专利名称：红外反射式自动水龙头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动水龙头。
现有的水龙头大都是手动的，即在洗涤物品时要接触水龙头开关，因此在医院及公共场所中极易被有害细菌污染，引起自身交叉感染，给人们的健康、工作造成许多不利的影响；其装备精度低、易漏水，造成浪费，而且寿命短。目前有许多自控节水器问世，有望在重要卫生场所取代普通水龙头，特别是公告号CN210241U的实用新型专利－－－超声动态反射式自控节水器。它是由超声波发射器和接收器及选频放大器、检波器、动态检测器、比较器、驱动器和电磁阀及整流稳压电源组成。超声动态反射式自控节水器利用超声反射原理，检测人体在探测区中的活动状态信号，经相应的控制电路控制电磁阀，实现水源通断，从而达到在洗涤物品时，防止有害细菌对洗涤物和该装置的污染。该装置特别实用于医疗系统，使用者只要象往常洗手或洗涤物品一样，将手伸到该装置的下方探测范围内，水就会自动流出。当洗涤物移开该位置时，水便停止流出，但是该装置对静态的洗涤物则无法冲洗，而且对开关电器－－－电焊机、砂轮机、冲击钻、日光灯、电冰箱、彩电遥控器、载重汽车、水泥搅拌机等大幅度的低频干扰或较长时间的高频干扰的抗干扰能力较差，该装置体积较大、重量重，不宜直接装在水管上。
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种改进的自动水龙头，它不但具有抗干扰能力强，既不受大幅度的低频干扰，也不受较长时间的高频干扰，洗涤物无论是动态的还是静态的，当它靠近本装置下方探测范围内(5－－12cm)，水龙头才自动有水流出，否则水龙头自动关断水流。而且还具有结构简单、体积小、重量轻，可直接装在供水管道上等优点。
本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。
本实用新型是由外壳、控制电路、红外反射式传感器、先导式电磁阀组成的。外壳是由前壳和后壳组成的，前壳和后壳通过螺钉连接，先导式电磁阀固定在后壳上，后壳底部有一出水口及一对透明窗口。控制电路固定在后壳中部、先导式电磁阀的前方。本实用新型控制电路、红外反射式传感器、先导式电磁阀置于外壳内部，电源线和先导式电磁阀的进水口露出外壳。如
图1所示为本实用新型的电路原理方框图，即红外反射式传感器与控制电路连接，红外反射式传感器是由红外发射、接收对管组成的，它们之间有一定的夹角及距离，适当调节其夹角及距离就能确定洗涤物与本装置的距离－－－洗涤范围，它置于后壳底部的透明窗口上。控制电路由发射振荡电路、接收放大电路、检波3τRC限幅电路、比较延时开机闭锁电路及电源电路组成的，且依次连接后与电源连接；接收放大电路是用于接收洗涤物反射信号，并对信号进行放大，该电路由两级三极管组成检波3τRC限幅电路是用于对放大信号进行检波，并抑制所有的干扰信号，检波3τRC限幅电路是由三个相互串接的RC回路组成的。比较延时开机闭锁电路是用于对所需信号进行比较尔后触发双向可控硅导通，使先导式电磁阀工作，比较延时开机闭锁电路由电压比较器和双向可控硅组成，振荡发射电路是用于驱动红外发射管产生固定频率的红外光，红外光照射在洗涤物上经反射，被接收管接收；它是由电子时基电路组成的。电源电路是一种阻容式降压电路，它是由电阻和电容组成的。上述电路的连接关系是红外反射式传感器中的红外发射管与振荡发射电路连接，光敏接收管与接收放大电路连接，接收放大电路经检波3τRC限幅网络与比较延时开机闭锁电路连接，先导式电磁阀中的线圈一端与比较延时开机闭锁电路连接，另一端经电源电路与振荡发射电路连接。本实用新型工作原理是将本实用新型与水管连接，并将电源插头插入电源插座后，通电通水，当红外接收管收到洗涤物反射的红外发射信号后，将光信号转换为电信号，通过接收放大电路，检波3τRC限幅电路后输出一个直流电平，该电平与比较器的基准电平比较，若超过基准电平就输出信号，触发双向可控硅导通，启动先导式电磁阀工作，达到自动出水的目的，当洗涤物离开洗涤范围时，红外接收管没有收到反射信号，检波3τRC限幅电路输出的直流电平低于比较器的基准电平，双向可控硅不通，先导式电磁阀不工作，处于关闭状态；从而达到在洗涤范围内有洗涤物时自动出水，反之自动断水的目的。
以下将通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
图2是本实用新型的主视图。
图3是图2的右视图。
图4是图2的仰视图。
图5是红外反射式传感器工作示意图。
图6是先导式电磁阀主视图。
图7是本实用新型的电路原理图。
图8是3τRC限幅电路原理图。
图2至图6中各符号的含义是1是后壳，2是电源线，3是螺钉，4是前壳，5是控制电路，6是螺钉，7是指示透窗，8是先导式电磁阀，9是螺钉，10是对接软管，11是出水腔，12是叶轮，13是红外反射式传感器，14是螺钉，15是透明窗，16是喷淋片，17是面板，18是光敏接收管，19是红外发射管，20－－－31是先导式电磁阀的主要部分，其符号的含义是20是线圈支架，21是线圈，22是紧固螺母，23是密封套，24是先导片，25是软密封膜片，26是阀体，27是螺钉，28是软封头，29是活动铁芯，30是复位弹簧，31是铁芯导套，A是出水腔，B是压力腔，C是进水腔，a是压力泄放孔，b压力先导孔。图7和图8的各符号的含义是Ⅰ是接收放大电路，Ⅱ是检波3τRC限幅电路，Ⅲ是比较延时开机闭锁电路，Ⅳ是振荡发射电路，Ⅴ是电源电路。
如图2至图6所示的本实用新型是由外壳1、4，先导式电磁阀8，红外反射式传感器13及控制电路5组成的，先导式电磁阀8通过螺钉6固定在后壳1内且在控制电路5的后方，其进水口C与水管连接，为了防溅，在其出水口A处连接一个防溅喷淋器，防溅喷淋器是由10、11、1216组成的。控制电路5通过螺钉9固定在后壳1上，红外反射式传感器13通过螺钉14固定在后壳1底部且透明窗口15的上方，先导式电磁阀8的下端连接一个防溅喷淋器10、11、12、16且在后壳1底部，出水口的上方。透明窗口15被嵌在后壳1底部的前方。面板17在前壳4的正中，其右上方有一指示透窗7，电源线2穿过后壳1的上方过孔与先导式电磁阀8和控制电路5相连，外壳是由前壳4和后壳1组成，通过螺钉3进行连接。红外反射式传感器13是由红外发射管19及光敏接收管18组成，为了收到人们常规洗涤要求即离水龙头5－－－12cm的信号目标设计成红外发射管19及光敏接收管18之间的最佳距离为6±1cm，发射线与接收线的最佳中心夹角为55°±5°，为防止来自水流的干扰，由中心夹角形成的平面与防溅喷淋器的喷淋片16边沿的最佳垂直距离为1±0.3cm；如图7所示的控制电路5是由接收放大电路Ⅰ、检波3τRC限幅电路Ⅱ、比较延时开关闭锁电路Ⅲ、振荡发射电路Ⅳ及电源电路Ⅴ组成的；接收放大电路Ⅰ是由电阻R1－－R4，R6，R7，电容C1－－C3，三极管V2，V3(9014)组成的，放大适宜本机的有效信号，对通带15KHz－－65KHz外其它信号有抑制作用；检波3τRC限幅电路Ⅱ是由电阻R5，R8，R9，电容C4－－C7，晶体管V4－－V6组成的，形成三个RC回路，且相互串接于电路中，如图8所示，3τRC限幅抗干扰网络原理如下取τ1为红外光电脉冲，即τ1＝R5C5脉冲较宽的干扰信号，由于充电在3τ1内就已完成，在散杂的脉冲信号中，长时间的干扰信号不会在C6上形成电荷积累。因此对脉冲较宽的干扰信号有抑制作用取τ2为5mS，这能减弱市电的干扰，由于市电干扰无处不在，无时不有若不采取措施，本新型实用就无法正常工作。由于τ2小于市电的周期，且市电干扰的一个脉冲在C6上的充电电荷能够在第二个脉冲到来之前及时泄放，因而虽然是周期性的，却不能在C6上形成积累，有效信号周期只有市电周期△的几百分之一，在一个市电周期内完成几百个充电过程，因而能在C6上形成积累电荷。取τ3远大于τ2，对开关接触不良等持续周期几十毫秒的放电高频干扰，它能在C6上形成较大的积累，由于这类干扰脉冲的持续时间小于τ3，所以干扰信号会向C7转移，但在未造成误触发之前，干扰已经停止。如上所述，构成τ3RC网络对持续几十毫秒的高频干扰脉冲有抑制作用，对于有效信号，放大后输出幅度小于1伏，经后面电路处理能使先导式电磁阀8开启通水，所以对于过大的电平信号应给予限幅，就能实现开启功能，而对于大于1.2伏干扰信号，经V6的限幅作用，起到削弱干扰的作用。以上3τRC限幅抗干扰电路的综合作用对于单个大幅度干扰脉冲或连续的市电干扰或持续几十毫秒的高频干扰都有良好的抑制作用。比较延时开机闭锁电路，由以LM339为核心，和电阻R10－－R13、电容C8、双向可控硅V14及先导式电磁阀XJD－－2组成的，它主要分析比较来自检波3τRC限幅网络输出的直流电平；该电平与比较器LM339的基准电平比较，若超过基准电平，就输出触发可控硅V14导通的信号，双向可控硅V14导通启动先导式电磁阀8工作，达到自动供水的目的；振荡发射电路Ⅳ是由电阻R14－－R16，电容C10－－C12，晶体管V7、V9(LED)及时基集成电路N1(NE555)组成的，它是以时基电路NE555为核心发出脉宽10uS的红外脉冲，截止时间90uS，实现发射电流100mA，平均静态电流10mA，实现红外线发射功能电源电路Ⅴ是由电阻R17－－R20，电容C13－－C15及晶体管V10－－V13和电源线2组成的。其工作方法是电源由C14降压，经整流后提供稳压电源，R20为限流电阻，将流过电容的电流峰值限定在整流管V10、V13许可的范围内，当电容C14万一击穿时，R20烧毁，避免其它事故的发生，也起到保险丝的作用，通过V11的电流在C13上充电经V10稳压作用，提供电路的正压6.1V，经R17、R18分压成3.1V的电源作电源电路的基准电压，通过V12的电流在C15上充电形成负压，经V13稳压成－6.1V，供电路使用。本实用新型的工作原理是将先导式电磁阀8的进水口C接在水管上，接通电源，将洗涤物置于本装置的下方－－适应人机工程学原理要求的洗涤范围内，即5－－12cm，此时红外发射管V9(PH303)发出的红外光照射在洗涤物上，被洗涤物反射，当其反射光被光敏接收管V1(PH302)接收后，经接收放大电路Ⅰ中的两级三极管V2，V3，将接收信号进行放大并输出到晶体管V4，V5进行检波，检波通过的信号，经3τRC限幅电路Ⅱ处理掉干扰信号后输出低频信号，该低频信号与比较器N2(LM339)中的基准电平比较，当该电平超过基准电平，就输出信号，触发双向可控硅V14导通，启动先导式电磁阀(XJD－2)工作。先导式电磁阀的工作原理是当线圈21不通电时，活动铁芯29在复位弹簧30和自重的作用下，先导片24的中心孔a被活动铁芯29中软封头28密封，使得由先导片24的先导孔b进入B腔的水无法外泄，由于软膜片25和先导片24上下两面的有效承压面积不同，因而形成压力差，B腔内压力大于C腔的压力，致使软膜片25能紧紧地压在阀体26上，此时先导式电磁阀8呈封闭状态。当线圈21得电后，活动铁芯29被吸引，先导片24上的中心孔a不再被密封，B腔的水便流经先导片24的中心孔a至阀体26的出水口，接通低压腔A，由于中心孔a的流量远大于先导孔b的流量，水通过先导孔b时产生足够大的压降，B腔的压力急剧下降，使C腔的压强与出水口A腔压强相同，软膜片25鼓起，阀门启开则水流导通；由此可见先导式电磁阀8切换效率高，通流能力大，而且接管方便。为了防止使用中水流喷溅造成细菌病毒污染，在先导式电磁阀8的下方连接一个防溅喷淋器，防溅喷淋器是根据水位压差原理设计的，叶轮12的斜叶面能形成水位压差，水流经对接软管10到出水腔11时，叶轮12由于压差而转动，切断了有冲力的流体，同时部分水压转化为推动叶轮12旋转的动力，使流出的水失去冲力，达到防溅的目的，喷淋片16起到常规淋水冲洗的效果，能让使用者感到自然舒适。
权利要求1.一种自动水龙头，它是由外壳、控制电路及先导式电磁阀组成的，外壳是由前后壳组成的，控制电路固定在后壳中部，光导式电磁阀固定在后壳中部，且在控制电路的后面。控制电路中有一接收放大电路，振荡发射电路，检波电路，比较延时开机闭锁电路；电源电路，其特征是一红外反射式传感器，它是由红外发射管PH303和光敏接收管PH302组成的。它们之间有一定的距离和夹角，红外发射管PH303与振荡发射电路连接，光敏接收管PH302与接收放大电路连接；在检波电路中有一3τ限幅网络与之连接，它是由3个相互串接的RC回路组成的。
2.根据权利要求1所述的自动水龙头，其特征是红外反射式传感器13中的红外发射管PH303和光敏接收管PH302之间的距离为6±1cm，发射线与接收线中心夹角为55°±5°。
3.根据权利要求1所述的自动水龙头，其特征是3τRC限幅网络中，红外发射脉冲宽度等于τ1，也等于R5C5，τ2等于R8C6(τ2＝5±2mS)，τ3等于R9C7，τ3远大于τ2，V6起限幅作用。
4.根据权利要求1所述的自动水龙头，其特征是先导式电磁阀8出水口连接有一个防溅喷淋器。
5.根据权利要求1、2、4、所述的自动水龙头，其特征是红外反射式传感器13在防溅喷淋器 前方，其中心平面与防溅喷淋器 边缘的垂直距离为1±0.3cm。
专利摘要本实用新型公开一种红外反射式自动水龙头，它是由红外反射式传感器、控制电路、先导式电磁阀、防溅喷淋器装在外壳内部而组成的，它是利用红外反射式传感器实现光电转换，通过放大器放大目标信号，经过3τ限幅网络输出信号的直流电平，进入电压比较器进行处理，当收到相应的信号，开机闭锁电路触发电磁阀工作，使水龙头自动出水。本实用新型抗干扰能力强，而且具有结构简单、体积小、重量轻、安装方便等优点。
文档编号F16K31/06GK2141006SQ92228620
公开日1993年8月25日 申请日期1992年7月30日 优先权日1992年7月30日
发明者江敬忠, 郑风, 施德伟, 黄志伟 申请人:福建榕燕电子实业公司