红外线自动干手器课程设计.doc

1、艾克干手器红外线自动干手器介绍1综述自动干手机具有风量大、噪音小、灵敏度高、使用方便、迅速和安生等的性能特点，在当今，它是一个先进和理想的卫生清洁器具和设备。广泛应用于宾馆酒店、机场车站、体育场馆等公共场所的洗手间 1。当您洗手后，将双手伸在自动干手机的出风口下，自动干手机会自动送出舒适的暖风，迅速使您的双手去湿变干，而当您把手一离开自动干手机风口时它又自动停风关机，因而真正达到防止疾病交叉感染的要求。其工作原理只是采用一种红外线控制的电子开关，当有人手伸过来时，红外线开关将电热吹风机自动打开，人离开时又自动将吹风机关闭。成品的自动干手器将红外线控制开关和电热吹风机制作为一体，根据这个基本原理

2、，用一只普通的电热吹风机，加装一个红外控制开关，就可组成一个自动千手器，其效果与成品自动干手机是一样的。在手置于干手器下部时，由于手对红外线的反射作用，接收电路中的光敏二极管将接收到的红外线变成电信号，经选频放大器，其输出信号经放大、整形、滤波变成直流信号进人比较器。比较器的门限电压设置较高，其目的是提高电路的抗干扰能力。当比较器的输人电平超过门限电压时，其输出变为低电平，触发 555 定时器开始定时，同时该定时器的 3 脚变为高电平，继电器触点吸合，接通电阻丝和风机。继电器进入暂稳态，当设定的延时时间结束后定时器的 3 脚变成低电平，继电器触电放开，切断电阻丝和风机，工作结束 2。艾克干手器

3、红外线自动干手器介绍2方案设计与分析1.1 方案设计一本设计方案的红外线发射部分由光敏二极管，555 定时器构成的多谐振荡器与红外线发射管组成，实现对由从多谐振荡器获得的电信号进行发射的功能；红外线的接收部分由集成运算放大电路和红外线接收管构成，实现对由光敏二极管发射的电信号进行接收，放大，选频的功能；由 555 定时器构成的单稳态电路和交流固态继电器作为该设计的延时电路，实现控制电吹风的工作与停止。图 1-1 方案设计一框图1.2 方案设计二采用 BISS0001 型红外传感信号专用处理集成电路与红外线热释传感器构成红外线触发电路，它可以接收到人身体发射出的红外线并通过专用的集成电路产生触发

4、脉冲，用来触发 555 定时器构成的单稳态电路，单稳态电路可以提供延时功能，使干手器实现工作一定时间后自动停止的功能。SSR 采用 JCX-2F-DC5V 型过零紧凑型固态继电器，它体积小巧，可以直接插焊在印制电路板上 3。电源变换电路 红外线接收发射停止工作延时装置继电器电吹风工作延时装置保护电路艾克干手器红外线自动干手器介绍3图 1-2 方案设计二原理图1.3 方案分析方案一根据红外线反射的原理工作，光敏二极管依靠反射回来的红外线工作性能比较稳定，控制电路制作中用到了多谐振荡器与单稳态电路，但是元件比较普通成本也不高。方案二根据红外线热释开关实现工作要求，红外线热释传感器感应外界红外线变化

5、工作，有可能对其他红外热源敏感，并且需要专用的芯片支持。二者的延时电路与电吹风电路基本相同，方案一虽然电路相对复杂，但是其稳定性与成本方面比较优秀。方案二电路虽然简单，但是其稳定性不高容易产生误操作，并且成本控制的不好。出于实用与生产方面考虑我选择电路相对复杂一些的方案一。艾克干手器红外线自动干手器介绍42 系统设计与原理2.1 单元电路设计2.1.1 555 定时器原理及参数分析图 2-1-1 是 555 定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器 A1、A 2，一个 RS 触发器，一个放电三极管和三个 5K 电阻的分压器而构成。图 2-1-1 555 定时器内部组成框图它的各个引脚功

6、能如下：1 脚：外接电源负端 VSS或接地，一般情况下接地。8 脚：外接电源 VCC，双极型时基电路 VCC的范围是 4.5 16V，CMOS 型时基电路 VCC的范围为 3 18V。一般用 5V。3 脚：输出端 Vo2 脚： 低触发端TL6 脚：TH 高触发端4 脚： 是直接清零端。当 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论 、TH 处于DRDR TL何电平，时基电路输出为“0” ，该端不用时应接高电平。5 脚：V C为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只 0.01F 电容接地，以防引入干扰。艾克干手器红外线自动干手器介绍57 脚：放电

7、端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电 4。2.1.2 555 定时器的参数分析在 1 脚接地，5 脚未外接电压，两个比较器 A1、A 2基准电压分别为 的情CV31,2况下，555 时基电路的功能表如表 2-1-2 示 4。表 2-1-2 555 定时器的功能表清零端 DR高触发端 TH 低触发端 TLQn+1 放电管 T 功能0 0 导通 直接清零1 CV32C310 导通 置 01 1 截止 置 11 C32C31Qn 不变 保持表 2-1-2 555 定时器的参数表参数 量值电源电压范围 4.518V静态功耗（Vcc=15V） 120mW定时精度 1%温度系数 0.03每度

8、电压漂移 0.03每伏阈值电压（Vcc=15V） 9.810.2V触发电压（Vcc=15V） 4.85.2V复位电压 =100mA艾克干手器红外线自动干手器介绍62.1.3 红外线发射电路设计图 2-1-3 红外线发射电路图红外发射器以 555 芯片及红外发射管构成，555 芯片连接成多谐振荡器，为红外线管提供振荡脉冲，使其发射出红外线。根据任务书要求要发射出 1000 赫兹的红外线，那么多谐振荡器的振荡频率便为 1000赫兹。根据多谐振荡器频率公式（1-1） ，根据频率 赫兹，可以求出 R1.R2.C 的值。10f即（2-1）2)(1CInRTf计算出 . .KR301602F.2.1.4

9、多谐振荡器仿真电路分析由 2.1.3 数据可以得到构成红外线发射电路的多谐振荡器的仿真电路模型及其波形图，如图 2-1-4 和图 2-1-4艾克干手器红外线自动干手器介绍7图 2-1-4 多谐振荡器仿真电路模型图 2-1-4 多谐振荡器仿真波形图艾克干手器红外线自动干手器介绍82.1.5 延时装置设计图 2-1-5 延时装置延时装置由 555 定时器组成得单稳态触发器构成，当受到红外线信号出发后，将给继电器一个高电平，继电器通电吸合，将电吹风电源接通吹出热风。这是单稳态触发器进入暂稳态，其稳态时间由 R.C 数值决定。根据单稳态触发器公式（2-2）可以求出 R.C的值。（2-2）RCIVRCI

10、nt nccw 1.320根据暂稳态时间定为 15s，可以求出 . 。k6F2.1.6 单稳态触发器仿真电路分析由 2.1.5 数据可以得到构成延时电路的单稳态仿真电路模型及其波形图，如图 2-1-6和图 2-1-6艾克干手器红外线自动干手器介绍92-1-6 单稳态仿真电路模型图 2-1-6 单稳态电路仿真波形图艾克干手器红外线自动干手器介绍102.2 整体电路设计2.2.1 单元电路的组合根据单元电路的设计，将各单元电路的独立电源整合为一个 12V 电源，加入电路工作指示灯，并且加入了选频网络电路，对光敏二极管接收的红外信号进行放大、整形、滤波，使其变成标准的触发脉冲信号 5。由此得到红外线自动干手器整体设计电路图 2-2-1。图 2-2-1 整体设计电路2.2.2 工作原理红外线发射器由 SE303 与红外线发射管 PH302 组成。它是由 555 电路组成的多谐振荡器，振荡频率 1000 赫兹。由多谐振荡器产生的振荡频率脉冲经 R3送到红外发射管SE303 向外发射。红外线接收放大器由红外线接收管 PH302 和电压放大器组成，R 6是其反馈偏置电阻。由红外线接收管 PH302 将接收到的红外反射信号变为电脉冲后，加至电压放大器的输入