浅析感应式自动水龙头

浅析感应式自动水龙头

李能昌

宁波埃美柯铜阀门有限公司浙江省315202

摘要：随着人们生活水平不断提高，节能环保意识也在不断提升。目前很多人在日常生活中会存在忘记关水龙头的情况，进而导致水资源的浪费。针对这一情况，研究人员设计出一种感应自动水龙头，这种科技产品在节能建筑中有着巨大的应用价值，能够有效减少能耗，节约水资源。当然，这种水龙头也存在一定的缺陷与不足，需要针对这些不足与缺陷展开深入的研究，并提出有效的改进措施，使问题得到解决，并在建筑节能领域中得到更加充分的应用与发挥。因此本文主要就感应式自动水龙头进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。

关键词：感应式自动水龙头；设计；应用；

1感应式自动水龙头的工作原理

自动水龙头主要由变压电路、红外收发电路模块、单片机控制电路、固态继电器、电磁阀控制水龙头等部分组成。220VAC经由变压器降压，变为16VAC和15VAC,再由整流、滤波、稳压变为16VDC和15VDC，16VDC通过三端稳压集成模块S7805输出5VDC分别为单片机和红外收发模块供电，15VDC通过继电器为电磁水阀供电。开机运行后红外收发管在有物体阻挡后给单片机一个信号，单片机控制继电器吸合从而控制水龙头的打开和闭合。新增一个机械手柄，在没有电的情况下，开关水龙头，从而拓宽了水龙头的适用范围。

2感应式自动水龙头系统设计原则

2.1低负荷使用原则

在设计过程中，尽量减少水龙头使用者无谓的动作，是设计者应当考虑的重要原则。任何产品的设计都要站在使用者的生理和心理角度去考虑，让使用者感到高效、舒适，能以一种自然的状态使用产品，充分体现设计的人性化。具体包括：

（1）减少使用者的重复动作次数；

（2）减少使用者持续性体力负荷；

（3）根据使用者条件的不同确保使用者处于自然装填。这样的设计对所有人来说都是有益的。因此设计师应秉承这种设计理念，认真思考设计问题。如：掀压式的龙头比螺旋式的更加省力，更有利于弱势群体和大众的使用等。

2.2经济耐用原则

（1）使用的耐久性设计，良好的产品性能是购买者安心、贴心使用的保障，水龙头作为人们日常所需的用品，应尽量避免由于零件引起的故障的可能性，确保产品经久耐用，设计时力求简约化，并满足人们长时间使用的需求。

（2）低成本设计。水龙头产品设计应符合通用设计理念，主要体现在产品的使用公平性和价格公平性。如果设计成本较高，就会造成产品的市场面较窄，甚至成为富人的专属，难以实现水龙头产品大规模生产的经济效益。尤其是在人们日益追求生活品质的年代，水龙头产品也趋向于智能化，这就能要求设计师要注重简单质朴的设计，华而不实的产品最终会被淘汰，而且也不利于资源节约型、环境友好型社会的建设。

2.3增进节水意识

水资源的日益匮乏是我国面临的长期困境，由此节约用水成为了当前刻不容缓的措施。水龙头产品的设计如果忽略了这一问题，不遵循这一标准，就不会被人们所接受。并且水龙头作为重要的节水器具，启发大众的节水意识，让使用者在使用过程中无意识的培养节水习惯，是设计师义不容辞的责任。如某感应水龙头一次性只出一公升的水，足够一个人快速洗一次手，相比较普通水龙头每次可节约将近六公升的水，极大的提高了人们节水意识。

2.4系统硬件设计

红外线感应自动水龙头系统的硬件设计涉及到的模块比较多，主要有单片机主控、路径信息采集模块、电源模块、接口扩展模块以及舵机等等。具体硬件设计图，如图2所示。单片机型号采用STC12C5608AD系列，这类芯片的应用较为广泛，并且具有相对简单的编程，成本相对低廉，具有较好的经济性。

33电路设计

3.1变压电路

首先采用T型铁将220V交流降压为15V和16V交流，匝数比为44：3和55：4；然后采用二极管桥式整流，最后再用电容滤波，得到稳定的直流电。

3.2红外收发模块

采用一体化的红外发射、接收模块，它的内部包含红外发射电路、接收电路以及信号放大与处理电路。平时信号线输出高电平，通过发射出一定频率的红外线，以非接触的形式如果碰到前方一定范围的物体反射时，接收电路接收到反射回来的红外线并进行放大等处理后，信号线输出低电平。模块附设电源指示灯和信号指示灯，通电后电源指示灯点亮，当有物体进入感应范围时，信号指示灯点亮。感应范围在2~30cm，工作电压在3.5~7V。具有使用范围广，工作稳定可靠的优点，可广泛用于各类自动控制装置中。

3.3电磁继电器控制电路

电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。可以利用低电压、弱电流电路的通断，来间接控制高电压、强电流电路通断。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。由于射随的输入阻抗很高，就可以用单片机输出的小电流来控制继电器，得到满意的结果。当单片机P0.1口输出一个高电平时，就会带动电磁铁工作，使衔铁与常开触点接触接触，从而打开电磁阀水龙头。当单片机P0.1口输出一个低电平时，电磁铁停止工作，衔铁跳至常闭触点，关闭水龙头。实现了用低电压、弱电流控制高电压、强电流的目的。

3.4电磁阀水龙头

采用CJV23-C12A1型LC12V常闭型电磁阀，流量孔径在2mm以内，压力在0~1.0MPa，流体温度在-5~80℃，扩大了使用范围，增强了使用期限。使用的12V电源一方面可以节约能源，更重要的是对人体安全提供了保障。由于电磁阀是磁感式器件，在闭合、断开瞬间会产生感生电动势，会对电路产生不必要的影响，因此，给电磁阀水龙头并接一个电容器，可以消除它对电路的副作用。

4安装注意事项

项将焊接好的电路板连同电源变压器T、电磁水阀等一起装人体积合适的绝缘密闭外壳内注意在盒面板为RL开出感光孔。改变RP2阻值,可调整光灵敏度,使其在有人接触时,灯控电路应起控,电灯应亮,否则应调整RP2,使其起控即可。红外发射管与接收管的安装,两管之间可间隔8-l0cm安装。安装时,应使两管中心线呈一定的夹角且应在50cm左右处相交,以保证发射光能被反射到接收管。接通电源后,在发射管与接收管的前面放置一块反射