简易自来水开关控制电路设计(2)

课程设计说明书 第4页

3.1 红外感应电路的设计 3.1.1红外线发射电路

图1.2.29虚线左边电路为红外线发射电路，该电路的核心器件是红外线发光二极管SE303，红外线发光二极管由GaAs的PN结构成，其发光波段处于可见光波段之外，因此不能在显示中使用，一般仅作为光信号传输之用。本电路的感应装置一般要求不可见，因此只能采用红外线发光二极管作为感应装置。

图1.2.29 红外线发射电路和红外线接收电路

3.1.2红外线接收电路

图1.2.29虚线右边电路为红外线接收电路。该电路包含两个部分：一是红外线接收电路；二是信号放大电路。红外线接收电路实际上就是一个硅光电池2CR21。硅光电池的原理是通过硅PN结的光伏效应，使其具有按照光信号的强度产生出对应电信号的特性，这称为光敏器件。硅光电池的输出特性分为恒流区和恒压区，即其短路电流与光强度成正比，其开路电压随光强度按指数规律变化，由于其电流和光强度是线性关系，一般采用产生短路电流的方式来接收光信号。 3.2 时间延迟电路

图1.2.30种虚线左边所示电路为时间延迟电路，该电路主要由两部分构成：一是整流和滤波电路；二是由NE555集成电路构成的单稳态电路。前端电路的输出电压V1首先经过二极管D1和D2整流，再经过电容C1滤波，则在NE555集成

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电路的TRIG端产生了触发电平信号。

图1.2.30 时间延迟电路和自来水开关电路

3.3 自来水开关电路

由于电磁阀通过的是大电流、大功率，而电流电源一般无法提供很大的电流和功率，因此电磁阀需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。如图1.2.30虚线右端为电流放大电路，三极管T1构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路。其中R3为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管。T1为共发射级电路，当输入端Q输出高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大β倍；当输出端Q输出低电平时，三极管截至，无电流通过。继电器连接T1的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，自来水流出；当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有自来水流出，同时继电器两端并联一个二极管实现保护。同时电路中加入发光二极管D3作为显示电路，显示自来水是否流出。 3.4 电源电路

电源电路的设计可以采用两种方法来实现，第一种方法是采用电池供电，需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配；第二种方法采用如图1.2.31所示电路。电路直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换为+12V直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。

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图1.2.31 电源电路

3.5电路原理图

简易自来水开光控制电路的总电路图如图1.2.32。该电路由红外线发射电路、红外线接收电路、时间延迟电路、自来水开关电路和电源电路5部分构成。总电路图中需要注意的是各个单位电路之间的连接一定要准确，同时各部分的布局要合理。

图1.2.32 简易自来水开关控制电路的总电路图

3.6 元器件清单

简易自来水开关控制电路中所有使用的电子元器件如表1.2.6所列。需要说

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明的是表中所列的电子元器件类型仅为许许多多可供选择的电子元器件类型中的一种。具体设计时，设计者应该根据设计的实际要求来选择。

符号 R1 R2 R3、R10、R11 R4 R5~R7 R8 R9 D4 D1~D3 C1 C2、C7 C3、C4 C5、C9、C11 C6、C8 C10 T1~T3 SE303 2CR21 J1 T D U1、U2 U3 类别 220kΩ 22 kΩ 1 kΩ 300 kΩ 4 kΩ 10 Ω 可变电阻 LED IN4148 100nF 0.01uF 22 nF 0.1 uF 470 uF 47uF 9013 红外线发光管 硅光电池 继电器 TRANS1 BRIDGE1 NE555 MC78L12CP 数目 1 1 3 1 3 1 1 1 3 1 2 2 3 2 1 3 1 1 1 1 1 2 1

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总 结

经过近多日的努力，终于将本次课程设计做完了，但由于水平有限，文中肯定有很多不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心接受。在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力和分析能力。通过跟老师和同学的交流，也通过自己的努力，我按时完成了这次课程设计。在此过程中，我学会了很多，也看到了很多自己的不足之处。在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，完善自我，为将来的发展做好充分的准备。

总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要性。在以后的学习中，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分析能力。

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