由LM567组成的红外线自动洗手器（五种红外线自动洗手器电路详解）

洗手是日常生活中必不可少的行为。当洗手不是在家里而是在医院或公共场所，将有可能接触到有害的病菌，因为常规的洗手动作会有开水龙头、上肥皂、关水龙头行为，有可能导致有害病菌通过接触扩散和传播。

接下来为大家介绍了几种红外线自动洗手器。该产品使用方便可靠，只需将手放入洗手器下，洗手器就会自动放出自来水供使用者洗手或洗涤其它物品。这种洗手器特别适合酒店、宾馆、医院等公共场所使用，能有效防止手上细菌的交叉传染，如果这种洗手器用于家庭，可使家庭的卫生设施实现自动化，省去了洗手时要拧开水龙头的麻烦，使用它可使卫生设备上一个档次，因此是一种非常明智的选择。

红外线自动洗手器电路设计（一）

由集成电路LM567为核心器件组成的红外线自动洗手器，自动洗手器的电路原理如图1所示。

图1  自动洗手器电路图

220V交流电路经变压器T降压，变为9V交流电，再由～桥式整流，C1滤波，三端稳压集成电路7806稳压，得到6V直流电供给控制电路工作。LED1为红色发光二极管，用作洗手器的电源指示。A1为红外接收电路SFH506-38，A2为锁相环音频译码器LM567，A2与R3、C6组成振荡器，R3、R6决定A2内部压控振荡器的中心频率，LM567的3脚为信号输入端，8脚为逻辑输出端，该输出是一个集电极开路的晶体管输出，最大灌电流为100mA，LM567的工作电压为4.75V～9V，工作频率可从零点几赫兹到500kHz，，静态工作电流为8Ma。A3为NE555定时器，它与外围元件组成单稳态定时电路，其目的是在人手偶尔偏离了红外线的探测范围时，能保证洗手器的正常出水。

LM567芯片5脚输出的振荡信号经三极管功率放大后，推动红外发射二极管VD向外发射红外线。没有人洗手时，红外接收电路A1接收不到VD向外发射的红外线，A2的3脚无信号输入，8脚为高电平，A3的3脚为低电平，三极管截止，继电器K断电处于释放状态，电磁阀Y不动作，洗手器无自来水放出。当人手放到洗手器下时，A1接收到人手反射的红外线并经A1放大后，输入到A2的3脚，由A3内部处理后使A3的8脚输出低电平，从而使A3的低触发端2脚变为低电位，导致A3的3脚输出高电平，三极管导通，继电器K吸合，使其常开触点闭合，接通电磁阀Y的220V交流电源，Y开始动作，使洗手器放出自来水，供人们洗涤之用，同时发光二极管LED2发出绿光，指示洗手器正工作于放水状态。洗涤完毕，人手离开洗手器后，A3延时几秒钟后复位，使洗手器停止放水。

红外线自动洗手器电路设计（二）

电路中有直接提供的12V直流电源；红外检测控制电路由电阻器R1-R3、电容器C1-C3、热释电红外传感器集成电路IC1、NE555型时基集成电路IC2和LED灯（电磁阀）组成。

在没有红外感应时，IC1输出低电平，其内部的光控晶闸管处于截止状态，LED灯处于熄灭状态。

当人手伸到红外线传感器前方时，红外线传感器感应到人手信号后，红外感应头对该信号进行处理，之后输出低电平，该信号加到IC2的2脚和6脚，3脚输出电平翻转为高电平。该信号使LED灯通电点亮（实现水阀开启，使电磁阀得电工作，放水洗手功能）。

当人手离开水龙头后，经延时电路延时2-3s后，IC1的3脚输出状态又翻转为低电平，LED灯断电熄灭（实现断电水阀自动关闭功能）。

图2  自动洗手装置原理图

红外线自动洗手器电路设计（三）

红外线自动洗手器的电路原理图如图3所示，电路分为六部分。

第一部分电源。电源由变压器B，桥式整流电路D2一D5稳压器IC3和滤波电容C5、C10组成。整流后的直流为电磁阀提供直流电源，稳压后的电压提供给控制电路。

第二部分锁相电路。由IC2及其外围元件组成，它对外来输入信号和本身振荡信号的相位（频率）进行比较，当输入到③脚的外来信号的相位（频率）和本身的振荡信号的相位（频率）相同时，其⑧脚的输出电压由高变为低。同时利用本身的振荡信号，为红外线发射电路提供信号源。该电路的振荡频率由电阻R5、电容C11所决定，阻值和容量增大，频率变低。

图3 红外线自动洗手器的电路原理图

第三部分红外线发射电路，由三极管BG3、红外线发射管L2及电阻R6、R11组成。锁相电路的振荡信号经电阻R11藕合到三极管BG3进行放大，推动红外线发射管发出方波信号。

第四部分红外线接收电路。由集成电路IC1、红外线接受管L1及其外围元件组成。红外线接收管把接收到的红外线信号转变为本身阻值的变化，引起在电阻R7上分压的变化，经电阻R8和电容C4藕合到放大器进行放大。为降低电源交流波纹的影响，接收电路中又加入一级R、C滤波电路。

第五部分延时输出电路。由集成电路IC4及三极管BG1组成，延时电路由电阻R4、电容C1、二极管D1组成，其放电时间常数很小，充电时间常数1-2秒，目的防止在洗手过程中手的短时的离开或偏移可能出现的电磁阀的频繁动作。

第六部分状态显示电路。L3、L4是一个双色发光二极管，L3为红色，L4为绿色。无人洗手时红灯亮，有人洗手时绿灯亮，手离开后延时1一2秒关断停水，延时期间内发光管橙色光。

电路中红外线的收、发靠人手的反射。无人洗手时，红外线接受管接收不到信号，集成电路IC2⑧脚输出高电压，IC4输出低电压，BG1截止，电磁阀关闭无水流出。当有人洗手时，红外线接收管接收到被人手反射回来的，由红外线发射管发出的方波红外线信号，经转换电路的转换，送放大电路进行放大，被放大的信一号送锁相电路与本身振荡信号比较，当与本身振荡信号同频时。⑧脚输出低电压，IC4输出高电压，BG1导通，电磁阀打开出水。

红外线自动洗手器电路设计（四）

该红外自动洗手器电路由电源电路、红外发射电路、红外接收放大电路和延时控制电路组成，如图4所示。

图4

电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR、滤波电容器C4、限流电阻器R7、电源指示发光二极管VL2和三端稳压集成电路IC4组成。

红外发射电路由红外发射集成电路ICl、电阻器Rl-R3、电容器Cl、晶体管Vl和红外发光二极管VLl组成。

红外接收放大电路由一体化红外接收集成电路IC2、电阻器R4、R5和晶体管V2组成。

延时控制电路由时基集成电路IC3、电阻器R6、电容器C2、C3、二极管VD和继电器K组成。

交流220V电压经T降压、UR整流及C4滤波后，一路经R7限流后将VL2点亮;另一路经IC4二次稳压为+6V，作为红外发射电路、红外接收放大电路和延时控制电路的工作电源。

红外发射电路通电工作后振荡工作，IC1的7脚输出38kHz的振荡信号，该信号经Vl放大后，驱动VLl发射调制红外光。

IC2接收到VLl发射的红外光并对其进行处理后，从2脚输出低电平，使V2截止，lC3的2脚变为高电平，3脚输出低电平，K处于释放状态，YV处于关闭状态。

当将手伸向洗手器下方时，VLl发射的红外光被手遮挡住，IC2接收不到红外信号，其2脚输出高电平，使V2饱和导通，lC3的2脚变为低电平，3脚输出高电平，使K通电吸合，K的常开触头接通YV的工作电源，YV通电放水。当用完水、人手离开洗手器时，IC2又接收到VLl发射的红外光，V2截止，IC3的2脚变为高电平，3脚变为低电平，K释放，YV关闭。

元器件选择

Rl-R7选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。

Cl选用高频瓷介电容器或玻璃釉电容器;C2和C4均选用耐压值为l6V的铝电解电容器;C3选用独石电容器或涤纶电容器。

VD选用1N4007型硅整流二极管。

VLl选用PH303型红外发光二极管;VL2选用p3mln的绿色高亮度发光二极管。

UR选用lA、5OV的整流桥堆。

Vl和V2选用S9013或3DG9013型硅NPN晶体管。

ICl选用HG-111F型红外发射集成电路;IC2选用三端一体化红外接收头，例如FPS-4091等型号;lC3选用NE555型时基集成电路;IC4选用LM7806型三端稳压集成电路。

K选用JRX-l3F型6V直流继电器。

T选用1.5-3W、二次电压为9V的电源变压器。

W选用DF-l型交流220V电磁水阀。

红外线自动洗手器电路设计（五）

洗手液与自来水控制电路是完全相同的2套电路。电路原理如图5所示，脉冲发生器产生频率为2kHz的方波脉冲输入到Q1的基级，Q1，R3，R4组成射随器，起到阻抗变换的作用，复合管Q2可对脉冲信号放大，驱动发光二极管D8，使脉冲电信号转换为光信号，D9是光敏二极管，与D8配套使用，使光信号转换为电脉冲信号。在该产品中D8，D9是安装在同一侧，当有一定距离内的遮挡物时，D8发出的红外光将被反射，通过D9感应，将光信号传换为电脉冲信号，通过这种方式感应是否有遮挡物。

图 5  红外感应全自动洗手器

感应到的脉冲信号通过C2耦合到下一级进行放大。放大电路由运放U1，电阻R8，R9及二极管D1组成，放大倍数为R9/R8.D1的作用是使输出端A的双极性信号转换为正级性的单级性信号.R10和C3组成积分电路，对放大后的脉冲信号进行积分。通过积分可滤除一些高频杂波干扰.D2的作用是使其快速放电，同时使积分电压箝位在0.7V.以致当遮挡物移开，即感应脉冲消失时，能快速恢复到“0”电平，使水阀能快速关断.U2，R11，R12组成比较器，R12电位器可调整比较电平，当VC》VL时，VD为逻辑“1”电平。反之，为逻辑“0”电平。

U3为光电耦合器件，它的作用是使电信号的耦合转换为光信号的耦合，使后部分的强电部分与前面的弱电部分完全隔离，以保证控制电路的安全性.Q4是对比较输出电平进行放大，驱动光耦的初级1，2端，产生光信号，次级3，4端将光信号转换为电信号，通过R15，R16与强电部分接在一起，“4”端接双向可控硅Q5的控制栅级，当光耦的次级3，4端导通时，UE使双向可控硅Q5导通.L1为电水阀，当可控硅Q5导通时，使220V交流电压加到电水阀L1上，使水阀开启.D3为电源指示灯，同时也是电磁水阀工作指示灯，Q5导通，水阀开启时，D3熄灭。