全自動紅外感應來水閥的製作方法

2023-12-02 20:59:56

專利名稱：全自動紅外感應來水閥的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動控制管路終端液體流出、特別是利用紅外感應自動控制管路終端液體流出的閥門。
眾所周知，用手操作裝有密封塞的閥杆在閥體內上下移動的傳統式水龍頭，使用中易於攜帶病菌、交叉感染、極不衛生。為了解決這個問題，各種能在設定時間內放出給定量用水即時自閉的觸動式水龍頭(或閥門)相繼問世；該類結構儘管在用水後不觸碰水龍頭，但是用水時間受到限制，不能隨意地延長或縮短，使用不夠方便。為此我國專利CN86204768U提供了一種當人體接近感應板後使橋式整流電路失去平衡輸出直流電流，信號經三極常規的放大電路後使繼電器導通、進而使電磁鐵處於供水工作狀態的人體感應式自動水龍頭；該結構手伸水來、手收水停，具有結構簡單、使用方便、價格低廉的優點；但是還存在電橋調整難度大、工作可靠性受環境因素影響、故障率偏高的不足，因此響應速度差、控制精度低。基於紅外線傳感具有作用距離遠、響應速度快、精度高、壽命長的特性，目前國內外都在競相研製和開發紅外感應的全自動水龍頭。美國太平洋生物系統公司目前開發的Insta－Clens牌洗手機(售價為1750美元)、Meai－Clens牌洗手機(售價為2950美元)和高檔的Stat－Scrub牌洗手機(售價為19500美元)，配有殺菌裝置，技術複雜、價格昂貴，製造難度大，維修困難。臺灣永逸工業股份有限公司在近年也開發出AF型單管和雙管系列紅外感應自動水龍頭新產品，試用表明，該種結構與傳統結構比較，省時53％以上、節水57％、可減少水費50％；該公司以國際價格的50％(即人民幣232.5元到291.4元的售價)向我國提供，其價格仍然較高。我國專利CN88201967提出了一種反射式紅外控制洗手裝置，採用直流電機拖動一個機械減速裝置，從而驅動機械水閥的閥芯產生一個角位移實現水閥的啟、閉控制，結構複雜、加工困難，造成製造成本偏高與機械故障難以避免的弱點；又由於採用常規的信號放大電路，因此還存在自然光對光敏三極體工作點的影響、環境條件及其背景物對工作可靠性的影響的不足。
本實用新型的目的是要提供一種結構緊湊、價格低廉、響應速度快、控制精度高、使用維修方便、抗光幹擾的性能特別好的改進型全自動紅外感應來水閥。
其解決方案是該閥門由反射式紅外傳感器、信號變換控制電路和執行電路通過組裝於閥盒內而構成，上述反射式紅外傳感器通過接受管接收發射管發射的經調製脈衝發生器調製的電脈衝信號而形成；信號變換控制電路通過調製脈衝發生器、濾波放大器、選通放大抗幹擾網絡、放大整流抗幹擾網絡和施密特觸發器而組成；執行電路通過續流二極體、直流繼電器和電磁閥而組成。
按照上述方案製造的全自動紅外感應來水閥，由於採用的是脈衝調製與選通放大的電子技術，所以抗光幹擾的性能特別強，對檢測信號的響應不但速度快、而且特別準確可靠；同時由於採用了數字集成電路、並焊裝在一塊電路板上，所以結構緊湊簡單，價格僅是前述AF型紅外感應全自動水龍頭的20％；另外在電壓波動±15％、溫度保持0～60℃、相對溼度在98％的上述條件下，作用距離仍可保持在0～30cm的範圍並可靠工作。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。


圖1是本實用新型提出的全自動紅外感應來水閥的工作原理框圖。
圖2是該全自動紅外感應來水閥的電路圖。
圖3是該全自動紅外感應來水閥的結構剖視圖。
如
圖1所示，經調製脈衝發生器(3)調製的、頻率為1KHZ、佔空比為120的電脈衝信號，經反射式紅外傳感器(1)的發射管發射，當有手或物的被檢測信號(9)進入作用範圍時，接收管接收發射管發射的經調製脈衝發生器(3)調製的脈衝信號，並送入信號變換控制電路(2)的第一級濾波放大器(4)。電脈衝信號經濾波放大後進入第二級的脈逖⊥ǚ糯罌垢扇磐紓 )，濾去幹擾的電脈衝信號後進行第二級的放大。放大後的電脈衝信號送入第三級的放大整流抗幹擾網絡(6)進一步放大、倒相和檢波，最後輸給施密特觸發器(7)一個觸發直流電平，使施密特觸發器(7)的輸出狀態改變，從而推動推動執行電路(8)中的直流繼電器的常開觸點接通電磁閥而實現整個自動來水的全過程。
通過圖2可以看出，調製脈衝發生器(3)是以NE555的時基數字集成電路IC1為核心的電路。在電路接通電源時，由於電容C1尚未來得及充電，故IC1的②腳處於零電平，導制IC1的③腳為高電平，接著電源經電阻R1R2向電容C1充電，直至IC1的③腳變為低電平，電容C1經電阻R2再經IC1的⑦腳放電，其IC1的③腳則又從低電平變為高電平，電容C1再次被充電，周而復始，形成振蕩。其中，IC1的④腳為置位端，保證電路正常工作而不致懸空；電容C2則濾去IC1的⑤腳的幹擾性信號，電容C3則濾去發射脈衝在工作電壓上的幹擾。二極體D1與限流電阻R3則限制反射式紅外傳感器(1)發射管HG的工作電流；接收管DU在接收被檢測的手或物反射來的紅外線脈衝信號，偏置電阻R4給接收管DU一個直流的正常工作狀態。濾波放大電路(4)是由三極體BG1、電容C4C7和電阻R5R6R7R8組成。由反射式紅外傳感器(1)的接受管DU接收並調解成的電脈衝信號，經電容C4濾去其低頻的幹擾信號，並送至三極體BG1的基極放大，為了不讓交流信號反饋到BG1的基極，所設置的電容C7將交流信號旁路掉，其中的電阻R5R6R7R8為三極體BG1設置了一個合適的靜態工作點。選通放大抗幹擾網絡(5)是由三極體BG2、鉗位二極體D2D3D4、穩壓二極體DW1、電位器W1、電容C6和電阻R9R11R12R13R19所組成。由於二極體D4的正極接穩壓點，則當電位器W1調在上端時，耦合電容C5將電脈衝信號送至三極體BG2的基極，當調製的電脈衝信號為高電平時，發射管HG截止，同時二極體D1導通，經電阻R12R19分壓，三極體BG2截止，此時的外界環境幹擾光即使竄入接受管DU，也通不過三極體BG2，又由於二極體D2的隔離作用，電壓也不會給穩壓點帶來影響；當調製的電脈衝信號為低電平時，發射管HG導通，並向外界幅射紅外線脈衝信號，此時三極體BG2不導通。假如這時紅外線脈衝信號被物體反射後由接收管接收，在三極體BG1的集電極輸出的電脈衝信號幅度大於開門閥值電壓時，三極體BG2放大這一電脈衝信號並驅動三極體BG3。該開門閥值電壓可以抑制小於該電壓值的幹擾電脈衝信號。三極體BG2隻有在同步脈衝為低電平時才開門，其時間僅佔1／20周期。由於開門閥值與同步選通的作用，使得電路的抗幹擾性能特別強。其中，電容C6使電源濾波，二極體D4、電阻R9和電位器W1為三極體BG2的基極提供了一個可調的直流偏置電壓，電阻R13為第二級的選通提供一個正常工作的電壓，穩壓二極體DW1則將降壓後的電壓穩定以保證選通網絡抗幹擾的效果。放大整流抗幹擾網絡(6)是通過三極體BG3、二極體D5D6、電阻R10、電容C8C9C11形成的倍壓整流電路和電阻R14R15、電容C11形成的積分電路共同組成。三極體BG3的工作點調得較低，基本上處於工作的開關狀態。倍壓整流電路將三極體BG3輸出的正脈衝整流為直流電平，只有當被檢測信號(9)在作用距離內而反射紅外線脈衝時，直流電平才會上升到需要值而使NE555的時基數字集成電路IC2翻轉，並消除瞬間的幹擾，電阻R15在被檢測信號(9)消失後，迫使電容C11放電，使直流電平下降，讓IC2再次翻轉。其中電阻R10R14為三極體BG3設置了一個合適的靜態工作點；電容C8將三極體BG2輸出的電脈衝信號耦合到三極體CG3的基極，電阻R10在這裡起加速的作用；電容C9將BG3輸出的正脈衝信號耦合至整流二極體D5D6，整流二極體D5D6則將電脈衝信號進行整流。施密特觸發器(7)是以NE555的時基數字集成電路IC2與電阻R17組成。其IC2的②腳與⑥腳並聯著，⑤腳接電阻R17到地，④腳為置位端，接於高電平。電阻R17使施密特觸發器(7)幸桓齦ǖ幕夭畹繆梗泵揮斜患觳廡藕牛 )時，IC2的③腳為高電平，當被檢測信號(9)進入作用範圍，直流電平上升，此時IC2的③腳翻轉為低電平，施密特觸發器(7)也保持為低電平；只有當直流電平小於回差電壓時，IC2的③腳才返回到高電平。由於此特性，手或物的被檢測信號(9)即使在小範圍內晃動也不會影響輸出狀態。執行電路(8)的工作過程是在沒有手或物的被檢測信號(9)作用下，反射式紅外傳感器(1)不接收調製脈衝發生器(3)發射的電脈衝信號，整個信號變換控制電路(2)處於靜止工作狀態，IC2的③腳處於高電平，直流繼電器J不吸合，接在管路終端的電磁閥XJC得不到50Hz、220伏的交流電而不動作供水；當有手或物的被檢測信號(9)作用在反射式紅外傳感器(1)的檢測範圍時，整個信號變換控制電路(2)處於工作狀態，IC2的③腳立即變為低電平，同時直流繼電器J的常開觸點吸合，使電磁閥XJC在通電的迴路中得到50Hz、220伏的交流電而吸合閥芯、打開閥門，實現自動來水。其中的續流電阻D9促使直流繼電器J在斷電釋放瞬間起速流狀態。發光二極體LED1和LED2分別顯示該閥的導通工作與截止等待的兩種狀態，電阻R18R20則對發光二極體LED1和LED2分別起限流作用。本閥的控制電路所需電壓是通過50Hz、220伏的交流電經變壓器B和橋式全波整流電路D8～D11輸出直流脈衝電壓，經電容C13濾波後輸出直流電壓的平均值，再經三端固定集成穩壓器IC3穩壓後，為控制電路提供正常的直流工作電壓。電容C12是為了進一步減小紋波係數並防止控制電路中的脈衝發生器對電源的幹擾。為本閥提供的上述50Hz、220伏的交流電也同時為電磁閥XLC直接提供工作電源。
圖3反映了本全自動紅外感應來水閥的內部相關結構與相互之間的配合現狀。如圖所示，閥盒(12)是用工程塑料原料注塑而成。其電子線路經錫焊安裝於印刷電路板(11)，並通過緊固件固定在閥盒(12)內腔頂部位置。電磁閥XJC為全自動洗衣機專用全塑密封進水閥(18)，其進水口(16)連接有一個嵌固在閥盒(12)後壁下部的進水連接管(15)，在連接的相互端面裝有防洩漏的橡膠密封圈(17)。電源輸入線(14)穿過閥盒(12)上端的後壁處設有電源短路與過載時能起保護作用的螺旋式保險管座(13)。閥盒(12)正面配有兩個紅、綠色的發光二極體(10)，即電路中的二極體LED1和LED2，用於本來水閥的功能顯示。反射式紅外傳感器(1)位於進水閥(18)的出水口與閥盒(12)正面的相間部位。
權利要求1.一種利用紅外感應自動控制管路終端液體流出的來水閥，由反射式紅外傳感器、信號變換控制電路和執行電路通過組裝於閥盒內而構成，其特徵是反射式紅外傳感器(1)通過接收管DU接收發射管HG發射的經調製脈衝發生器(3)調製的電脈衝信號而形成；信號變換控制電路(2)通過調製脈衝發生器(3)、濾波放大器(4)、選通放大抗幹擾網絡(5)、放大整流抗幹擾網絡(6)和施密特觸發器(7)而組成；執行電路(8)通過續流二極體D7、直流繼電器J和電磁閥XJC而組成。
2.根據權利要求1所述的來水閥，其特徵是調製脈衝發生器(3)是以NE555的時基數字集成電路IC1為核心的電路。
3.根據權利要求1所述的來水閥，其特徵是濾波放大器(4)是由三極體BG1、電容C4C7和電阻R5R6R7R8組成。
4.根據權利要求1所述的來水閥，其特徵是選通放大抗幹擾網絡(5)是由三極體BG2、鉗位二極體D2D3D4、穩壓二極體DW1、電位器W1、電容C6和電阻R9R11R12R13R19所組成。
5.根據權利要求1所述的來水閥，其特徵是放大整流抗幹擾網絡(6)是通過三極體BG3、二極體D5D6、電阻R10、電容C8C9C11形成的倍壓整流電路和電阻R14R15、電容C11形成的集分電路共同組成。
6.根據權利要求1所述的來水閥，其特徵是施密特觸發器(7)是以NE555的時基數字集成電路IC2與電阻R17組成。
7.根據權利要求1所述的來水閥，其特徵是電磁閥XJC為全自動洗衣機專用全塑密封進水閥(18)，其進水口(16)連接有一個嵌固在閥盒(12)後壁下部的進水連接管(15)。
8.根據權利要求1、7所述的來水閥，其特徵是電源輸入線(14)穿過閥盒(12)上端的後壁處設有電源短路與過載時能起保護作用的螺旋式保險管座(13)。
9.根據權利要求1、7所述的來水閥，其特徵是閥盒(12)正面配有兩個紅、綠色的發光二極體(10)。
專利摘要一種利用紅外感應自動控制管路終端液體流出的全自動紅外感應來水閥，結構緊湊、價格低廉；具有反射式紅外傳感器和通過調製脈衝發生器、選通放大抗幹擾網絡、放大整流抗幹擾網絡、施密特觸發器組成的信號變換控制電路及執行電路；該閥的控制精度高、響應速度快、抗光幹擾的性能特別強，在0～30cm範圍連續可調。
文檔編號F16K31/06GK2051700SQ8822053
公開日1990年1月24日 申請日期1988年12月16日 優先權日1988年12月16日
發明者王明忠, 曹國安 申請人:重慶馬鐵廠