一種感應式自動水龍頭

熊小剛

【摘要】日常生活中常有用水后忘記關水龍頭的事情，造成了資源的浪費，設計、自制一種感應式自動水龍頭，分柝了其結構、工作原理、制作調試過程。

【關鍵詞】感應式 自動 水龍頭

一、概述

自制的感應式自動水龍頭有兩個特點：其一，當人靠近水龍頭時，水龍頭延時幾秒后自動打開，當人離開水龍時則自動關[J].其二，具有燈光控制功能，當夜晚人們接近時，先開燈后開水龍頭，當人離開時先關水龍頭，延時幾十秒鐘后關燈，人性化設計，用廣泛用于賓館、醫院、飯店、公廁、家庭等，具有節約水電、方便安全等優點。

二、電路的組成

電路組成如圖所示。電路由紅外發射器，紅外信號接收與轉換電路、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，紅外發射器與接收器組裝在同一電路內并且安裝在同一平面。

三、電路的工作原理

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

紅外信號接收與轉換電路由紅外接收管VD2和CX20106組成。紅外發射管發出的紅外脈沖信號，經過人體反射被紅外接收管VD2接收，然后輸入cX20106，經電路內解調處理后由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、驅動管VT2和繼電器K1組成。當IC2的⑦腳輸出低電平時，經反相器F1反相后變為高電平輸出。這一高電平經R7向C6充電，待C6充電至其正端電壓升高達F2的閾值電平后，F2反相，輸出端變為低電平。這一低電平經R8使VT1導通，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。這里延時時間設定為2～3s。當1C2的⑦腳恢復高電平后，F1的輸出端恢復低電平，電容C6經VD3放電，使F2的輸入端變為低電平，它的輸出端變為高電平，VTL截止，繼電器K1斷電后釋放，將電磁閥的電源切斷，閥門關[J].供水停止。

電燈控制電路由控制門F3、F4、驅動管VT2和繼電器K2組成。當IC2的⑦腳輸出低電平時，該低電平經F1反相變為高電平。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的輸入端變為高電平（在夜間高于F3的開門電平），F3的輸出端變為低電平。這時，電容C7經VD5放電，使F4的輸入端變為低電平，F4的輸出端變為高電平。這一高電平通過R11使VT2導通，繼電器K2通電吸合，將電燈電源接通，電燈點亮。

當IC2的⑦腳輸出高電平時，該高電平經F1反相變為低電平，F3的輸入端仍為低電平，經F3反相后變為高電平。這一高電平經R10向C7充電，當C7充電使其正端電壓上升至F4的開門電平后，F4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的時間常數有關），這里設定為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在電路中的光敏電阻RG來實現的。由于光敏電阻在白天的亮阻遠小于夜晚時的暗阻，通過R9、RP2與RG的分壓，F3的輸入端在白天不可能達到F3的開門電平，它后面的電路一直保持靜止狀態，繼電器K2不會吸合，電燈也不會亮起來。

四、元件的選用

發射電路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、電路的調整

調整電路時，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，因此在調整時只需將發射頻率調至和接收頻率一致即可。方法是：在發射狀態下調節RPI，測量IC2⑦腳的輸出電壓，使其電壓值最小即可。

在進行電燈控制電路中的光控調整時，將組裝好的電路置于室外正常光線的地方，調節RP2，使燈控電路不起控。再將電路置于室內并將光敏電阻用布包裹，使其完全不見光。這時”當有人接近時，燈控電路應起控，電燈亮；否則應調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注意在盒面板為RL開出感光孔。改變RP2阻值，可調整光靈敏度，使其在有人接觸時，燈控電路應起控，電燈應亮，否則應調整RP2，使其起控即可。

紅外發射管與接收管的安裝，兩管之間可間隔8-10cm安裝。安裝時，應使兩管中心線呈一定的夾角且應在50cm左右處相交，以保證發射光能被反射到接收管。接通電源后，在發射管與接收管的前面放置一塊反射擋板，適當地移動擋板并調節發射器的可調電阻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兩種狀態，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。