紅外自動洗手器設計報告

成都信息工程學院成都信息工程學院 電子系統(tǒng)設計報告電子系統(tǒng)設計報告 課程名稱 紅外自動洗手控制器 系 部 控制工程學院 專業(yè)班級 測控技術(shù)與儀器 102 班 學生姓名 張繼勇 文超 學 號 指導教師 王建波 楊筆鋒 完成時間 2012 年 4 月 15 日 報告成績 評閱教師 日期 紅外自動洗手設計報告 設計要求 設計并制作一個紅外線自動水龍頭控制器 要求采用 反射式紅外檢測方式對人手等目標進行檢測 檢測到后即 自動打開水龍頭電磁閥 本實驗中用一個 LED 燈模擬電磁 閥 1 人手拿開后需要延遲 5 秒才斷開 2 可靠作用距離大于 10CM 3 盡量采用低功耗設計 降低待機時的電流消耗和增加作用距離 一 方案選擇及電路的工作原理 方案一 采用交流驅(qū)動 用 ne555 芯片作為方波發(fā)生電路來驅(qū)動紅外發(fā)射管 后級由接收管接收信號 再經(jīng)運放反向放大后 通過一個 RC 回路延遲 最 后接一單限比較器 方案二 采用交流驅(qū)動 使用 LM324 第一級放大 然后充電 最后使用比較窗口 設置 門限 對外輸出 交流紅外發(fā)射 接收放大 充電 門限比較 二 單元電路設計計算與元器件的選擇 1 發(fā)射級 D3 LED R 2 1k R ES 2 R 5 0 24k R ES 2 占占占占占 D2 DIODE D1 DIODE 1 1 2 2 W 3 R 4 10k POT2 C 1 104 C AP 3 2 1 411 U1A LM 324 VC C R 1 1k R ES 2 VC C R 3 1k R ES 2 要產(chǎn)生占空比可調(diào)節(jié) 須 LM324 的電源接雙電源 為有效解決此問題 將 3 號腳并接三只等大電阻 使得 3 號腳電壓為Vcc 等效了雙電源 3 1 iD3 3 1 R5 Vcc P 平均 dt T 1 T R U 0 2 30mA iD3 R5 100 歐姆 注意 由于二極管接通時會有 0 2 0 7V 的壓差 會影響占空比及產(chǎn)生 信號的頻率 2 接收級 為了提高發(fā)射的有效距離 須使得 R6 越大越好 因為會隨著接收信號的增強而變小 而最開始時 RD4 其值趨于無窮 使用 C2 和 C1 相同 濾掉直流 3 放大 采用正向輸入放大 Au 1 511 5 9 R R 4 延時 R C 50s 可延遲 0 50s 不等 R 6 500k D4 LED0 VC C C 2 104 C AP R 7 1k R ES 2 10 9 8 U1C LM 324 R 8 1k R ES 2 R 9 500k R ES 2 C 2 104 C AP D5 DIODE C 3 100u C APAC ITOR POL R 10 500k R ES 2 D5 用于減少充電時間 5 門限窗口 調(diào)節(jié) R11 可使得門限由 0 Vcc 不等 當 12 號腳大于門限時 14 腳對外輸出高電平 否則為低電平 6 元器件選擇 電源選用 6V 的直流電壓 方波產(chǎn)生電路 先在 324 運放同相端接三個相同的電阻 一個接電源 一個接地 一個接輸出 在反相端一個電容接地 一個電阻接輸出 同相放大電路 將接收的信號經(jīng)運放同相放大 延遲電路 用電阻和電容組成一個 RC 延遲 并在電阻上并聯(lián)一個二極 管 單線比較電路 在反相端接一參考電位 與同相端的輸入電位相比 較 主要元器件 二極管 LM324 運放 電容 紅外對管 電解電容 發(fā)光 二極管 電位器 電阻 三 設計的具體實現(xiàn) 1 系統(tǒng)概述 a b 先采用振蕩電路產(chǎn)生占空比可調(diào)節(jié)方波 因為紅外發(fā)射管直流 最大只能 15mA 而采用交流電路時 因為平均功率概念 最大 可達到 30mA c 當接收管未接收到任何信息時 電阻趨于無窮大 當接收信 占空比可 調(diào)節(jié)方波接收濾波放大延時充電 門限 亮燈 D6 LED 12 13 14 U1D LM 324VC C 1 1 2 2 W 3 R 11 100k POT2 R 12 1 5k R ES 2 號時 電阻瞬時變小 可利用這種變化將信號采入放大器中 d 調(diào)節(jié)門限大小 影響精度及延時時間 2 電路的安裝與調(diào)試 a 遇到的問題 延時不穩(wěn)定 精度不夠高 b 原因分析 由于選用的充電電阻過大 延時時間過長 在室內(nèi)還是室外 白天還是黑夜 都會有雜波信號 c 解決方案 給接收管帶上深顏色的套 d 電 路 參 數(shù) 測 試 輸 入 級 50 占空比 門限 其他最大距離 cm 最大電壓 V 最小電壓 V 最大延時 s 最大距離時延 時時間 1 8 V 503 61 2257 1 9 V 453 61 2237 2 0 V 423 61 2226 2 1 V 403 61 2195 2 2 V 403 61 2175 2 3 V 403 61 2155 2 4 V 263 61 2134 2 5 V 243 61 2114 2 6 V 243 61 274 2 7 V 303 61 254 門限為 2 2V 時 e 儀器設備及其他 電源 示波器 萬用表 2 8 V 213 61 254 2 9 V 143 61 233 3 0 V 103 61 223 3 1 V 83 61 221 3 2 V 53 61 211 3 3 V 53 61 21 閃一下 3 4 V 53 61 21 閃一下 3 5 V 43 61 21 閃一下 3 6 V 43 61 2 閃一下閃一下 3 7 V 03 61 2 無無 3 8 V 03 61 2 無無 占空比 其他最大距離最大延遲最大距離延遲時間最大電壓 15 51323 4 30 201543 6 38 401753 77 39 361643 7 40 351623 68 45 301513 6 50 241513 59 60 1012 閃一下 3 3 70 47 閃一下 2 9 f 各類圖表 方波信號 接收管未有接受信息時 接收管剛接受信息時 瞬時變化 最后一級 有手接觸時 輸出高電平 否則低電平 四 心得體會及建議 文 超 通過這次的電子設計課程 讓我學到了很多的在理論課中沒有學 到的東西和將很多在理論課中的一些電路圖在電路板上得以實現(xiàn) 比如 方波 的發(fā)生電路 放大電路 單線比較電路等 在接紅外發(fā)射管前一定要計算好流 過它的最大電流 避免燒壞發(fā)射管 在電路不工作或者工作效果不明顯時要學 會檢查電路 一般從發(fā)生電路開始分級檢查 比如先用示波器檢查發(fā)射管那是 否產(chǎn)生了方波并觀察起幅度是否達到要求 若發(fā)生級正常 又用示波器檢查接 受管是否接收了信號 這樣逐級檢查 還有在焊接元器件的時候 為了焊接方 便可以從元器件的高矮順序進行焊接 比如 由于電阻元件最矮 所以可以先 焊電阻 這樣從低到高順次焊接 在焊接中也要注意 一些元器件的極性 如 二極管 紅外對管 電解電容等 最后在調(diào)試電路板的時候 要知道怎么檢查 一些焊盤是否脫焊之類的 張繼勇 在方波發(fā)生電路中起初要檢查運放的同相端 反相端是否等于電 源電壓的三分之一 若不等則要檢查電路是否正確 或者看運放是否可行 并 且要使流過紅外發(fā)生管的電流不能超過 30MA 在同相放大電路中 在同相端一 定要接一個平衡反相端的一個電阻 稱為平衡電阻 延遲電路的二極管一定要 正接 若沒有二極管電容的放電將瞬間放完從而達不到延遲的目的 最后的單 限比較器 在調(diào)節(jié)反相門限的時候 要先用萬用表測試出電容電壓的變化范圍 來控制最后 LED 燈持續(xù)發(fā)光的時間 這次是第一次認真的做 pcb 圖 按照原理圖結(jié)構(gòu)布局會為后面省去很多麻 煩 在 rules 中調(diào)整規(guī)則等等 細心 沉穩(wěn)就能做好事情 通過此次的課程設 計 我學到了很多 五 附錄 元器件明細表 主要用于列出本次課程設計中所用的全部元 器件 附圖要求用 A4 紙畫出電路原理圖并打印 名稱 參數(shù)型號數(shù)量大小 LM324四運放1 紅外對管1 發(fā)光二級管1 對 插座14 腳1 電容10420 1u 電位器精密型2 電阻若干 電解電容1100u 排針若干 原理圖 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 26 Apr 2012Sheet of File H 123456789 DdbDrawn By R6 500k D5 DIODE D3 LED D4 LED0 R7 1k RES2 D6 LED C3 100u CAPACITOR POL VCC R2 1k RES2 R5 0 24k RES2 占占 占占占 D2 DIODE D1 DIODE 1 1 2 2 W 3 R4 10k POT2 C1 104 CAP 3 2 1 411 U1A LM324 10 9 8 U1C LM324 12 13 14 U1D LM324 VCC VCC