一体化红外自动水龙头

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一体化红外自动水龙头,结构简单,成本低廉,便于普及。非常适合医院、宾馆、饭店及家庭使用。

工作原理

电路如图1所示。它由红外发射电路、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。

图1
图1 🔍原图 (1611×645)

CMOS非门D1、D2以及R1、RP1、C1等构成发射脉冲振荡器,振荡频率f\(_{0}\)=1/2.2(R1+RP1)C1,约为5kHz。D2输出的5kHz脉冲信号经非门F3缓冲后作用于晶体三极管VT1的基极,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变化的电阻与R2分压后,便在C2左端产生一微小的同频率的交流电信号,经C2耦合给由CMOS非门F4、F4、F5、F6、及R3、R4、R5、R6、C3、C4、C5、构成RC双T选频放大器。R4、R5既是RC双T选频网络的元件,又是将D4~D6偏置在线性工作区的负反馈偏置电阻(关于CMOS非门构成放大器原理请参阅《无线电》1987年9期《CMOS门电路线性应用》一文)。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f\(_{0}\)=1/2πRC(R=R4=R5,R6=R/2,C=C3=C4,C5=2C)时,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,放电路将选出频率为f0的信号进行放大。选出的信号再经C6耦合至VT2等构成的交流放大器进一步放大,以达到一定幅值。

VD3、VD4、C8将C7送来的具有一定幅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导通,驱动VS导通,水电磁阀通电开通,同时,发光二极管VD5也发光,指示出此刻的电路状态。

VD5~VD7以及C10构成电容降压半波整流稳压电路。

元件选用

F1~F6用一片4000系列CMOS六非门CD4069或74HC系列六非门74HC04。VD3、VD4用1N4148,VD5、VD6用1N4007,VD7用6V~9V/1W硅稳压管。VS用TLC336A。DF用DF—1型水电磁阀。VT1~VT3用CS9013,β≥100。C10用电扇电容,耐压要大于400V。电阻R8用1W金属膜电阻。

调试安装

首先,将VD1与VD2靠近,并将RP2调至最小,调节RP1,使发射与接收频率相同,VT3导通,VD5发光。然后,拉开VD1与VD2的距离,约3m左右,并将VD1与VD2发光面与受光面相对,观察VT3是否导通,否则,再微调RP1来达到要求。这样初调之后,将VD1与VD2装入如图2所示的反射式发射——接收装置中(壳体用不透光的塑料或其它材料加工而成,发射与接收窗口用红色透光有机玻璃)。当有人体或有物体靠近发射与接收窗口时,VD1发出的光脉冲反射到VD2,使电路动作。反射距离可通过RP2来调整,方法是将手或物体移至发射与接收窗口,距离约30cm左右(也可视具体情况而定),调整RP2使VT3处于临界导通状态即可。

图2
图2 🔍原图 (510×440)

调整完毕后,将电路板及图2所示的反射式装置安装在一体,并装在水龙头上方,见图3。当有人洗手或用水时,水龙头便自动出水,离开时自动断水。

图3
图3 🔍原图 (500×480)

注意事项

1.由于电路采用电容降压,电路板可能带有市电,调试安装时,人身不得触及带电线路,以免发生危险。

2.电路要用绝缘材料封闭好,防止进水,也防止人们触及电路。(苏长赞)