洗手是日常生活中必不可少的行為。當洗手不是在家里而是在醫(yī)院或公共場所，將有可能接觸到有害的病菌，因為常規(guī)的洗手動作會有開水龍頭、上肥皂、關(guān)水龍頭行為，有可能導致有害病菌通過接觸擴散和傳播。

接下來為大家介紹了幾種紅外線自動洗手器。該產(chǎn)品使用方便可靠，只需將手放入洗手器下，洗手器就會自動放出自來水供使用者洗手或洗滌其它物品。這種洗手器特別適合酒店、賓館、醫(yī)院等公共場所使用，能有效防止手上細菌的交叉?zhèn)魅?，如果這種洗手器用于家庭，可使家庭的衛(wèi)生設施實現(xiàn)自動化，省去了洗手時要擰開水龍頭的麻煩，使用它可使衛(wèi)生設備上一個檔次，因此是一種非常明智的選擇。

紅外線自動洗手器電路設計（一）

由集成電路LM567為核心器件組成的紅外線自動洗手器，自動洗手器的電路原理如圖1所示。

圖1 ?自動洗手器電路圖

220V交流電路經(jīng)變壓器T降壓，變?yōu)?V交流電，再由～橋式整流，C1濾波，三端穩(wěn)壓集成電路7806穩(wěn)壓，得到6V直流電供給控制電路工作。LED1為紅色發(fā)光二極管，用作洗手器的電源指示。A1為紅外接收電路SFH506-38，A2為鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567，A2與R3、C6組成振蕩器，R3、R6決定A2內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率，LM567的3腳為信號輸入端，8腳為邏輯輸出端，該輸出是一個集電極開路的晶體管輸出，最大灌電流為100mA，LM567的工作電壓為4.75V～9V，工作頻率可從零點幾赫茲到500kHz，，靜態(tài)工作電流為8Ma。A3為NE555定時器，它與外圍元件組成單穩(wěn)態(tài)定時電路，其目的是在人手偶爾偏離了紅外線的探測范圍時，能保證洗手器的正常出水。

LM567芯片5腳輸出的振蕩信號經(jīng)三極管功率放大后，推動紅外發(fā)射二極管VD向外發(fā)射紅外線。沒有人洗手時，紅外接收電路A1接收不到VD向外發(fā)射的紅外線，A2的3腳無信號輸入，8腳為高電平，A3的3腳為低電平，三極管截止，繼電器K斷電處于釋放狀態(tài)，電磁閥Y不動作，洗手器無自來水放出。當人手放到洗手器下時，A1接收到人手反射的紅外線并經(jīng)A1放大后，輸入到A2的3腳，由A3內(nèi)部處理后使A3的8腳輸出低電平，從而使A3的低觸發(fā)端2腳變?yōu)榈碗娢?，導致A3的3腳輸出高電平，三極管導通，繼電器K吸合，使其常開觸點閉合，接通電磁閥Y的220V交流電源，Y開始動作，使洗手器放出自來水，供人們洗滌之用，同時發(fā)光二極管LED2發(fā)出綠光，指示洗手器正工作于放水狀態(tài)。洗滌完畢，人手離開洗手器后，A3延時幾秒鐘后復位，使洗手器停止放水。

紅外線自動洗手器電路設計（二）

電路中有直接提供的12V直流電源；紅外檢測控制電路由電阻器R1-R3、電容器C1-C3、熱釋電紅外傳感器集成電路IC1、NE555型時基集成電路IC2和LED燈（電磁閥）組成。

在沒有紅外感應時，IC1輸出低電平，其內(nèi)部的光控晶閘管處于截止狀態(tài)，LED燈處于熄滅狀態(tài)。

當人手伸到紅外線傳感器前方時，紅外線傳感器感應到人手信號后，紅外感應頭對該信號進行處理，之后輸出低電平，該信號加到IC2的2腳和6腳，3腳輸出電平翻轉(zhuǎn)為高電平。該信號使LED燈通電點亮（實現(xiàn)水閥開啟，使電磁閥得電工作，放水洗手功能）。

當人手離開水龍頭后，經(jīng)延時電路延時2-3s后，IC1的3腳輸出狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)為低電平，LED燈斷電熄滅（實現(xiàn)斷電水閥自動關(guān)閉功能）。

圖2 ?自動洗手裝置原理圖

紅外線自動洗手器電路設計（三）

紅外線自動洗手器的電路原理圖如圖3所示，電路分為六部分。

第一部分電源。電源由變壓器B，橋式整流電路D2一D5穩(wěn)壓器IC3和濾波電容C5、C10組成。整流后的直流為電磁閥提供直流電源，穩(wěn)壓后的電壓提供給控制電路。

第二部分鎖相電路。由IC2及其外圍元件組成，它對外來輸入信號和本身振蕩信號的相位（頻率）進行比較，當輸入到③腳的外來信號的相位（頻率）和本身的振蕩信號的相位（頻率）相同時，其⑧腳的輸出電壓由高變?yōu)榈?。同時利用本身的振蕩信號，為紅外線發(fā)射電路提供信號源。該電路的振蕩頻率由電阻R5、電容C11所決定，阻值和容量增大，頻率變低。

圖3 紅外線自動洗手器的電路原理圖

第三部分紅外線發(fā)射電路，由三極管BG3、紅外線發(fā)射管L2及電阻R6、R11組成。鎖相電路的振蕩信號經(jīng)電阻R11藕合到三極管BG3進行放大，推動紅外線發(fā)射管發(fā)出方波信號。

第四部分紅外線接收電路。由集成電路IC1、紅外線接受管L1及其外圍元件組成。紅外線接收管把接收到的紅外線信號轉(zhuǎn)變?yōu)楸旧碜柚档淖兓?，引起在電阻R7上分壓的變化，經(jīng)電阻R8和電容C4藕合到放大器進行放大。為降低電源交流波紋的影響，接收電路中又加入一級R、C濾波電路。

第五部分延時輸出電路。由集成電路IC4及三極管BG1組成，延時電路由電阻R4、電容C1、二極管D1組成，其放電時間常數(shù)很小，充電時間常數(shù)1-2秒，目的防止在洗手過程中手的短時的離開或偏移可能出現(xiàn)的電磁閥的頻繁動作。

第六部分狀態(tài)顯示電路。L3、L4是一個雙色發(fā)光二極管，L3為紅色，L4為綠色。無人洗手時紅燈亮，有人洗手時綠燈亮，手離開后延時1一2秒關(guān)斷停水，延時期間內(nèi)發(fā)光管橙色光。

電路中紅外線的收、發(fā)靠人手的反射。無人洗手時，紅外線接受管接收不到信號，集成電路IC2⑧腳輸出高電壓，IC4輸出低電壓，BG1截止，電磁閥關(guān)閉無水流出。當有人洗手時，紅外線接收管接收到被人手反射回來的，由紅外線發(fā)射管發(fā)出的方波紅外線信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換，送放大電路進行放大，被放大的信一號送鎖相電路與本身振蕩信號比較，當與本身振蕩信號同頻時。⑧腳輸出低電壓，IC4輸出高電壓，BG1導通，電磁閥打開出水。

紅外線自動洗手器電路設計（四）

該紅外自動洗手器電路由電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路和延時控制電路組成，如圖4所示。

圖4

電源電路由電源變壓器T、整流橋堆UR、濾波電容器C4、限流電阻器R7、電源指示發(fā)光二極管VL2和三端穩(wěn)壓集成電路IC4組成。

紅外發(fā)射電路由紅外發(fā)射集成電路ICl、電阻器Rl-R3、電容器Cl、晶體管Vl和紅外發(fā)光二極管VLl組成。

紅外接收放大電路由一體化紅外接收集成電路IC2、電阻器R4、R5和晶體管V2組成。

延時控制電路由時基集成電路IC3、電阻器R6、電容器C2、C3、二極管VD和繼電器K組成。

交流220V電壓經(jīng)T降壓、UR整流及C4濾波后，一路經(jīng)R7限流后將VL2點亮;另一路經(jīng)IC4二次穩(wěn)壓為+6V，作為紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路和延時控制電路的工作電源。

紅外發(fā)射電路通電工作后振蕩工作，IC1的7腳輸出38kHz的振蕩信號，該信號經(jīng)Vl放大后，驅(qū)動VLl發(fā)射調(diào)制紅外光。

IC2接收到VLl發(fā)射的紅外光并對其進行處理后，從2腳輸出低電平，使V2截止，lC3的2腳變?yōu)楦唠娖剑?腳輸出低電平，K處于釋放狀態(tài)，YV處于關(guān)閉狀態(tài)。

當將手伸向洗手器下方時，VLl發(fā)射的紅外光被手遮擋住，IC2接收不到紅外信號，其2腳輸出高電平，使V2飽和導通，lC3的2腳變?yōu)榈碗娖剑?腳輸出高電平，使K通電吸合，K的常開觸頭接通YV的工作電源，YV通電放水。當用完水、人手離開洗手器時，IC2又接收到VLl發(fā)射的紅外光，V2截止，IC3的2腳變?yōu)楦唠娖剑?腳變?yōu)榈碗娖?，K釋放，YV關(guān)閉。

元器件選擇

Rl-R7選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。

Cl選用高頻瓷介電容器或玻璃釉電容器;C2和C4均選用耐壓值為l6V的鋁電解電容器;C3選用獨石電容器或滌綸電容器。

VD選用1N4007型硅整流二極管。

VLl選用PH303型紅外發(fā)光二極管;VL2選用p3mln的綠色高亮度發(fā)光二極管。

UR選用lA、5OV的整流橋堆。

Vl和V2選用S9013或3DG9013型硅NPN晶體管。

ICl選用HG-111F型紅外發(fā)射集成電路;IC2選用三端一體化紅外接收頭，例如FPS-4091等型號;lC3選用NE555型時基集成電路;IC4選用LM7806型三端穩(wěn)壓集成電路。

K選用JRX-l3F型6V直流繼電器。

T選用1.5-3W、二次電壓為9V的電源變壓器。

W選用DF-l型交流220V電磁水閥。

紅外線自動洗手器電路設計（五）

洗手液與自來水控制電路是完全相同的2套電路。電路原理如圖5所示，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生頻率為2kHz的方波脈沖輸入到Q1的基級，Q1，R3，R4組成射隨器，起到阻抗變換的作用，復合管Q2可對脈沖信號放大，驅(qū)動發(fā)光二極管D8，使脈沖電信號轉(zhuǎn)換為光信號，D9是光敏二極管，與D8配套使用，使光信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號。在該產(chǎn)品中D8，D9是安裝在同一側(cè)，當有一定距離內(nèi)的遮擋物時，D8發(fā)出的紅外光將被反射，通過D9感應，將光信號傳換為電脈沖信號，通過這種方式感應是否有遮擋物。

圖 5 ?紅外感應全自動洗手器

感應到的脈沖信號通過C2耦合到下一級進行放大。放大電路由運放U1，電阻R8，R9及二極管D1組成，放大倍數(shù)為R9/R8.D1的作用是使輸出端A的雙極性信號轉(zhuǎn)換為正級性的單級性信號.R10和C3組成積分電路，對放大后的脈沖信號進行積分。通過積分可濾除一些高頻雜波干擾.D2的作用是使其快速放電，同時使積分電壓箝位在0.7V.以致當遮擋物移開，即感應脈沖消失時，能快速恢復到“0”電平，使水閥能快速關(guān)斷.U2，R11，R12組成比較器，R12電位器可調(diào)整比較電平，當VC》VL時，VD為邏輯“1”電平。反之，為邏輯“0”電平。

U3為光電耦合器件，它的作用是使電信號的耦合轉(zhuǎn)換為光信號的耦合，使后部分的強電部分與前面的弱電部分完全隔離，以保證控制電路的安全性.Q4是對比較輸出電平進行放大，驅(qū)動光耦的初級1，2端，產(chǎn)生光信號，次級3，4端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過R15，R16與強電部分接在一起，“4”端接雙向可控硅Q5的控制柵級，當光耦的次級3，4端導通時，UE使雙向可控硅Q5導通.L1為電水閥，當可控硅Q5導通時，使220V交流電壓加到電水閥L1上，使水閥開啟.D3為電源指示燈，同時也是電磁水閥工作指示燈，Q5導通，水閥開啟時，D3熄滅。