可以达到最佳感应效果。
2、 安装好开关后加电，当环境光线充足时，灯泡将会闪三次，一分钟后初始化结束，开关进入监控状态，用物体遮住环境光线使开关感应工作，人不离开且在活动，开关将持续工作；人离开后，开关自动延时关闭负载。
3、 安装好开关后加电，当环境光线不足时，开关直接进入监控状态，人不离开且在活动，开关将持续工作。
注意事项 ：
1、 安装时请勿带电操作，等安装好后再加电。
2、 请勿超功率范围使用。
3、 本开关适用于室内环境，请勿安装在户外恶劣环境下使用。
技术指标：
1、 工作电压：AC180V-250V-（50/60Hz）
2、 负载功率：5W-200W
3、 负载特性：创新二线制电路设计，可适用各类负载。(感性负载如日光灯、节 能灯等需外加补偿器)
4、 静态负载：〈0.5W
5、 感应范围：140度锥角，5-8米内
6、 延时时间：约60秒感应水龙头是根据“切割磁力线”的原理做的，而人是个大导体,当处于周围50Hz电网所形成的磁场中时,便会发生电磁感应现象,于是人体就带感应电了。
第二章、NE555引脚功能及应用
2.1 、NE555引脚功能
NE555芯片 引脚 图
NE555为8脚时基集成电路， 如上图NE555 各脚主要功能：1地 GND 2触发 3输出4复位 5控制电压 6门限(阈值）7放电 8电源电压Vcc
2.2、555电路的应用
555电路的应用十分广泛，可装如下几种电路：
1.单稳类电路：作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。
2.双稳类电路：作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。
3.无稳类电路：作用：方波输出 ，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。
555电路在应用和工作方式上一般可归纳为以上三类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单
稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便识别、分析555电路。
2.2.1、单稳类电路
单稳工作方式，它可分为3种。见图示。
第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；
1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。
2.2.2、双稳类电路
这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。
第一种（见图1）是触发电路，有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定，2段输入；也可是2端固定，6端输入。
第2种（见图2）是施密特触发电路，有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。
双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。这是双稳工作方式的结构特点。2.2.2单元电路中的C1只起耦合作用，R1和R2起直流偏置作用。
2.2.3、无稳类电路
第三类是无稳工作方式。无稳电路就是多谐振荡电路，是555电路中应用最广的一类。
电路的变化形式也最多。为简单起见，也把它分为三种。
第一种（见图1）是直接反馈型，振荡电阻是连在输出端VO的。
第二种（见图2）是间接反馈型，振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路，功能相同而电路结构略有不同，因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。
第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂，为简单起见，只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。
无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联，只有一个电阻RA的无稳电路，这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。
以上归纳了555的3类8种18个单元电路，虽然它们不可能包罗所有555应用电路，古话讲：万变不离其中，相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。
2.2.4、各种应用电路
1、555触摸定时开关
集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。
当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。
当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。
定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。按图中所标数值，定时时间约为4分钟。
D1可选用1N4148或1N4001。
2、相片曝光定时器
附图电路是用555单稳电路制成的相片曝光定时器。用人工启动式单稳电路。
工作原理： 电源接通后，定时器进入稳态。此时定时电容CT的电压为：VCT=VCC=6V。对555这个等效触发器来讲，两个输入都是高电平，即VS=0。继电器KA不吸合，常开点是打开的，曝光照明灯HL不亮。
按一下按钮开关SB之后，定时电容CT立即放到电压为零。于是此时555电路等效触发的输入成为：R=0、S=0，它的输出就成高电平：V0=1。继电器KA吸动，常开接点闭合，曝光照明灯点亮。按钮开关按一下后立即放开，于是电源电压就通过RT向电容CT充电，暂稳态开始。当电容CT上的电压升到2/3VCC既4伏时，定时时间已到，555等效电路触发器的输入为：R=1、S=1，于是输出又翻转成低电平：V0=0。继电器KA释放，曝光灯HL熄灭。暂稳态结束，有恢复到稳态。
曝光时间计算公式为：T=1.1RT*CT。本电路提供参数的延时时间约为1秒~2分钟，可由电位器RP调整和设置。
电路中的继电器必需选用吸合电流不应大于30mA的产品，并应根据负载（HL）的容量大小选择继电器触点容量。
3、单电源变双电源电路
附图电路中，时基电路555接成无稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1的方波。3脚为高电平时，C4被充电；低电平时，C3被充电。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在电路中只充电不放电，充电最大值为EC，将B端接地，在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。
4、简易催眠器
时基电路555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使扬声器发出类似雨滴的声音（见附图）。扬声器采用2英寸、8欧姆小型动圈式。雨滴声的速度可以通过100K电位器来调节到合适的程度。如果在电源端增加一简单的定时开关，则可以在使用者进入梦乡后及时切断电源。
5、直流电机调速控制电路
这是一个占空比可调的脉冲振荡器。电机M是用它的输出脉冲驱动的，脉冲占空比越大，电机电驱电流就越小，转速减慢；脉冲占空比越小，电机电驱电流就越大，转速加快。因此调节电位器RP的数值可以调整电机的速度。如电极电驱电流不大于200mA时，可用CB555直接驱动；如电流大于200mA，应增加驱动级和功放级。
图中VD3是续流二极管。在功放管截止期间为电驱电流提供通路，既保证电驱电流的连续性，又防止电驱线圈的自感反电动势损坏功放管。电容C2和电阻R3是补偿网络，它可使负载呈电阻性。整个电路的脉冲频率选在3~5千赫之间。频率太低电机会抖动，太高
时因占空比范围小使电机调速范围减小。
6、用555制作的D类放大器
我们知道D类放大器具有体积小、效率高的特点。这里介绍一个用555电路制作的简易D类放大器。它是利用555电路构成一个可控的多谐振荡器，音频信号输入到控制端得到调宽脉冲信号（如图），基本能满足一般的听音要求。
由IC 555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器，占空比为50%，控制端5脚输入音频信号，3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，经L、C3接调、滤波后推动扬声器。
7、风扇周波调速电路
夏天要来了，电风扇又得派上用场。这里介绍一个电风扇模拟阵风周波调速电路，可以为将我们家里的老式风扇增加一个实用功能，也算是一个迎接夏天到来的准备吧。下面
介绍其工作原理。
电路见图1a。电路中NE555接成占空比可调的方波发生器，调节RW可改变占空比。在NE555的3脚输出高电平期间，过零通断型光电耦合器MOC3061初级得到约10mA正向工作电流，使内部硅化镓红外线发射二极管发射红外光，将过零检测器中光敏双向开关于市电过零时导通，接通电风扇电机电源，风扇运转送风。在NE555的3脚输出低电平期间，双向开关关断，风扇停转。
MOC3061本身具有一定驱动能力，可不加功率驱动元件而直接利用MOC3061的内部双向开关来控制电风扇电机的运转。RW为占空比调节电位器，亦即电风扇单位时间内（本电路数据约为20秒）送风时间的调节，改变C2的取值或RW的取值可改变控制周期。
图1b电路为MOC3061的典型功率扩展电路，在控制功率较大的电机时，应考虑使
用功率扩展电路。制作时，可参考图示参数选择器件。由于电源采用电容压降方式，请自制时注意安全，人体不能直接触摸电路板。
8、电热毯温控器
一般电热毯有高温、低温两档。使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；拨在低温档，有时醒来会觉得温度不够。这里介绍一种电热毯温控器，它可以把电热毯的温度控制在一个合适的范围。
工作原理：
电路如图所示。图中IC为NE555时基电路。RP3为温控调节电位器，其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阀电位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流、C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。室温下接通电源，因已调V2Vz，V6≥Vf时，IC翻转，3脚变为低电平，BCR截止，电热丝停止发热，温度开始逐渐下降，BG1的ICEO随之逐渐减小，V2、V6降低。当V6元件选择：
BG1可选用3AX、3AG等PNP型锗管；BCR用400V以上的小型双向可控硅，其它元件按图标选用。
制作要点：
热敏传感器BG1可用耐温的细软线引出，并将其连同管脚接头装入。一电容器铝壳内，注入导热硅脂，制成温度探头。使用时，把该温度探头放在适当部位即可。
9、多用途延迟开关电源插座
家用电器、照明灯等电源的开或关，常常需要在不同的时间延迟后进行，本电源插座即可满足这种不同的需要。
工作原理：电路如图所示，它由降压、整流、滤波及延时控制电路等部分组成。
按下AN，12V工作电压加至延迟器上，这时NE555的②脚和⑥ 脚为高电平，则NE555的③ 脚输出为低电平，因此继电器K得电工作，触点K1-1向上吸合，这时“延关”插座得电，而“延开”插座无电。
这时电源通过电容器C3 、电位器RP、电阻器R3至“地”，对C3进行充电，随着C3上的电压升高，NE555的②、⑥脚的电压越来越往下降，当此电压下降至2/3Vcc 时，NE555的③脚输出由低电平跳变为高电平，这时继电器将失电而不工作，则其控制触点恢复原位，则“延关”插座失电，而“延开”插座得电。就这样满足了不同的需求，LED、LED2作相应的指示。
本电路只要元器件是好的，装配无误，装好即可正常工作。
延时时间由C3及PR+R3的值决定，T≈1.1C3(PR+R3)。RP指有效部分。C3可用数十pF至1000μF的电容器，(PR+R3)的值可取2K～10MΩ。
C1的耐压值应≥400V，R1的功率应≥2W，AN按钮开关可选用K-18型的，继电器的型号为JQX-13F-12V。其它元器件无特殊要求。
10、新颖实用的直流低压稳压电源
开关电源部分的VD1－VD4、R1、C1、C2组成整流滤波电路。NE555和R2、R3、C4、VD6等元件组成多谐振荡电路，其频率约20KHz。R4、C3、VD5组成降压稳压电路，为NE555提供12V工作电源。大功率管VT1及变压器T构成开关电路。VT1的工作状态由NE555的③脚控制，导通时间由脉冲宽度决定，调整R3即可改变脉冲宽度。脉冲宽度变宽，输出电压升高；脉冲宽度变窄，输出电压降低。VT2及R8、R9、C6组成过流保护电路。当负载过重或发生短路故障时，VT2导通，强迫NE555复位停振，从而保护VT1不致损坏。C7、R10为保护网络，防止VT1的c-e结被瞬间脉冲击穿。两个次级绕组经整流滤波后分别输出20V及12V。
为了使制作简单，开关电源设计成不能自动稳压的，其功能类似于变压器，只是实现轻型化的隔离降压作用，稳压功能由后面的稳压电路实现。12V直流电压经7805稳压后输出+5V电压；20V直流电压送至可调稳压电路。两者不共地，以便于进行加减组合输出多种电压。
第三章 、 简易自来水开关控制电路
3.1、系统组成框图
简易自来水开关控制电路的总体框图下图所示，它是由红外线发射电路红外线接收电路、时间延时电路、自来水开关电路和电源这几个部分组成的。
系统组成框图
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换为电信号。同时对其进行放大。时间延时电路的功能是利用单稳态电路的特征，实现对自来水开关打开时间的控制。自来水开关电路的功能是利用电磁阀作为自来水的开关，从而可以通过电信号对自来水进行控制。电源的功能是为上述所述电路提供直流电源。
3.2、 主要单元电路设计
3.2. 1、红外线发射电路
图1为红外线发射电路，该电路的核心器件是红外线发光二极管SE303.红外线发光二极管由GaAs 的 PN结构成，其发光波段处于可见光波段之处，因此不能在显示中使用，一般仅为光信号传输之用，本电路的感应装置一般要求不可见，因此只能采用红外线发光二极管作为感因装置。
图1红外线发射电路
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，一般利用其响应速度快的特征，通过脉冲信号驱动来增大光 输出 。因此电路前端 需要一个 脉冲信号电路本电路采用的是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：一是利用直流电源电阻R1和R2对电容C1的充电过程；二是电容C1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集成电路的输出端Q产生出 脉冲 信号。其输出脉冲信号的频率f和占空比q为：
f=1/0.1(R1+ 2R2 )C1=1/0.7(220KΩ+2*22KΩ)100μF≈541HZ
q= R1/(R1+ 2R2 )=220KΩ/(220KΩ+2*22KΩ)≈83.3%
这样输出 端 Q输出脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲，二极管D1起保护 红外线 发光二极管的作用。
3.2. 2、红外线接收电路.
如图2为红外线接收电路，该电路包含了两部分：一是红外线接收电路；一是信号放大电路。红外线接收电路实际上就是一个硅光电池2CR21。硅光电池的原理是通过硅PN结的光伏效应，使其具有按照光信号得强度产生出对应电信号得特征，这成为光敏器件。硅光电池得输出特征分为恒流区和恒压区，即其短路电流和光强度成正比，其开路电压随光强度按指数变化规律变化，由于其电流和光强度是线性关系，一般采用产生短路电流得方式来接收光信号。
图2红外线接收电路
硅光电池2CR21的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2所示电路为信号放大电路。该电路是由R1~R2、T1、T2和C2、C3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电路的放大倍数增加β倍，从而得到更合适的信号。R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻，C2和C3为放大电路的滤波电容。R1为放大电路的反馈电阻，其功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压V1。
3.2. 3、 时间延迟电路
图 3 所示电路为延迟电路。该电路主要由两部分构成：一是整流和滤波电路；而是由NE555集成电路构成的单稳态电路。前端电路的输出电压V1首先经过二极管D1和D2整流，再经过电容C1滤波，则NE555集成电路的TRIG端产生了出发电平信号。
当接收到红外线脉冲时，前端电路输出电压V1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路特性可知，输出端Q输出低电平；当由
于人体或者物体的阻隔，没有接收到红外线脉冲时，前端电路没有输出电压V1，则TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q输出为高电平并保持一段时间。延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定，通过调节电阻的大小，可以改变时间的长短，以适合不同场合的应用 .
图3 时间延时电路和自来水开关电路
3.2. 4、 自来水开关电路
由于电磁阀通过的是大电流、大功率，而直流电源一般无法提供很大的电流和功率，因此电磁阀需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要电流放大电路。如图 3 右端为电流放大电路，三极管T1构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路。其中R3为限流电阻，防止输入电路够大烧毁三极管。T1为共射极电路，当输出端Q输出高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大β倍；当输出端Q输出低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接T1的集电极，当电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，自来水流出；当无电流驱动时，开
关断开，电磁阀不通电，没有自来水流出，同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。同时电路中加入发光二极管D3作为显示电路，显示自来水是否流出。
3.2. 5、 电源电路
电源电路的设计可以采用两种方法实现：第一种方法是采用电池供电，需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配；第二种方法采用如图 3 所示电路。电路直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换为+12V直流电压。电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端集成电路实现。
3.3、电路原理图
简易自来水开关控制电路图如图 4 所示。该电路由红外线发射电路、红外线接收电路、时间延迟电路、自来水开关电路和电源电路5部分构成的。总电路图中需要注意的是各个单元电路之间的连接一定要准确，同时各部分的布局要合理。
图4简易自来水开关控制电路
第四章、结语
简易自来水开关控制电路 采用 NE555芯片作为核心元件 , 利用红外线感应技术， 能 在人们需要水时打开开关 。 在实际使用中 , 不同的应用场合 可以调节开关关断的时间，
出厂前按标准条件调整好 。
此开关控制电路 工作性能稳定，结构简单给人们生活带来极大的方便等特点 , 使人类的生活更趋于便捷 , 且由于其体积小、操作维护方便、成本低廉等， 在家庭生活和公共场
所供水运用中有很广阔的应用前景。
参开文献：
李银华 《电力电子线路设计指导》 ， 北京航空航天大学出版社
《数字电子技术基础》 ， 高等教育出版社
康华光《电子技术基础》第四版 ，高等教育出版社 ，1999
安兵菊《电子技术实验与课程设计》，机械工业出版社， 2007
杨素行.模拟电子技术基础简明教程.第二版，北京：高等教育出版社 ，1998
王港元.电子技能基础.第二版 ，成都 ，四川大学出版社 ，2004
毕满清 电子技术实验与课程设计 ，机械工业出版社， 1995
谢嘉奎 电子线路 第四版， 高等教育出版社，1999
何希才等：实用电子电路设计，北京，电子工业出版社，1998
吴运昌：模拟集成电路原理与应用，广州，华南理工大学出版社，1995
童诗白 华成英：模拟电子技术基础 ，第三版，高等教育出版社，2001
沈尚贤：电子技术导论，北京，高等教育出版社，1985
孟贵华：电子元器件选用入门，北京，机械工业出版社，2004
姚福安：电子电路设计与实践，济南，山东科学技术出版社，2002
赵伟军：Protel99SE 教程，北京，人民邮电出版社，2004
致 谢
本次毕业设计论文是在 刘宏科老师 和 李光 老师的精心指导下完成的。至此设计论文完稿之际，衷心感谢 刘宏科老师 和 李光 老师的指导和帮助。从毕业设计整个课题主体方向的提出，到方案设计， 刘宏科老师 和 李光 老师给予我耐心指导和教诲。在此，表达
我最诚挚、最深切的谢意。
最后，表达我对学校培养的感谢，并献上我最诚挚、最深切的谢意。
1、红外自动水龙头
一、随机延时出水电路：
在B模块的C9电容位置焊接上47u电容，避免一加电便工作的现象。加电40秒后，手进入感应区，自动出水；手离开感应区，自动停水。调整W2阻值大小是延时的长短，W2阻值太小，供水时会发生中断；阻值太大，造成手离开后续水时间过长，浪费水。通常3秒延迟时间为宜。
二、固定延时电路：
在模块C9位置焊接一个3.3u电容。并在D5二极管正极和CDS上孔之间加一个二极管见上图所示。当手进入感应区带动磁阀供水，W2阻值大小决定供水时间长短，工作时间结束，停止供水。手再次进入感应区，又自动供水。从停水到能再次接受感应供水的时间，由C9容量大小决定，C9=3.3u约3秒。
2、红外自动干手机
制作干手机可参考随机延时电路和固定延时电路。交流负载采用光电耦合式过零模块为佳。注意：人感器必须隔热，出风口与感应窗口要分离。自来水感应开关控制器的设计与制作
目 录
摘要 ABSTRACT 第一章 前言
应用背景 第二章 LM324的工作原理 第三章 工作原理
3.1 原理图、原理框图（PCB图）3.2 工作原理描述 3.2.1 红外脉冲发生器 3.2.2 红外接收放大器 2
3
4
9
11 12
9
5
3.2.3 抗干扰电压比较器 13
3.2.4 检波（滤波）、防抖电路 13
3.2.5 驱动电路 14
3.2.6 电源电路 14
第四章 安装制作与调试
4.1设计中遇到的问题及解决办法 15
4.2有待进一步完成的工作 15
第五章 设计心得 15
致谢 16
元件清单 17
参考书目 18
自来水感应开关控制器的设计与制作
[摘要]：我国是水资源短缺的国家，人均水资源量只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4。水的浪费既加剧了水资源短缺，也增加了污水排放量，加重了水体污染。
本课题以节约用水为目的，设计一个自动自来水开关控制电路。该电路能够在人们需要用水的时候，比如当手靠近自来水龙头时，通过感应装置，自动打开自来水开关，当手离开自来水龙头时，自动关断开关，起到既能避免交叉感染，卫生、环保，并且达到节约用水的目的，体现出现代生活的高质量。其中的原理可以推广到农业用水与工业用水，十分简便却起着很大的作用。
[关键词]：节水 红外线感应
Design and manufacture of running water induction
switch controller
[abstract] : Our country is a country with shortage in water resources . The average water resource amount per person is only 2200 cubic meter, which is only 1/4 of the world average level. The wasting water behavior already intensified the shortage in water resources, while increased the sewage withdrawal, and aggravated the water pollution.
This topic therefore took saving water as a goal, and designed an automatic control circuit for running water switch. When people are in need of water, for instance, when the hand approaches the running water main item, through the induction installment, the circuit automatically turns on the running water switch. When the hand leaves the running water main item, the circuit automatic cuts out the switch. It already can avoid the overlapping infection, help the health, improve the environmental protection, and achieve the goal of saving water, while
manifesting the modern life high grade. The principle may promote to the agricultural water use and the industrial water use, and it is extremely simple but playing a very major role.
[ Key word ]: saving water, the infrared induction578
自来水感应开关控制器的设计与制作
第一章 前言
概况：
自来水感应开关控制器采用红外线脉冲调制发射，经障碍物反射后由接收管接收控制的原理，以通用运算放大器LM324为核心的信号处理电路。设计一个自动自来水开关控制电路。该电路能够在人们需要用水的时候，比如当手靠近自来水龙头时，通过感应装置，自动打开自来水开关，当手离开自来水龙头时，自动关断开关，起到既能避免交叉感染，又能节约用水的目的，卫生、安全、可靠，体现出现代生活的高质量。
本设计中，通过以廉价的四运算放大器LM324为核心的信号处理电路，滤除干扰，取出有用信号，启动自来水龙头电磁阀，打开自来水。电路中，为了减少干扰，提高接收灵敏度，技术上采用红外脉冲调制发射，交流（脉冲）接收放大，抗干扰双阀值比较，快充慢放检波，防抖驱动，状态显示等电路，以取得设计所需的效果。
应用：
红外线感应技术现在广泛应用于各行各业，如：办公楼自动门、楼道自动照明灯、红外线自动感应洁具，各类电器无线遥控器，各类防盗报警器等。
LM324作为通用运算放大器，能够运用于许多电路：如反相/同相交/直流放大器，有源带通滤波器，比较器，单稳态触发器，施密特触发器，各类振荡器等等。LM324还有一个其他运算放大器不具备的特点，它的输入电平与输出电平都能达到真正意义上的“地”，因此能方便地与数字逻辑电路及各类驱动器接口。
国内外研究现状：
国内目前已有类似产品。本设计在现有产品的基础上，采用集成电路控制，进一步优化设计，简化电路，降低成本，使之更为可靠、安全，提高产品市场竞争力
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