熊小剛

【摘要】日常生活中常有用水后忘記關(guān)水龍頭的事情，造成了資源的浪費，設(shè)計、自制一種感應(yīng)式自動水龍頭，分柝了其結(jié)構(gòu)、工作原理、制作調(diào)試過程。

【關(guān)鍵詞】感應(yīng)式 自動 水龍頭

一、概述

自制的感應(yīng)式自動水龍頭有兩個特點：其一，當(dāng)人靠近水龍頭時，水龍頭延時幾秒后自動打開，當(dāng)人離開水龍時則自動關(guān)[J].其二，具有燈光控制功能，當(dāng)夜晚人們接近時，先開燈后開水龍頭，當(dāng)人離開時先關(guān)水龍頭，延時幾十秒鐘后關(guān)燈，人性化設(shè)計，用廣泛用于賓館、醫(yī)院、飯店、公廁、家庭等，具有節(jié)約水電、方便安全等優(yōu)點。

二、電路的組成

電路組成如圖所示。電路由紅外發(fā)射器，紅外信號接收與轉(zhuǎn)換電路、電磁水閥控制器和電燈控制電路組成。

電路采用紅外反射式控制方式，紅外發(fā)射器與接收器組裝在同一電路內(nèi)并且安裝在同一平面。

三、電路的工作原理

紅外發(fā)射器是由555電路組成的多諧振蕩器，其振蕩頻率由RPI、R1與C1的數(shù)值決定，該電路的振蕩頻率為38kHz。由多諧振蕩器產(chǎn)生的矩形波脈沖通過限流電阻R2驅(qū)動紅外發(fā)射管向外發(fā)送紅外控制信號。

紅外信號接收與轉(zhuǎn)換電路由紅外接收管VD2和CX20106組成。紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外脈沖信號，經(jīng)過人體反射被紅外接收管VD2接收，然后輸入cX20106，經(jīng)電路內(nèi)解調(diào)處理后由⑦腳輸出低電平控制信號。

電磁水閥控制電路由控制門F1、F2、驅(qū)動管VT2和繼電器K1組成。當(dāng)IC2的⑦腳輸出低電平時，經(jīng)反相器F1反相后變?yōu)楦唠娖捷敵觥＿@一高電平經(jīng)R7向C6充電，待C6充電至其正端電壓升高達(dá)F2的閾值電平后，F(xiàn)2反相，輸出端變?yōu)榈碗娖健＿@一低電平經(jīng)R8使VT1導(dǎo)通，繼電器Kt通電吸合，接通電磁閥YV的電源，水閥門被打開。

在該電路中，C6起延時作用，可防止因干擾造成閥門誤開。這里延時時間設(shè)定為2～3s。當(dāng)1C2的⑦腳恢復(fù)高電平后，F(xiàn)1的輸出端恢復(fù)低電平，電容C6經(jīng)VD3放電，使F2的輸入端變?yōu)榈碗娖?，它的輸出端變?yōu)楦唠娖?，VTL截止，繼電器K1斷電后釋放，將電磁閥的電源切斷，閥門關(guān)[J].供水停止。

電燈控制電路由控制門F3、F4、驅(qū)動管VT2和繼電器K2組成。當(dāng)IC2的⑦腳輸出低電平時，該低電平經(jīng)F1反相變?yōu)楦唠娖?。這一高電平通過由R9、RP2與光敏電阻RG組成的分壓器的分壓，使F3的輸入端變?yōu)楦唠娖剑ㄔ谝归g高于F3的開門電平），F(xiàn)3的輸出端變?yōu)榈碗娖?。這時，電容C7經(jīng)VD5放電，使F4的輸入端變?yōu)榈碗娖剑現(xiàn)4的輸出端變?yōu)楦唠娖?。這一高電平通過R11使VT2導(dǎo)通，繼電器K2通電吸合，將電燈電源接通，電燈點亮。

當(dāng)IC2的⑦腳輸出高電平時，該高電平經(jīng)F1反相變?yōu)榈碗娖?，F(xiàn)3的輸入端仍為低電平，經(jīng)F3反相后變?yōu)楦唠娖?。這一高電平經(jīng)R10向C7充電，當(dāng)C7充電使其正端電壓上升至F4的開門電平后，F(xiàn)4反相輸出低電平VT2截止，繼電器K2斷電釋放，將電燈電源切斷，電燈熄滅。電容C7的充電需要一定的時問（與R10、C7的時間常數(shù)有關(guān)），這里設(shè)定為2～3分鐘，這就使人離開后延時2～3分鐘電燈才熄滅。

由于電燈只在夜晚使用，因此電燈控制電路就必須具有在白天停止止工作、只在夜間工作的控制功能。這種控制功能是通過設(shè)在電路中的光敏電阻RG來實現(xiàn)的。由于光敏電阻在白天的亮阻遠(yuǎn)小于夜晚時的暗阻，通過R9、RP2與RG的分壓，F(xiàn)3的輸入端在白天不可能達(dá)到F3的開門電平，它后面的電路一直保持靜止?fàn)顟B(tài)，繼電器K2不會吸合，電燈也不會亮起來。

四、元件的選用

發(fā)射電路IC1用NE555或LM555均可，VD1用SE303，VD2用PH302，ICZ用CX20106。F1～F4為六反相器CD4069，VT1用PNP型管9012，VT2用NPN型管9013，繼電器K1、K2用9～12V的小型繼電器。

五、電路的調(diào)整

調(diào)整電路時，由于CX20106己通過⑤腳外接電阻R4將其接收中心頻率固定在38kHz，因此在調(diào)整時只需將發(fā)射頻率調(diào)至和接收頻率一致即可。方法是：在發(fā)射狀態(tài)下調(diào)節(jié)RPI，測量IC2⑦腳的輸出電壓，使其電壓值最小即可。

在進(jìn)行電燈控制電路中的光控調(diào)整時，將組裝好的電路置于室外正常光線的地方，調(diào)節(jié)RP2，使燈控電路不起控。再將電路置于室內(nèi)并將光敏電阻用布包裹，使其完全不見光。這時”當(dāng)有人接近時，燈控電路應(yīng)起控，電燈亮；否則應(yīng)調(diào)RP2使電路起控。

六、安裝注意事

項將焊接好的電路板連同電源變壓器T、電磁水閥等一起裝人體積合適的絕緣密閉外殼內(nèi)注意在盒面板為RL開出感光孔。改變RP2阻值，可調(diào)整光靈敏度，使其在有人接觸時，燈控電路應(yīng)起控，電燈應(yīng)亮，否則應(yīng)調(diào)整RP2，使其起控即可。

紅外發(fā)射管與接收管的安裝，兩管之間可間隔8-10cm安裝。安裝時，應(yīng)使兩管中心線呈一定的夾角且應(yīng)在50cm左右處相交，以保證發(fā)射光能被反射到接收管。接通電源后，在發(fā)射管與接收管的前面放置一塊反射擋板，適當(dāng)?shù)匾苿訐醢宀⒄{(diào)節(jié)發(fā)射器的可調(diào)電阻RPI，測量接收器IC2的7腳的輸出電壓，使輸出電壓值最小即可。

制成后可直接替代傳統(tǒng)的手動水龍頭。安裝時注意：一定要做好防水工作，以免電路元器件遭水破壞。電磁水閥的進(jìn)水口直接擰到原來接手動水龍頭的螺口處，‘如果水管口徑不一致，可購一只變徑接頭連接即可。由于電磁水閥工作時只有開或關(guān)兩種狀態(tài)，所以一旦開閥，出水口水流量固定不變。如嫌水流量大，可在出口處包一塊紗布即可。