紅外感應潔具控制器的製作方法
2023-04-24 12:22:21 5
專利名稱：紅外感應潔具控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於感應潔具控制器技術領域，具體涉及一種紅外感應潔具控制器。
技術背景紅外感應潔具是以紅外感應技術為基礎，運用微電腦和電子技術來實現潔具的自動用水功能，如紅外感應水龍頭、自動小便衝洗器、自動大便衝洗器、紅外感應淋浴器等。其中紅外感應潔具控制器是裡面的核心。目前紅外感應潔具控制器的缺點是在新電池狀態下設定好的感應距離，隨電池電量的逐漸降低，感應距離也會逐漸變短，造成整機的工作靈敏度降低甚至嚴重影響產品功能，這主要是由於紅外感應電路的設計不合理造成的。參見圖1，具體分析其電路W′1是2V左右的穩壓管，與電阻R′4一道，在電池電量充足時，可以穩定V′2的基極電流，從而穩定Iec，使紅外發射管V′3、V′4功率衡定；但隨著電池電量的減少，C′1上的充電電壓會逐漸降低，造成W′1的穩壓特性變差，影響了Iec；另外充電電壓的降低，本身就要影響Iec，這些因數都會降低V′3和V′4的發射功率，降低整機靈敏度。電路中紅外接收管V′5採用了脈衝電源，其抗幹擾能力較差，而通過軟體濾波，會使整個控制器的能耗增加。另外，目前的紅外感應潔具控制器中的信號放大電路都是採用傳統的閉環放大電路，這种放大電路本身是要解決模擬信號失真問題，但犧牲了放大倍數，電路靈敏度降低。
發明內容
本實用新型針對現有紅外感應潔具控制器存在的上述不足，目的之一是對控制器中的紅外感應電路進行重新設計，使開關無論電池電壓高低，都不會影響原設定好的感應距離，且抗幹擾能力強；目的之二是對控制器的信號放大電路進行優化，使其靈敏度更高，更利於CPU對信號進行辨認和處理。
上述目的是採用以下的技術方案實現的紅外感應潔具控制器，包括CPU控制模塊和分別由CPU控制模塊控制的紅外感應電路、信號放大電路、電源管理電路、驅動電路、電池電壓監控電路和報警電路。
紅外感應電路由紅外發射電路、紅外接收電路構成。它由開關二級管V1和穩壓集成電路V2串聯組成系統電源，V2的輸出並聯接有電阻R10和開關二極體V11，R10與電容C4形成充電迴路接PNP三極體V9的發射極；V11與電容C5形成充電迴路，連接紅外接收管V12的負極；V12的正極並聯接有電阻R12和電容C6，R12接地，C6輸出感應信號給信號放大電路；電阻R9、R11與NPN三極體V8形成開關電路，控制V9通斷；V9的集電極串聯有紅外發射管V10A和V10B到地。它與原有電路相比的主要區別是去掉了原有電路中的穩壓管W′1和電阻R′4，新增加了開關二級管V1、V11和穩壓集成電路V2以及電容C5；紅外接收管V12的電源也由以往的脈衝電源改為由V2輸出並經V11和C5深度濾波後形成的不間斷電源，由此改進可以帶來以下優點1、C4上的充電電壓不會隨電池能量的降低而改變，這就保證了V9的電源穩定，V10A、V10B的發射功率衡定，已設定好的感應距離自然不會隨電池電壓降低而改變。2、紅外接收管V11不再採用脈衝電源，而是採用高品質的不間斷電源，增強了控制器的抗幹擾性能。
本控制器中的信號放大電路是這樣的由前級紅外感應電路中C6輸出的感應信號直接進入運算放大器E1的5腳，同時第5腳連有R13到地，第6腳連有R14到地，運算放大器E1的第7腳接到開關二極體V13的正極；V13的負極並聯接有電阻R15、電容C7和運算放大器E1的第3腳，R15和C7的另一端接地，運算放大器E1的第2腳也通過R16接地，第1腳接到電阻R17上；R17、R18和PNP三極體V14組成信號反向電路，放大後的感應信號由V14的集電極輸出。
從上述技術內容可以看出，本紅外感應潔具控制器具有以下優點1、潔具原設定的感應距離不會受電池電壓高低的影響，穩定性好。
2、紅外接收管V11不再採用脈衝電源，而是採用高品質的不間斷電源，增強了硬體的抗幹擾性，減輕了CPU處理幹擾信號的負擔，降低了系統功耗。
3、信號放大電路採用了開環比較的數字放大電路，提高了電路靈敏度，同時增加了由V13、R15和C7組成的快速充電電路，對前極放大信號進行展寬，便於CPU對有效信號進行確認。
本控制器可用於紅外感應水龍頭、自動小便衝洗器、自動大便衝洗器、紅外感應沐浴器等潔具中。
圖1是原有紅外感應潔具控制器中的紅外感應電路部分的電路原理圖圖2是本紅外感應潔具控制器的電路框圖；圖3是本紅外感應潔具控制器的電路原理圖；圖4是本紅外感應潔具控制器中紅外感應電路的電路原理圖；圖5是本紅外感應潔具控制器中信號放大電路的電路原理圖。
具體實施方式
參見圖2，紅外感應潔具控制器，包括CPU控制模塊、分別由CPU控制模塊控制的紅外線發射電路、紅外線接收電路、信號放大電路、電源管理電路、驅動電路、電池電壓監控電路和報警電路。其工作原理是通過CPU控制模塊向紅外線發射電路發出控制脈衝，使其向外界產生瞬態紅外線光束，當光束前方有遮擋物體時，既產生反射，此時紅外線接收電路將有感應信號產生，信號經信號放大電路放大後，由CPU控制模塊進行處理，最後由CPU控制模塊將信號發給潔具的閥體驅動電路，控制水閥的開、閉，實現感應潔具的自動用水功能。另外，在水閥工作的同時，由電池電壓監控電路檢測電池電量，對電壓進行採樣，將數據傳輸至CPU控制模塊，如果電池電壓過低，CPU控制模塊對報警電路發出信號，報警電路通過指示燈閃爍報警，以告示用戶更換電池。同時，為了降低控制器功耗，需要對放大電路的電源進行監管。
結合圖3和圖4，本控制器的紅外感應部分的具體電路實現如下它由開關二級管V1和穩壓集成電路V2串聯組成系統電源，V2的輸出並聯接有電阻R10和開關二極體V11，R10與電容C4形成充電迴路給PNP三極體V9提供電源；V11與電容C5形成充電迴路，連接紅外接收管V12的負極，給它提供不間斷電源；V12的正極並聯接有電阻R12和電容C6，R12接地，C6輸出感應信號給信號放大電路；電阻R9、R11與NPN三極體V8形成開關電路，控制V9通斷；V9的集電極串聯有紅外發射管V10A和V10B到地，由V10A和V10B向外發射紅外光束。
本控制器的信號放大電路參見圖3和圖5，由前級紅外感應電路中C6輸出的感應信號直接進入運算放大器E1的5腳，同時第5腳連有R13到地，第6腳連有R14到地，運算放大器E1的第7腳接到開關二極體V13的正極；V13的負極並聯接有電阻R15、電容C7和運算放大器E1的第3腳，R15和C7的另一端接地，運算放大器E1的第2腳也通過R16接地，第1腳接到電阻R17上；R17、R18和PNP三極體V14組成信號反向電路，放大後的感應信號由V14的集電極輸出。
權利要求1.紅外感應潔具控制器，包括CPU控制模塊和分別由CPU控制模塊控制的紅外感應電路、信號放大電路、電源管理電路、驅動電路、電池電壓監控電路和報警電路，其特徵在於紅外感應電路由紅外發射電路、紅外接收電路構成，具體電路連接為由開關二級管V1和穩壓集成電路V2串聯組成系統電源，V2的輸出並聯接有電阻R10和開關二極體V11，R10與電容C4形成充電迴路接PNP三極體V9的發射極；V11與電容C5形成充電迴路接到紅外接收管V12的負極；V12的正極並聯接有電阻R12和電容C6，R12接地，C6輸出感應信號給信號放大電路；電阻R9、R11與NPN三極體V8形成開關電路，控制V9通斷；V9的集電極串聯有紅外發射管V10A和V10B到地。
2.根據權利要求1所述的紅外感應潔具控制器，其特徵在於信號放大電路的電路連接為由前級紅外感應電路中C6輸出的感應信號直接進入運算放大器E1的5腳，同時第5腳連有R13到地，第6腳連有R14到地，運算放大器E1的第7腳接到開關二極體V13的正極；V13的負極並聯接有電阻R15、電容C7和運算放大器E1的第3腳，R15和C7的另一端接地，運算放大器E1的第2腳也通過R16接地，第1腳接到電阻R17上；R17、R18和PNP三極體V14組成信號反向電路，放大後的感應信號由V14的集電極輸出。
專利摘要紅外感應潔具控制器，包括CPU控制模塊和分別由CPU控制模塊控制的紅外感應電路、信號放大電路、電源管理電路、驅動電路、電池電壓監控電路和報警電路，其中紅外感應電路去掉了原有電路中的穩壓管W1和電阻R4，新增加了開關二級管V1、V11和穩壓集成電路V2以及電容C5；紅外接收管V12的電源也由以往的脈衝電源改為由V2輸出並經V11和C5深度濾波後形成的不間斷電源，其優點是已設定好的感應距離不會隨電池電壓降低而改變，採用不間斷電源，增強控制器的抗幹擾性能。信號放大電路採用了開環比較的數字放大電路，提高了電路靈敏度，同時增加了由V13、R15和C7組成的快速充電電路，對前極放大信號進行展寬，便於CPU對有效信號進行確認。
文檔編號H03K17/94GK2569452SQ0227640
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月5日 優先權日2002年9月5日
發明者黎君 申請人:重慶隆順科技有限公司