CN101949468B - 一种低功耗红外线感应水龙头控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，包括红外线接收电路、红外线发射电路、电源电路、单片机电路、电机驱动电路和电机，单片机电路控制红外线发射电路发出红外线光束，红外线接收电路接收反射回的红外线光束，将接收到信号放大后发送给单片机电路，单片机电路接收红外线接收电路的反馈信号，向电机驱动电路发送对应开启阀门的控制信号；单片机电路停止接收红外线接收电路的反馈信号后，向电机驱动电路发送对应关闭阀门的控制信号。

Description

一种低功耗红外线感应水龙头控制器

技术领域

本发明涉及一种自动水龙头的控制装置，具体地说是一种低功耗红外线感应水龙头控制器。

背景技术

发明专利名称：感应式水龙头，专利号：03150944.4公开了一种感应式水龙头，包括一水龙头本体，一配设在本体内的阀门驱动部件，一以红外线感应而启闭阀门驱动部件的感应部件，以及位于水龙头本体的进水口与出水口连接处的由阀门驱动部件控制的开、关的阀芯；阀门驱动部件包括一微型电机，一与所述的微型电机相连接的精密减速机构，与所述的减速机构相连接的带一陶瓷芯片的阀芯；感应部件包括一感应器，一由微型芯片程序控制的驱动控制器；驱动控制器与感应器的低压直流电源由电池供电装置提供。本发明的优点是采用特制的微型芯片与微型电机、精密机械传动机构三者科学地组合一体的设计，其结构新颖、性能优异；将感应式水龙头的感应部件与阀门驱动部件采用了一体化配置，使整体结构较为合理、产品造型更小巧、使用更可靠。

由于感应水龙头使用较为频繁，故其对功耗特别敏感。现有感应水龙头的智能式感应控制器，结构复杂，其控制电路的功耗较大，而且容易受到干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种低功耗红外线感应水龙头控制器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，包括红外线接收电路、红外线发射电路、电源电路、单片机电路、电机驱动电路和电机。单片机电路控制红外线发射电路发出红外线光束，红外线接收电路接收反射回的红外线光束，将接收到信号放大后发送给单片机电路，单片机电路接收红外线接收电路的反馈信号，向电机驱动电路发送对应开启阀门的控制信号；单片机电路停止接收红外线接收电路的反馈信号后，向电机驱动电路发送对应关闭阀门的控制信号。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的单片机电路控制红外线发射电路发出调制频率的红外线光束，红外线接收电路接收相应频率的红外线光束。

上述的单片机电路连接有用于手动控制阀门启闭的按钮电路，按钮电路包括相并联的按钮和第六滤波电容，按钮电路的一端连接单片机电路，另一端接地。

上述的红外线发射电路，包括发射管、开关三极管、基极限流电阻和滤波电路，开关三极管的基极与基极限流电阻一端相连接，基极限流电阻的另外一端与单片机电路相连；开关三极管的集电极与发射管一端相连；发射管的另一端通过滤波电路与电源电路的正极相连；开关三极管的发射极接地。

上述的滤波电路，由滤波电阻和第一滤波电容构成。第一滤波电容一端与滤波电阻的一端相连；滤波电阻的另一端与电源电路的正极相连；第一滤波电容的另一端与电源电路的负极相连。

上述的红外线接收电路，包括一体化接收头和限流电阻；一体化接收头的第三针脚与限流电阻相连；一体化接收头的第二针脚与电源电路的负极相连；一体化接收头的第一针脚与单片机电路的一端相连。

上述的电源电路包括电池和稳压电路，稳压电路由低压差稳压芯片、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第七滤波电容和第八滤波电容组成。

上述的低压差稳压芯片的第一接口连接电源，低压差稳压芯片的第二接口接地，在第一接口和第二接口之间并联连接有第二滤波电容、第四滤波电容和第七滤波电容；低压差稳压芯片的第三接口连接标准.电压，在第一接口和第三接口之间并联连接有第三滤波电容、第五滤波电容和第八滤波电容。

上述的电机驱动电路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻，第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管构成。

上述的第二三极管为型三极管，第二三极管的发射极连接电源，第二三极管的集电极连接第四三极管的集电极；第四三极管为型三极管，第四三极管的基极连接单片机的第针脚，第四三极管的发射极接地；第三三极管为型三极管，第三三极管的发射极连接电源，第三三极管的集电极连接第五三极管的集电极；第五三极管为型三极管，第五三极管的基极连接单片机的第针脚，第五三极管的发射极接地；第二三极管的基极通过第四电阻连接第三三极管的集电极和第五三极管的集电极，第三三极管的基极通过第五电阻连接第二三极管的集电极和第四三极管的集电极。

与现有技术相比，本发明的一种低功耗红外线感应水龙头的控制器具有以下优点：红外线接收电路采用一体化接收头，与分立元件相比，具有所用元器件少，因此电路板体积可以做得很小；红外线接收电路采用脉冲供电，大大降低了电路工作时间，减轻了单片机工作负担，也大大的降低了控制器的功耗，延长了电池的使用寿命；红外红发射电路采用信号调制，增强了红外线接收电路的接收灵敏度和抗干拢能力。

附图说明

图1是本发明的电路原理示意图；

图2是本发明的红外线发射电路的电路原理图；

图3是本发明的红外线接收电路的电路原理图；

图4是本发明的电源电路的电路原理图；

图5是本发明的单片机电路的电路原理图；

图6是本发明的电机驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图6所示为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为：红外线接收电路S1、红外线发射电路S2、按钮电路S3、电池S4、稳压电路S5、单片机电路S6、电机驱动电路S7、电机S8、按钮K1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第八滤波电容C8、发射管A1、一体化接收头A2、开关三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、基极限流电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、限流电阻R8、低压差稳压芯片U1、单片机U2。

如图1所示，本发明的一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，包括红外线接收电路S1、红外线发射电路S2、电源电路、单片机电路S6、电机驱动电路S7和电机S8，电源电路包括电池S4和稳压电路S5。

本发明的单片机电路S6控制红外线发射电路S2发出红外线光束。当光束前方有遮挡物体时，既产生反射，红外线接收电路S1接收反射回的红外线光束，将接收到信号放大后发送给单片机电路S6，单片机电路S6接收红外线接收电路S1的反馈信号，向电机驱动电路S7发送对应开启阀门的控制信号，电机驱动电路S7控制电机S8正转打开阀门。单片机电路S6停止接收红外线接收电路S1的反馈信号后，向电机驱动电路S7发送对应关闭阀门的控制信号，电机驱动电路S7控制电机S8反转关闭阀门。

单片机电路S6连接有用于手动控制阀门启闭的按钮电路S3，按钮电路S3包括相并联的按钮K1和第六滤波电容C6，按钮电路S3的一端连接单片机电路S6，另一端接地。通过按钮电路S3中的按钮控制，可让电机S8正转，打开阀体。在一分钟之内，若用户再次按下按钮，则电机S8反转，关闭阀体。若一分钟之内没有再次按下按钮，则一分钟到了之后，电机S8自动反转，关闭阀体，防止感应水龙头一直出水，浪费水源。

上述的红外线发射电路S2，包括发射管A1、开关三极管Q1、基极限流电阻R3和RC滤波电路，开关三极管Q1的基极与基极限流电阻R3一端相连接，基极限流电阻R3的另外一端与单片机电路S6相连；开关三极管Q1的集电极与发射管A1一端相连；发射管A1的另一端通过RC滤波电路与电源电路的正极相连；开关三极管Q1的发射极接地。

RC滤波电路，由滤波电阻和第一滤波电容C1构成。第一滤波电容C1一端与滤波电阻的一端相连；滤波电阻的另一端与电源电路的正极相连；第一滤波电容C1的另一端与电源电路的负极相连。

红外线接收电路S1，包括一体化接收头A2和限流电阻R8；一体化接收头A2的第三针脚与限流电阻R8相连；一体化接收头A2的第二针脚与电源电路的负极相连；一体化接收头A2的第一针脚与单片机电路S6的一端相连。

稳压电路S5由低压差稳压芯片U1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第七滤波电容C7和第八滤波电容C8组成。如图4所示，低压差稳压芯片U1的第一接口连接电源VCC，第二接口接地，在第一接口和第二接口之间并联连接有第二滤波电容C2、第四滤波电容C4和第七滤波电容C7。低压差稳压芯片U1的第三接口连接标准3.3V电压，在第一接口和第三接口之间并联连接有第三滤波电容C3、第五滤波电容C5和第八滤波电容C8。

本发明的单片机电路S6包括0TP单片机U2。工作时，红外线接收电路S1的电源通过单片机U2的1脚开启，单片机U2的14脚输出调制脉冲信号，通过红外线发射电路S2的发射管A1及其驱动电路，将脉冲信号转化为红外线光束，并向外界发射，然后通过单片机U2的1脚关闭红外线接收电路S1的电源。当光束前方有遮挡物体时，既产生反射，此时红外线接收电路S1的一体化接收头A2有微弱的信号接收到，经一体化接收头A2内部整形放大将有用的信号传给单片机U2处理，最后由单片机电路S6发出信号给电机驱动电路S7，通过电机驱动电路S7控制电机S8的运转。在红外线接收电路S1接收到反射回的信号时，电机S8运转打开阀体。打开阀体之后，当光束前方无遮挡物体时，单片机电路S6发出关闭信号给电机驱动电路S7，通过电机S8反转关闭阀体。

电机驱动电路S7由第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4和第五三极管Q5构成。如图6所示，本实施例中，第二三极管Q2为PNP型三极管，第二三极管Q2的发射极连接电源VCC，集电极连接第四三极管Q4的集电极；第四三极管Q4为NPN型三极管，第四三极管Q4的基极连接单片机U2的第13针脚FR，发射极接地。第三三极管Q3为PNP型三极管，第三三极管Q3的发射极连接电源VCC，集电极连接第五三极管Q5的集电极；第五三极管Q5为NPN型三极管，第五三极管Q5的基极连接单片机U2的第12针脚BK，发射极接地。第二三极管Q2的基极通过第四电阻R4连接第三三极管Q3的集电极和第五三极管Q5的集电极，第三三极管Q3的基极通过第五电阻R5连接第二三极管Q2的集电极和第四三极管Q4的集电极。

本发明中，发射管A1采用直径为Φ3的红外线发射头。红外线接收电路S1采用集成一体化接收头A2作为接收电路。由于一体化接收头A2需要连续的调制信号才能正常接收，故工作时红外线发射电路S2需要发射调制信号。本实施例中，采用中心频率为38KHz一体化接收头A2，发射管A1的调制信号中心频率也对应控制在38KHz，故对于偏离中心频率的其他光线具有很强的抑制效果，对于控制器本身所发出的38KHz的有用信号具有很强的接收灵敏度。另外红外线接收电路S1采用脉冲供电，由单片机U2的一个引脚给红外线接收电路S1供电，本控制器工作时只需要将一体化接收头A2电源开启，通过红外线发射电路S2发射调制信号，工作完成后关闭红外线接收电路S1电源即可，从而大大降低了红外线发射电路S2和红外线接收电路S1的工作时间，同时极大的减少了控制器电路的功耗。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (5)

1.一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，包括红外线接收电路(S1)、红外线发射电路(S2)、电源电路、单片机电路(S6)、电机驱动电路(S7)和电机(S8)，其特征是：所述的单片机电路(S6)控制红外线发射电路(S2)发出红外线光束，所述的红外线接收电路(S1)接收反射回的红外线光束，将接收到信号放大后发送给单片机电路(S6)，所述的单片机电路(S6)接收红外线接收电路(S1)的反馈信号，向电机驱动电路(S7)发送对应开启阀门的控制信号；所述的单片机电路(S6)停止接收红外线接收电路(S1)的反馈信号后，向电机驱动电路(S7)发送对应关闭阀门的控制信号；所述的单片机电路(S6)控制红外线发射电路(S2)发出调制频率的红外线光束，所述的红外线接收电路(S1)接收相应频率的红外线光束；所述的单片机电路(S6)连接有用于手动控制阀门启闭的按钮电路(S3)，所述的按钮电路(S3)包括相并联的按钮(K1)和第六滤波电容(C6)，按钮电路(S3)的一端连接单片机电路(S6)，另一端接地；所述的红外线发射电路(S2)，包括发射管(A1)、开关三极管(Q1)、基极限流电阻(R3)和RC滤波电路，所述的开关三极管(Q1)的基极与所述的基极限流电阻(R3)一端相连接，所述的基极限流电阻(R3)的另外一端与单片机电路(S6)相连；所述的开关三极管(Q1)的集电极与所述的发射管(A1)一端相连；所述的发射管(A1)的另一端通过所述的RC滤波电路与电源电路的正极相连；所述的开关三极管(Q1)的发射极接地；所述的RC滤波电路，由滤波电阻和第一滤波电容(C1)构成；所述的滤波电阻的一端与电源电路的正极相连接，滤波电阻的另一端与第一滤波电容(C1)的一端相连接；所述的第一滤波电容(C1)的另一端与电源电路的负极相连接；所述的红外线接收电路(S1)，包括一体化接收头(A2)和限流电阻(R8)；所述的一体化接收头(A2)的第三针脚与限流电阻(R8)相连；所述的一体化接收头(A2)的第二针脚与电源电路的负极相连；所述的一体化接收头(A2)的第一针脚与单片机电路(S6)的一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，其特征是：所述的电源电路包括电池(S4)和稳压电路(S5)，所述的稳压电路(S5)由低压差稳压芯片(U1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第四滤波电容(C4)、第五滤波电容(C5)、第七滤波电容(C7)和第八滤波电容(C8)组成。

3.根据权利要求2所述的一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，其特征是：所述的低压差稳压芯片(U1)的第一接口连接电源(VCC)，低压差稳压芯片(U1)的第二接口接地，在所述的第一接口和第二接口之间并联连接有第二滤波电容(C2)、第四滤波电容(C4)和第七滤波电容(C7)；低压差稳压芯片(U1)的第三接口连接标准3.3V电压，在所述的第一接口和第三接口之间并联连接有第三滤波电容(C3)、第五滤波电容(C5)和第八滤波电容(C8)。

4.根据权利要求3所述的一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，其特征是：所述的电机驱动电路(S7)由第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)，第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)、第四三极管(Q4)和第五三极管(Q5)组成。

5.根据权利要求4所述的一种低功耗红外线感应水龙头的控制器，其特征是：所述的第二三极管(Q2)为PNP型三极管，第二三极管(Q2)的发射极连接电源(VCC)，第二三极管(Q2)的集电极连接第四三极管(Q4)的集电极；所述的第四三极管(Q4)为NPN型三极管，第四三极管(Q4)的基极连接单片机(U2)的第13针脚(FR)，第四三极管(Q4)的发射极接地；所述的第三三极管(Q3)为PNP型三极管，第三三极管(Q3)的发射极连接电源(VCC)，第三三极管(Q3)的集电极连接第五三极管(Q5)的集电极；所述的第五三极管(Q5)为NPN型三极管，第五三极管(Q5)的基极连接单片机(U2)的第12针脚(BK)，第五三极管(Q5)的发射极接地；所述的第二三极管(Q2)的基极通过第四电阻(R4)连接第三三极管(Q3)的集电极和第五三极管(Q5)的集电极，所述的第三三极管(Q3)的基极通过第五电阻(R5)连接第二三极管(Q2)的集电极和第四三极管(Q4)的集电极。

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