簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路25541

1、丈慶石油曇浣襦程筱針裸<通信電&錢略謂穆筱針<同簡(jiǎn)易囪來水疔關(guān)狡制電略協(xié) 系電信息工程修陀專理班銀通信0502曇m輕名鄢jl玲修空曇號(hào) 050602140207指専教師総直波範(fàn)務(wù)艷2007異8月10日大慶石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程通信電子線路課程設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路專'11<通信工程姓名 鄢美玲 學(xué)號(hào)050602140207主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：利用紅外線感應(yīng)裝置設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路。能夠在人們需要用水的 時(shí)候，自動(dòng)打開開關(guān)。并且在打開一段時(shí)間后，自動(dòng)關(guān)閉開關(guān)，從而起到節(jié)約用水的目 的?；疽螅?）要求電路通過感應(yīng)

2、裝置，在需要用水的時(shí)候，自動(dòng)打開開關(guān)。2）開關(guān)打開一段時(shí)間后，自動(dòng)關(guān)斷開關(guān)。3）要求電路能夠調(diào)節(jié)自來水開關(guān)的時(shí)間。4）選定設(shè)計(jì)方案，畫岀系統(tǒng)框圖，寫岀詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程。5）利用protel dxp軟件畫岀一套完整的設(shè)計(jì)電路圖，并列岀所有的元件清單。主要參考資料：1 李銀華.電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京：航空航天大學(xué)出版社，2005.2 華成英、童詩(shī)白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m北京：高等教育出版社，2006.3 彭介華.電子技術(shù)課程指導(dǎo)m北京：高等教育出版社，2004.完成期限 2007、7、302007、8、10 指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人2007 年 7 h 30 fl本設(shè)計(jì)為一個(gè)簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路。通過紅外

3、線對(duì)人體的或物體的感應(yīng)能夠在 人們?cè)谛枰盟臅r(shí)候，自動(dòng)打開自來水開關(guān)一段時(shí)間后，自動(dòng)關(guān)段開關(guān)，從而起到節(jié) 約用水的目的。本設(shè)計(jì)電路冇五部分組成，紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、時(shí)間延遲電路、自 來水開關(guān)電路和電源電路。紅外線發(fā)射電路發(fā)射光脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的感應(yīng)。紅外線接 收電路接收光脈沖并月將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其放大。時(shí)間延遲電路利用但穩(wěn) 態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)自來水開關(guān)打開時(shí)間的控制。自來水開關(guān)電路的功能是利用電磁 閥作為自來水管的開關(guān)，從而可以通過電信號(hào)對(duì)自來水進(jìn)行控制。電源電路的功能是為 上述所冇電路捉供直流電源。關(guān)鍵詞：紅外線；光脈沖；電磁閥；直流電源1設(shè)計(jì)要求12. 方案設(shè)計(jì)

4、12系統(tǒng)組成框圖12.2方案論證13. 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇23紅外線發(fā)射電路23.2紅外線接收電路23.3時(shí)間延遲電路33.4自來水開關(guān)電路33.5電源電路44. 電路的工作原理45. 總結(jié)56. 系統(tǒng)需要的元器件清單6參考文獻(xiàn)71 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易口來水開關(guān)控制電路。該電路能夠在人們需要用水的時(shí)候，通 過感應(yīng)裝置口動(dòng)打開口來水開關(guān)，并且在打開一段時(shí)間后，口動(dòng)關(guān)段開關(guān)，從而 起到節(jié)約用水的口的。要求電路通過感應(yīng)裝置，在人們需要用水的時(shí)候，口動(dòng)打開開關(guān)。要求電路在大開口來水開關(guān)一段時(shí)間后，口動(dòng)關(guān)段開關(guān)。要求電路能夠調(diào)節(jié)自來水開關(guān)的時(shí)間。根據(jù)上述要求選定設(shè)計(jì)方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫

5、出詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程。利用protel dxp軟件畫出一套完整的設(shè)計(jì)電路圖，并列出所有的元件清 單。2. 方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)組成框圖簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路的總框圖如圖1所示。它是由紅外線發(fā)射電路、紅 外線接收電路、時(shí)間延遲電路、口來水開關(guān)電路和電源電路5部分組成的。圖1簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路的總體框圖2. 2方案論證紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人 體或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能是利用對(duì)光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖, 并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同吋對(duì)其進(jìn)行放大，吋間延遲電路的功能是利 用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)口來水開關(guān)打開時(shí)間的控制。口來水開關(guān)電路的功

6、能是利用電磁閥作為自來水管的開關(guān)，從而可以通過電信號(hào)對(duì)自來水進(jìn)行控制。 電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。3單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇3.1紅外線發(fā)射電路圖2虛線左邊電路為紅外線發(fā)射電路。該電路的核心器件是紅外線發(fā)光二極 管se303.紅外線發(fā)光二極管由gaas的pn結(jié)構(gòu)成，其發(fā)光波段處于可見光波段 z外，因此不能在現(xiàn)實(shí)中使用，一般僅作為光信號(hào)傳輸z用。木電路的感應(yīng)裝置 一般要求不可見，因此只能采用紅外線發(fā)光二極管作為感應(yīng)裝置。紅外線發(fā)光二極管爭(zhēng)相電流不能超出其最大額定值，而作為感應(yīng)裝置則要求 其具有較大的光輸出。一般利用其響應(yīng)速度快的特性，通過脈沖信號(hào)去冬來增大 光輸出。因此

7、電路而端需要一個(gè)脈沖電路，木電路采用的石油ne555集成電路構(gòu) 成的多諧振蕩組成。輸出端q產(chǎn)生出脈沖信號(hào)，其頻率f和占空比q為：/ = 170.7(/?, +2r2)c =l/0.7(220jtq + 2x22m)100/f «541wzq坊雖忠心卞2邕爲(wèi) 礙幽儀俚荻昭哆<>2勿總瘓珈這樣輸出端q輸出脈沖信號(hào)來控制紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，二極管d1起保護(hù)紅外線發(fā)光二極管的作用。圖2紅外線發(fā)射電路和紅外線接收電路3. 2紅外線接收電路圖2虛線右邊電路為紅外線接收電路。該電路包含兩部分：一是紅外線接收 電路；二是信號(hào)放大電路。紅外線接收電路實(shí)際上就是一個(gè)硅光電池2cr2u

8、硅 光電池的原理是通過硅pn結(jié)的光伏效應(yīng)，使其具有按照光信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生出對(duì)應(yīng) 電信號(hào)的特性，這成為光敬器件。硅光電池的輸出特性分為恒流區(qū)和恒壓區(qū)，即 其短路電流與光強(qiáng)度成止比，其開路電壓隨光強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律變化，由于其電流 和光強(qiáng)度是線性關(guān)系，一般采用產(chǎn)生短路電流的方式來接收光信號(hào)。硅光電池2cr21的輸出信號(hào)是一個(gè)i 分微弱的信號(hào)，為了使后續(xù)能夠?qū)鈴?qiáng) 信號(hào)進(jìn)行處理，因此需要加入信號(hào)放大電路。圖2虛線右邊所示電路為信號(hào)放大 電路。該電路是由電阻r1-r4. tl、t2和c2 (loonf)、c3 (o.oluf)構(gòu)成，電 路采用了雙三極管構(gòu)成放大電路，這樣就可以使得電路的放大倍數(shù)比單管放大電

9、路的放大倍數(shù)增加e倍，從而得到更合適的信號(hào)。rl (220k)和r (22k)為放大 電路的集電極偏置電阻，c2 (22nf)和c3 (22nf)為放大電路的濾波電容。r1 為放大電路的反饋電阻，其功能是保證放大電路有一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)定 的輸出電壓vi。3. 3時(shí)間延遲電路圖3種虛線左邊所示電路為時(shí)間延遲電路。該電路主要有兩部分構(gòu)成：一是 整流和濾波電路；二是db ne555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。前端電路輸出電壓 vi首先經(jīng)過二極管d1和d2整流，在經(jīng)過電容cl(o.luf)濾波，則在ne555集成電 路的trig端產(chǎn)生了觸發(fā)電平信號(hào)。當(dāng)接收到紅外線脈沖時(shí)，前端電路輸出電壓vi件有

10、整流和濾波在trig端產(chǎn) 生一個(gè)高電平信號(hào)，由ne555集成電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路特性可知，輸出端q輸 出低電平；當(dāng)由于人體或者物體的阻隔，沒有接收到紅外線脈沖時(shí)，前端電路沒 有輸出電壓vi,則trig端輸入為零，單穩(wěn)態(tài)電路接收到觸發(fā)信號(hào)，輸出端q輸 出為高電平并保持一段時(shí)間。延遲時(shí)間由可變電阻r2(1k)和電容c2(470uf)的數(shù) 值決定，通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小，可以改變延遲時(shí)間的長(zhǎng)短。圖3時(shí)間延遲電路和自來水開關(guān)電路3. 4自來水開關(guān)電路由于電磁閥通過的是人電流、人功率，而直流電源一般無法提供很犬的電流 和功率，因此電磁閥需要交流供屯，從而屯路中的開關(guān)需要采用繼電器電路。而 一般ne555

11、集成電路的輸出電流無法驅(qū)動(dòng)繼電器，因此需要加入電流放大電路。 如圖3虛線右端為電流放大電路，三極管t1構(gòu)成的電流防大電路是一種比較典型 和簡(jiǎn)單的電路。繼電器連接t1的集電極，當(dāng)有電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開關(guān)吸和，電磁閥通電，口來水 流出；當(dāng)無電流驅(qū)動(dòng)時(shí)；開關(guān)斷開，電磁閥不通電，沒有自來水流出，同時(shí)在繼 電器兩端并聯(lián)一個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。同時(shí)電路中加入發(fā)光二極管d3作為顯示電 路，顯示口來水是否流出。自來水開關(guān)中r3(lk)為限流電阻，防止輸入電流過大 燒毀三極管。t1為共發(fā)射電路，當(dāng)輸岀端q輸出高電平時(shí)，三機(jī)管導(dǎo)通飽和，將 輸入電流放大b倍；當(dāng)輸出端q輸出低電平時(shí)，三極管截止，無電流通過。3.5電源電路電源

12、電路的設(shè)計(jì)可以采用兩種方法來實(shí)現(xiàn)：第一種方法是釆用電池供電，需要 注意的問題是選擇合適電池的指標(biāo)參數(shù)與電路相匹配；第二種方法如圖4所示電 路。電路直接從電網(wǎng)供電，通過變壓器電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將 電網(wǎng)小的220v交流電路轉(zhuǎn)換為+12v直流電壓。電路小的變壓器采用常規(guī)的貼心變 壓器,整流電路采用二極管橋式整流電路,cl(470nf)、c2(o.luf)> c3(47uf)和 c4(0.1uf)完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來實(shí)現(xiàn)。4. 電路的工作原理簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路的總電路圖如圖5所示。該電路有紅外線發(fā)射電路、 紅外線接收電路、時(shí)間延遲電路、門來水開關(guān)電路和

13、電源電路5部分構(gòu)成的。紅 外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光管發(fā)射光脈沖,從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體或物體 的感應(yīng)。紅外線接收電路功能是利用對(duì)光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將 光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大，時(shí)間延遲電路的功能是利用單穩(wěn) 態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)來水開關(guān)打開時(shí)間的控制?？趤硭_關(guān)電路的功能是利用電磁閥作為自來水管的開關(guān)，從而可以通過電信號(hào)對(duì)白來水進(jìn)行控制。電源電 路的功能是為上述所有電路提供直流電源。duqmy b cvok 0cl 卄idoofrjj圖5簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路的總電路圖wheoivduf5. 總結(jié)木設(shè)計(jì)利用紅外線感光原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)口來水開關(guān)控制電路。能夠在

14、人們 需要用水的吋候，自動(dòng)打開開關(guān)。并且在打開一段吋間后，自動(dòng)關(guān)閉開關(guān)，從而 起到節(jié)約用水的目的。木次設(shè)計(jì)為一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，參數(shù)設(shè)計(jì)不夠詳盡。由于所學(xué)知識(shí)和時(shí)間的限 制沒能夠深入全面地研究，也沒有考慮到制作的成木問題。望今后有想在這方面 研究的人員能夠再此基礎(chǔ)上更加深入全面地思考下。創(chuàng)新的設(shè)計(jì)就應(yīng)該本著先進(jìn)、 方便、低成木的原則，木設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易口來水開關(guān)控制電路口動(dòng)打開口動(dòng)關(guān)斷開關(guān)的 功能，起到了節(jié)約用水的口的，為社會(huì)節(jié)約了能源，帶來了財(cái)富。6. 系統(tǒng)需要的元器件清單表1元器件清單序號(hào)元器件類型元器件規(guī)格數(shù)量1電阻220m1r12電阻22kq1r23電阻3r3、 rio、 rll4電阻300m1r

15、45電阻4kq.3r5-r76電阻10q1r87可變電阻1r98led1d49in41483d1-d310電容loonf1cl11電容0. olue2c2、c712電容22nf2c3、c413電容0. luf3c5、 c9、 cll14電容470uf2c6、c815電容47uf1cio1690133t1-t317紅外線發(fā)光管1se30318硅光電池12cr2119繼電器1ji20trans11t21bridge11d22ne5552u1,u223mc78l12cp1u3參考文獻(xiàn)1李銀華. 孫肖了.3 彭介華.4 華成英、5 藏鐵鋼.電了線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京：航空航天大學(xué)出版社，2005.電了線路基礎(chǔ)m.西安：西安電了科技大學(xué)出版社，2002.電子技術(shù)課程指導(dǎo)m.北京：高等教育出版社，2004.童詩(shī)白.模擬電了技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：高等教育出版社，2006. protel dxp電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用m北京：中國(guó)鐵道出版社,2006.大慶石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱通信電子線路課程設(shè)計(jì)題目名稱簡(jiǎn)易自來水開關(guān)控制電路學(xué)生姓名指*耳教