一种应用51单片机感应水龙头

一种应用51单片机感应水龙头

技术领域

本发明专利涉及机电设计技术领域，尤其涉及一种应用51单片机感应水龙头。

背景技术

许多人在日常生活中有这样的体验，每当在厨房中做饭，双手总会沾满油脂，想用油油的双手开启水龙头冲洗，又担心会将油脂留在水龙头的开关上，造成日后的清洗不便。而对于公用场所的水龙头，随着接触的人多了，上面就会有很多细菌，每次接触就会带上细菌，危害人体健康。特别是医用水龙头，在避免细菌交叉感染方面更加需要注意。而对于普通的水龙头来说，它无法避免这些麻烦，但感应式节水水龙头就完全可以帮你解决这些问题。它无需接触龙头任何部位，出水及关水由感应器自动完成，可有效避免细菌交叉感染，同时在感应范围内自动出水，用完自动关水特点也起到了节约水资源的作用。

发明专利内容

本发明专利涉及一种应用51单片机感应水龙头，本发明由红外发射电路、红外接收放大电路、控制电路、电磁阀、电源等组成。当人或事物靠近时，自动产生控制信号，继电器动作，使电磁阀得电吸合从而自动打开水源；反之则自动关闭水源。

与传统供水设施相比，本发明能够提高水资源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接触水龙头，避免了病菌的传播。

附图说明

图1：反射式红外传感器图。

图2：系统组图。

图3：红外发射接收原理图。

图4：光强度相应曲线图。

图5：红外接受控制电路图。

图6：电压放大电路图。

图7：三端稳压器框图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种应用51单片机感应水龙头，本发明由红外发射电路、红外接收放大电路、控制电路、电磁阀、电源等组成。当人或事物靠近时，自动产生控制信号，继电器动作，使电磁阀得电吸合从而自动打开水源；反之则自动关闭水源。

进一步的，本发明采用了反射式红外传感器。红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外接收管来完成。当有物体靠近时，一部份红外光被发射到接收管。反射式红外传感器（如图1所示）。反射式光电传感器可以用来检测地面明暗和颜的变化，也可以探测有无接近的物体。本发明设计的红外线控制自动水龙头就运用了它这个特点。光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。这种光电传感器的基本原理是，当人或有物体接近时，遮挡了红外光，光敏元件接收到光信号，从而进行光电转换，通过比较器，来控制继电器，使水源打开。红外线控制自动水龙头的控制过程是：当人或物体靠近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管。接收光电管接收到的反射光信号自动转换为电信号，经过比较器比较，比较后输出低电平，最后驱动电路控制继电器动作打开水源。当人手或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号，经过比较器比较输出高电平，使继电器断开，从而关闭水源。

进一步的，红外线自动控制水龙头整个控制过程分为4个部分。系统组组图如图2所示。

进一步的，本发明采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性和准确性。红外反射光强法的测量原理是将发射信号经调制后送给红外管发射，光敏管接收调制的红外信号（如图3所示），反射光强度的输出信号电压（Vout）是反射面与传感器之间的距离（X）的函数，设反射面物质为同种物质时，X与Vout的响应曲线是非线性的（如图4所示）。

进一步的，本发明的红外线水龙头控制电路包括红外线检测电路（光电对管）、比较器电路（LM358）、继电器电路（SRD-05VDC-SL-C）、LED电路。

进一步的，本发明的红外线水龙头控制电路工作原理：接通电源微电脑芯片经初始化后，控制发射管不断发射红外光，当人体的手放在感应水龙头的感应窗前红外光区域内时，由于人手的摭挡，一部分红外光反射后被红外线接收头(管）接收，经过光电转及微电脑处理后，驱动器输出30ms正向电流，脉冲电磁阀开启；当人手离开感应窗前红外光区域内时，红外线接收头没有接收到信号，微电脑处理后，驱动器输出30ms反向电流，脉冲电磁阀关闭，等待下一信号，此时微电脑处于睡眠状态，功耗只有1uA。红外水龙头控制过程是，当人或物体接近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管，接收光电管接收到的反射光信号自动转换为电信号，经过后续电路进一步放大、整形、译码，最后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。当人手或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号，驱动电路断电电磁阀电源。我设计的感应水龙头工作原理：当有人靠近时，光电对管由高电平变成低电平，通过比较器比较，输出低电平，继电器吸合，交流电压被接通，从而使水龙头的电池阀动作，水源打开，这里用LED模拟的，当继电器吸合时，LED灯亮了，表示水源打开。

进一步的，本发明的稳压电源电路为输出电压+5V，输出电流1.5A稳压电源。它的电压变压器B，桥式整流电路D1~D4，滤波电容C1.C3，防止自激电路C2、C3和一只固定式三端稳压器（7805）极为简捷方便的搭成。

进一步的，本发明的红外接受控制电路是用小型一体化红外接收/解调块接受头SFM506-38和锁相环电路。它具有体积小，无需外部元件、抗光电干扰性能好，接受角度宽、功耗低、灵敏度高等优点。LM567、开关放大电路VT9013、固态继电器TAC08、电磁阀构成控制电路。红外线遥控器已被广泛使用在各种类型的家电产品上，它的出现给使用电器提供了很多的便利。红外线感应开关对于自动控制设备、照明安全防盗、自动设备人身防护等都有着很广泛的应用。在被动红外探测器中有两个关键性的元件。 一个是热释电红外传感器(PIR)它能将波长为8-12um之间的红外信号变化转变为电信号并能对自然界中的白光信号具有抑制作用因此在被动红外探测器的警戒区内当无人体移动时热释电红外感应器感应到的只是背景温度当人体进人警戒区通过菲涅尔透镜热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号因此红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。

进一步的，本发明采用如下方案，如图5所示，本发明通过输出的高低电平来控制继电器K吸合，使其常开触点闭合，使水龙头放出自来水，同时LED发出光，指示水龙头正工作于放水状态。洗涤完毕，手离开水龙头后，停止放水，LED熄灭。

进一步的，本发明的电压放大电路采用LM358集成运算放大器，（如图6所示）。LM358是高性能内补偿运算放大器，功耗低，无需外部频率补偿，具有短路保护和失调电压调零能力。LM358的管脚功能是：1脚为输出端，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，4脚为负电源端，5脚为同相输入端，6脚为反相输入端，7脚为输出端，8脚为电源VCC。一共有两个比较器，内部频率补偿，直流电压增益高(约100dB)，单位增益频带宽(约1MHz)，电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5一±15V)，低功耗电流，适合于电池供电，低输入偏流，低输入失调电压和失调电流，共模输入电压范围宽，包括接地。差模输入电压范围宽，等于电源电压范围，输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V) 。LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

进一步的，本发明的三端稳压器的工作原理（如图7所示）：启动电路是为恒流源建立工作点而设置的。恒流源设置在基准电压形成和误差放大器电路中，是为了使稳压器能够在比较大的电压变化范围内正常可靠的工作。在芯片内设置了两种较为完善的保护电路：一是过流保护，一是过热保护Rsc是过流保护的取样电阻。Ri，Rb 为输出采样电阻。Rb两端上的电压（反映输出电压的大小的采样电压）与基准电压在误差放大器中进行比较和放大，产生误差电压，去控制调整管的工作状态，从而稳定输出电压。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。