专利名称：全自动红外感应来水阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制管路终端液体流出、特别是利用红外感应自动控制管路终端液体流出的阀门。
众所周知，用手操作装有密封塞的阀杆在阀体内上下移动的传统式水龙头，使用中易于携带病菌、交叉感染、极不卫生。为了解决这个问题，各种能在设定时间内放出给定量用水即时自闭的触动式水龙头(或阀门)相继问世；该类结构尽管在用水后不触碰水龙头，但是用水时间受到限制，不能随意地延长或缩短，使用不够方便。为此我国专利CN86204768U提供了一种当人体接近感应板后使桥式整流电路失去平衡输出直流电流，信号经三极常规的放大电路后使继电器导通、进而使电磁铁处于供水工作状态的人体感应式自动水龙头；该结构手伸水来、手收水停，具有结构简单、使用方便、价格低廉的优点；但是还存在电桥调整难度大、工作可靠性受环境因素影响、故障率偏高的不足，因此响应速度差、控制精度低。基于红外线传感具有作用距离远、响应速度快、精度高、寿命长的特性，目前国内外都在竞相研制和开发红外感应的全自动水龙头。美国太平洋生物系统公司目前开发的Insta－Clens牌洗手机(售价为1750美元)、Meai－Clens牌洗手机(售价为2950美元)和高档的Stat－Scrub牌洗手机(售价为19500美元)，配有杀菌装置，技术复杂、价格昂贵，制造难度大，维修困难。台湾永逸工业股份有限公司在近年也开发出AF型单管和双管系列红外感应自动水龙头新产品，试用表明，该种结构与传统结构比较，省时53％以上、节水57％、可减少水费50％；该公司以国际价格的50％(即人民币232.5元到291.4元的售价)向我国提供，其价格仍然较高。我国专利CN88201967提出了一种反射式红外控制洗手装置，采用直流电机拖动一个机械减速装置，从而驱动机械水阀的阀芯产生一个角位移实现水阀的启、闭控制，结构复杂、加工困难，造成制造成本偏高与机械故障难以避免的弱点；又由于采用常规的信号放大电路，因此还存在自然光对光敏三极管工作点的影响、环境条件及其背景物对工作可靠性的影响的不足。
本实用新型的目的是要提供一种结构紧凑、价格低廉、响应速度快、控制精度高、使用维修方便、抗光干扰的性能特别好的改进型全自动红外感应来水阀。
其解决方案是该阀门由反射式红外传感器、信号变换控制电路和执行电路通过组装于阀盒内而构成，上述反射式红外传感器通过接受管接收发射管发射的经调制脉冲发生器调制的电脉冲信号而形成；信号变换控制电路通过调制脉冲发生器、滤波放大器、选通放大抗干扰网络、放大整流抗干扰网络和施密特触发器而组成；执行电路通过续流二极管、直流继电器和电磁阀而组成。
按照上述方案制造的全自动红外感应来水阀，由于采用的是脉冲调制与选通放大的电子技术，所以抗光干扰的性能特别强，对检测信号的响应不但速度快、而且特别准确可靠；同时由于采用了数字集成电路、并焊装在一块电路板上，所以结构紧凑简单，价格仅是前述AF型红外感应全自动水龙头的20％；另外在电压波动±15％、温度保持0～60℃、相对湿度在98％的上述条件下，作用距离仍可保持在0～30cm的范围并可靠工作。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是本实用新型提出的全自动红外感应来水阀的工作原理框图。
图2是该全自动红外感应来水阀的电路图。
图3是该全自动红外感应来水阀的结构剖视图。
如
图1所示，经调制脉冲发生器(3)调制的、频率为1KHZ、占空比为120的电脉冲信号，经反射式红外传感器(1)的发射管发射，当有手或物的被检测信号(9)进入作用范围时，接收管接收发射管发射的经调制脉冲发生器(3)调制的脉冲信号，并送入信号变换控制电路(2)的第一级滤波放大器(4)。电脉冲信号经滤波放大后进入第二级的脉逖⊥ǚ糯罂垢扇磐纾 )，滤去干扰的电脉冲信号后进行第二级的放大。放大后的电脉冲信号送入第三级的放大整流抗干扰网络(6)进一步放大、倒相和检波，最后输给施密特触发器(7)一个触发直流电平，使施密特触发器(7)的输出状态改变，从而推动推动执行电路(8)中的直流继电器的常开触点接通电磁阀而实现整个自动来水的全过程。
通过图2可以看出，调制脉冲发生器(3)是以NE555的时基数字集成电路IC1为核心的电路。在电路接通电源时，由于电容C1尚未来得及充电，故IC1的②脚处于零电平，导制IC1的③脚为高电平，接着电源经电阻R1R2向电容C1充电，直至IC1的③脚变为低电平，电容C1经电阻R2再经IC1的⑦脚放电，其IC1的③脚则又从低电平变为高电平，电容C1再次被充电，周而复始，形成振荡。其中，IC1的④脚为置位端，保证电路正常工作而不致悬空；电容C2则滤去IC1的⑤脚的干扰性信号，电容C3则滤去发射脉冲在工作电压上的干扰。二极管D1与限流电阻R3则限制反射式红外传感器(1)发射管HG的工作电流；接收管DU在接收被检测的手或物反射来的红外线脉冲信号，偏置电阻R4给接收管DU一个直流的正常工作状态。滤波放大电路(4)是由三极管BG1、电容C4C7和电阻R5R6R7R8组成。由反射式红外传感器(1)的接受管DU接收并调解成的电脉冲信号，经电容C4滤去其低频的干扰信号，并送至三极管BG1的基极放大，为了不让交流信号反馈到BG1的基极，所设置的电容C7将交流信号旁路掉，其中的电阻R5R6R7R8为三极管BG1设置了一个合适的静态工作点。选通放大抗干扰网络(5)是由三极管BG2、钳位二极管D2D3D4、稳压二极管DW1、电位器W1、电容C6和电阻R9R11R12R13R19所组成。由于二极管D4的正极接稳压点，则当电位器W1调在上端时，耦合电容C5将电脉冲信号送至三极管BG2的基极，当调制的电脉冲信号为高电平时，发射管HG截止，同时二极管D1导通，经电阻R12R19分压，三极管BG2截止，此时的外界环境干扰光即使窜入接受管DU，也通不过三极管BG2，又由于二极管D2的隔离作用，电压也不会给稳压点带来影响；当调制的电脉冲信号为低电平时，发射管HG导通，并向外界幅射红外线脉冲信号，此时三极管BG2不导通。假如这时红外线脉冲信号被物体反射后由接收管接收，在三极管BG1的集电极输出的电脉冲信号幅度大于开门阀值电压时，三极管BG2放大这一电脉冲信号并驱动三极管BG3。该开门阀值电压可以抑制小于该电压值的干扰电脉冲信号。三极管BG2只有在同步脉冲为低电平时才开门，其时间仅占1／20周期。由于开门阀值与同步选通的作用，使得电路的抗干扰性能特别强。其中，电容C6使电源滤波，二极管D4、电阻R9和电位器W1为三极管BG2的基极提供了一个可调的直流偏置电压，电阻R13为第二级的选通提供一个正常工作的电压，稳压二极管DW1则将降压后的电压稳定以保证选通网络抗干扰的效果。放大整流抗干扰网络(6)是通过三极管BG3、二极管D5D6、电阻R10、电容C8C9C11形成的倍压整流电路和电阻R14R15、电容C11形成的积分电路共同组成。三极管BG3的工作点调得较低，基本上处于工作的开关状态。倍压整流电路将三极管BG3输出的正脉冲整流为直流电平，只有当被检测信号(9)在作用距离内而反射红外线脉冲时，直流电平才会上升到需要值而使NE555的时基数字集成电路IC2翻转，并消除瞬间的干扰，电阻R15在被检测信号(9)消失后，迫使电容C11放电，使直流电平下降，让IC2再次翻转。其中电阻R10R14为三极管BG3设置了一个合适的静态工作点；电容C8将三极管BG2输出的电脉冲信号耦合到三极管CG3的基极，电阻R10在这里起加速的作用；电容C9将BG3输出的正脉冲信号耦合至整流二极管D5D6，整流二极管D5D6则将电脉冲信号进行整流。施密特触发器(7)是以NE555的时基数字集成电路IC2与电阻R17组成。其IC2的②脚与⑥脚并联着，⑤脚接电阻R17到地，④脚为置位端，接于高电平。电阻R17使施密特触发器(7)幸桓龈ǖ幕夭畹缪梗泵挥斜患觳庑藕牛 )时，IC2的③脚为高电平，当被检测信号(9)进入作用范围，直流电平上升，此时IC2的③脚翻转为低电平，施密特触发器(7)也保持为低电平；只有当直流电平小于回差电压时，IC2的③脚才返回到高电平。由于此特性，手或物的被检测信号(9)即使在小范围内晃动也不会影响输出状态。执行电路(8)的工作过程是在没有手或物的被检测信号(9)作用下，反射式红外传感器(1)不接收调制脉冲发生器(3)发射的电脉冲信号，整个信号变换控制电路(2)处于静止工作状态，IC2的③脚处于高电平，直流继电器J不吸合，接在管路终端的电磁阀XJC得不到50Hz、220伏的交流电而不动作供水；当有手或物的被检测信号(9)作用在反射式红外传感器(1)的检测范围时，整个信号变换控制电路(2)处于工作状态，IC2的③脚立即变为低电平，同时直流继电器J的常开触点吸合，使电磁阀XJC在通电的回路中得到50Hz、220伏的交流电而吸合阀芯、打开阀门，实现自动来水。其中的续流电阻D9促使直流继电器J在断电释放瞬间起速流状态。发光二极管LED1和LED2分别显示该阀的导通工作与截止等待的两种状态，电阻R18R20则对发光二极管LED1和LED2分别起限流作用。本阀的控制电路所需电压是通过50Hz、220伏的交流电经变压器B和桥式全波整流电路D8～D11输出直流脉冲电压，经电容C13滤波后输出直流电压的平均值，再经三端固定集成稳压器IC3稳压后，为控制电路提供正常的直流工作电压。电容C12是为了进一步减小纹波系数并防止控制电路中的脉冲发生器对电源的干扰。为本阀提供的上述50Hz、220伏的交流电也同时为电磁阀XLC直接提供工作电源。
图3反映了本全自动红外感应来水阀的内部相关结构与相互之间的配合现状。如图所示，阀盒(12)是用工程塑料原料注塑而成。其电子线路经锡焊安装于印刷电路板(11)，并通过紧固件固定在阀盒(12)内腔顶部位置。电磁阀XJC为全自动洗衣机专用全塑密封进水阀(18)，其进水口(16)连接有一个嵌固在阀盒(12)后壁下部的进水连接管(15)，在连接的相互端面装有防泄漏的橡胶密封圈(17)。电源输入线(14)穿过阀盒(12)上端的后壁处设有电源短路与过载时能起保护作用的螺旋式保险管座(13)。阀盒(12)正面配有两个红、绿色的发光二极管(10)，即电路中的二极管LED1和LED2，用于本来水阀的功能显示。反射式红外传感器(1)位于进水阀(18)的出水口与阀盒(12)正面的相间部位。
权利要求1.一种利用红外感应自动控制管路终端液体流出的来水阀，由反射式红外传感器、信号变换控制电路和执行电路通过组装于阀盒内而构成，其特征是反射式红外传感器(1)通过接收管DU接收发射管HG发射的经调制脉冲发生器(3)调制的电脉冲信号而形成；信号变换控制电路(2)通过调制脉冲发生器(3)、滤波放大器(4)、选通放大抗干扰网络(5)、放大整流抗干扰网络(6)和施密特触发器(7)而组成；执行电路(8)通过续流二极管D7、直流继电器J和电磁阀XJC而组成。
2.根据权利要求1所述的来水阀，其特征是调制脉冲发生器(3)是以NE555的时基数字集成电路IC1为核心的电路。
3.根据权利要求1所述的来水阀，其特征是滤波放大器(4)是由三极管BG1、电容C4C7和电阻R5R6R7R8组成。
4.根据权利要求1所述的来水阀，其特征是选通放大抗干扰网络(5)是由三极管BG2、钳位二极管D2D3D4、稳压二极管DW1、电位器W1、电容C6和电阻R9R11R12R13R19所组成。
5.根据权利要求1所述的来水阀，其特征是放大整流抗干扰网络(6)是通过三极管BG3、二极管D5D6、电阻R10、电容C8C9C11形成的倍压整流电路和电阻R14R15、电容C11形成的集分电路共同组成。
6.根据权利要求1所述的来水阀，其特征是施密特触发器(7)是以NE555的时基数字集成电路IC2与电阻R17组成。
7.根据权利要求1所述的来水阀，其特征是电磁阀XJC为全自动洗衣机专用全塑密封进水阀(18)，其进水口(16)连接有一个嵌固在阀盒(12)后壁下部的进水连接管(15)。
8.根据权利要求1、7所述的来水阀，其特征是电源输入线(14)穿过阀盒(12)上端的后壁处设有电源短路与过载时能起保护作用的螺旋式保险管座(13)。
9.根据权利要求1、7所述的来水阀，其特征是阀盒(12)正面配有两个红、绿色的发光二极管(10)。
专利摘要一种利用红外感应自动控制管路终端液体流出的全自动红外感应来水阀，结构紧凑、价格低廉；具有反射式红外传感器和通过调制脉冲发生器、选通放大抗干扰网络、放大整流抗干扰网络、施密特触发器组成的信号变换控制电路及执行电路；该阀的控制精度高、响应速度快、抗光干扰的性能特别强，在0～30cm范围连续可调。
文档编号F16K31/06GK2051700SQ8822053
公开日1990年1月24日 申请日期1988年12月16日 优先权日1988年12月16日
发明者王明忠, 曹国安 申请人:重庆马铁厂