本設計介紹了用紅外發射與接受電路設計自動水龍頭的原理及設計方案。紅外式自動水龍頭由紅外發射電路、紅外接受放大電路、控制電路、電磁閥、電源組成。經5V恒壓源，供給控制電路工作，然后由紅外發射電路發射紅外線，經紅外接收電路接收、再經過放大選頻，最后由控制電路控制電磁閥的開啟，從而控制水龍頭的開啟和關閉的一個過程。如下圖，當人或事物靠近時，自動產生控制信號，繼電器動作，使電磁閥得電吸合從而自動打開水源;反之則自動關閉水源。
與傳統供水設施相比，能夠提高水資源的使用效率。系統電路設計簡單實用使用方便、同時便于節能。
由于知識有限，文章可能會有不恰之處。
圖1
根據框圖，紅外線自動水龍頭控制器是由發射、接收與放大、譯碼、控制幾部分組成。本設計中光敏傳感器采用紅外發光二極管、接受與放大用SFH506-38， LM567設計譯碼器；延時用555單穩態觸發器；可控功率驅動元件采用固態繼電器SP110等。其中SFH506-38新型紅外遙控接收模塊是將紅外接收管、前置放大、解調等電路集成在同一基片上的功能模塊。它具有體積小，無外部元件，抗干擾力強，接收角度寬，性價比高等優點。其次固體繼電器具有高穩定、高可靠、無觸點及壽命長等優點。
工作原理：將LM567第5腳上幅值約為4V的標準矩形波，通過R1引致三極管VT1的基極，使接在VT1發射極的紅外線發射管導通并向周圍空間發出調制紅外光。當有人洗手或接水時，接近水龍頭的手或盛水器就將紅外光發射回一部分，被紅外接收管接收并轉換為相應的交變電壓信號，經C1耦合至運放進行放大后，再經C2輸入到LM567的第三3腳，經識別譯碼后，使第8腳輸出低電平，又經反相后，驅動三極管VT2導通，使繼電器吸合，繼電器控制安裝在水龍頭上的電磁閥得電吸合放水，當手或容器離開后電路又恢復等待狀態。
2.2 電路組成
圖2.2.1 反射式紅外傳感器
圖2.2.3 LM741集成運放大器
2.2.4 電磁繼電器
固體繼電器具有高穩定、高可靠、無觸點及壽命長等優點，廣泛應用在電動機調速、正反轉控制、調光、家用電器、烘箱烘道加溫控溫、送變電電網的建設與改造、電力拖動、印染、塑科加工、煤礦、鋼鐵、化工和軍用等方面。
固體繼電路工作原理：固體繼電器與通常的電磁繼電器不同：無觸點、輸入電路與輸出電路之間光(電)隔離、由分立元件．半導體微電子電路芯片和電力電子器件組裝而成，以阻燃型環氧樹脂為原料，采用灌封技術持其封閉在外殼中、使與外界隔離，具有良好的耐壓、防腐、防潮抗震動性能。
固體繼電器由輸入電路、驅動電路和輸出電路三部分組成。
這里僅以應用較多的交流過零型固體繼電器為例，介紹其工作原理。該電路采用了過零觸發技術，具有電壓過零時開啟，負裁電流過零時關斷的特性，在負載上可以得到一個完整的正弦波形，因此電路的射頻干擾很小。
在此電路中我們用的是SP110型繼電器，SP110型繼電器是一個由發光二極管及兩個反向接光電可控硅組成的四端器件。這兩部分分別在焊在陶瓷基片上，用導光膠進行光路耦合，外部用密封材料固封。見圖2.2.4
圖2.2.4 SP110型繼電器內部原理圖
2.2.5 穩壓電源
本電路見圖2.2.5，低壓部分采用6v直流穩壓電源供電，具體設計如下：
根據設計要求組成電路的主要部分有555構成的單穩態觸發器延時電路，其工作電壓為4.5－18V，作為接收與放大電路使用的SFH506-38其工作電壓為5V左右，閥門開關控制電路是由LM567音頻譯碼器和晶體管組成，其工作電壓為4.5V－17V,電磁閥5V－12V，由此可知，電源電壓應為6V使電路正常工作。
圖2.2.5電源電路
電源由變壓器，整流橋，濾波器，穩壓器組成。變壓器把220V交流電（市電）變為穩壓所需的低壓交流電；整流器把低壓交流電變為直流電；整流后的直流電中仍會含有交流成分，可以通過濾波電路將交流成分濾波；濾波后穩壓器再把不穩定的直流電壓變為穩定的直流電壓輸出。
（1）變壓器將220V50HZ交流電變成整流濾波所需的交流電壓。本設計是把 220V交流電變為9V交流電。
（2）整流電路將交流電壓經過變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除比較大的波紋成分，輸出波紋比較小的直流電壓。整流通常有半波整流和全波整流。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。本電源電路設計是采用全波整流濾波，是由VI~V4進行全波整流，再經過電容C1濾波獲得比較平滑的直流電。
（3）經整流濾波輸出的電壓通常是不穩定的，不能直接對系統供電，因此需要經過穩壓電路將電壓穩定到電路系統所需要的要求。本電路采用L7806穩壓管進行穩壓。LM7806外觀圖：
2.2.6 延時電路（振蕩電路）
振蕩電路是一種不需要外接輸入信號就能將直流能源轉換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路（如圖所示）。
（1）電路圖 （2）工作波形
圖2.2.6 由定時器構成的多諧振蕩器
2.2.7紅外發射、接收和放大電路
本設計采用的是SFH506-38元器件， SFH506-38系列新型紅外遙控接收模塊是將紅外接收管、前置放大、解調等電路集成在同一基片上的功能模塊。它具有體積小，無外部元件，抗干擾力強，接收角度寬，性價比高等優點，它完全可取代電視、音響和其它電器設備中的常規紅外遙控接收電路，且實踐證明效果很好。
（1） 分類
SFH506-38紅外遙控接收模塊接收載波頻率為38kHz，
SFH系列分為：30,33,36,40,56kHz。
（2） 外形及引腳功能
SFH506-38紅外接收模塊采用黑色環氧樹脂封裝形式。
引腳功能為：1腳公共端，2腳電源正端，3腳輸出端，見圖2.2.7
圖2.2.7 SFH506-38封裝及內部結構
圖2.2.7（2） 紅外發射、接收放大電路
三、紅外線控制自動水龍頭的工作原理
總電路原理（見圖3）220V交流電路經變壓器T降壓，變為9V交流電，再由橋式整流，C1濾波，三端穩壓集成電路7806穩壓，得到 6V直流電供給控制電路工作。LED1為紅色發光二極管，用作水龍頭的電源指示。A1為紅外接收放大電路SFH506-38，A2為鎖相環音頻譯碼器 LM567，A2與R3、C6組成振蕩器，R3、C6決定A2內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，，靜態工作電流為 8mA。A3為NE555定時器，它與外圍元件組成單穩態定時電路，其目的是在人手偶爾偏離了紅外線的探測范圍時，能保證水龍頭的正常出水。
LM567芯片5腳輸出的振蕩信號經三極管功率放大后，推動紅外發射二極管VD向外發射紅外線。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，電磁閥Y不動作，水龍頭無自來水放出。當人手放到水龍頭下時，A1接收到人手反射的紅外線并經A1放大后，輸入到A2的3腳，由A2內部處理后使A2的8腳輸出低電平，從而使A3的低觸發端2腳變為低電位，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，使水龍頭放出自來水，供人們洗滌之用，同時發光二極管LED2發出綠光，指示洗手器正工作于放水狀態。洗滌完畢，人手離開水龍頭后，A3延時幾秒鐘后復位，使水龍頭停止放水。
圖3. 紅外線控制自動水龍頭的工作原理圖
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