專利名稱：紅外反射式自動水龍頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動水龍頭。
現(xiàn)有的水龍頭大都是手動的，即在洗滌物品時要接觸水龍頭開關(guān)，因此在醫(yī)院及公共場所中極易被有害細菌污染，引起自身交叉感染，給人們的健康、工作造成許多不利的影響；其裝備精度低、易漏水，造成浪費，而且壽命短。目前有許多自控節(jié)水器問世，有望在重要衛(wèi)生場所取代普通水龍頭，特別是公告號CN210241U的實用新型專利－－－超聲動態(tài)反射式自控節(jié)水器。它是由超聲波發(fā)射器和接收器及選頻放大器、檢波器、動態(tài)檢測器、比較器、驅(qū)動器和電磁閥及整流穩(wěn)壓電源組成。超聲動態(tài)反射式自控節(jié)水器利用超聲反射原理，檢測人體在探測區(qū)中的活動狀態(tài)信號，經(jīng)相應(yīng)的控制電路控制電磁閥，實現(xiàn)水源通斷，從而達到在洗滌物品時，防止有害細菌對洗滌物和該裝置的污染。該裝置特別實用于醫(yī)療系統(tǒng)，使用者只要象往常洗手或洗滌物品一樣，將手伸到該裝置的下方探測范圍內(nèi)，水就會自動流出。當(dāng)洗滌物移開該位置時，水便停止流出，但是該裝置對靜態(tài)的洗滌物則無法沖洗，而且對開關(guān)電器－－－電焊機、砂輪機、沖擊鉆、日光燈、電冰箱、彩電遙控器、載重汽車、水泥攪拌機等大幅度的低頻干擾或較長時間的高頻干擾的抗干擾能力較差，該裝置體積較大、重量重，不宜直接裝在水管上。
為了克服上述不足，本實用新型的目的是提供一種改進的自動水龍頭，它不但具有抗干擾能力強，既不受大幅度的低頻干擾，也不受較長時間的高頻干擾，洗滌物無論是動態(tài)的還是靜態(tài)的，當(dāng)它靠近本裝置下方探測范圍內(nèi)(5－－12cm)，水龍頭才自動有水流出，否則水龍頭自動關(guān)斷水流。而且還具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，可直接裝在供水管道上等優(yōu)點。
本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
本實用新型是由外殼、控制電路、紅外反射式傳感器、先導(dǎo)式電磁閥組成的。外殼是由前殼和后殼組成的，前殼和后殼通過螺釘連接，先導(dǎo)式電磁閥固定在后殼上，后殼底部有一出水口及一對透明窗口?？刂齐娐饭潭ㄔ诤髿ぶ胁俊⑾葘?dǎo)式電磁閥的前方。本實用新型控制電路、紅外反射式傳感器、先導(dǎo)式電磁閥置于外殼內(nèi)部，電源線和先導(dǎo)式電磁閥的進水口露出外殼。如


圖1所示為本實用新型的電路原理方框圖，即紅外反射式傳感器與控制電路連接，紅外反射式傳感器是由紅外發(fā)射、接收對管組成的，它們之間有一定的夾角及距離，適當(dāng)調(diào)節(jié)其夾角及距離就能確定洗滌物與本裝置的距離－－－洗滌范圍，它置于后殼底部的透明窗口上?？刂齐娐酚砂l(fā)射振蕩電路、接收放大電路、檢波3τRC限幅電路、比較延時開機閉鎖電路及電源電路組成的，且依次連接后與電源連接；接收放大電路是用于接收洗滌物反射信號，并對信號進行放大，該電路由兩級三極管組成檢波3τRC限幅電路是用于對放大信號進行檢波，并抑制所有的干擾信號，檢波3τRC限幅電路是由三個相互串接的RC回路組成的。比較延時開機閉鎖電路是用于對所需信號進行比較爾后觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，使先導(dǎo)式電磁閥工作，比較延時開機閉鎖電路由電壓比較器和雙向可控硅組成，振蕩發(fā)射電路是用于驅(qū)動紅外發(fā)射管產(chǎn)生固定頻率的紅外光，紅外光照射在洗滌物上經(jīng)反射，被接收管接收；它是由電子時基電路組成的。電源電路是一種阻容式降壓電路，它是由電阻和電容組成的。上述電路的連接關(guān)系是紅外反射式傳感器中的紅外發(fā)射管與振蕩發(fā)射電路連接，光敏接收管與接收放大電路連接，接收放大電路經(jīng)檢波3τRC限幅網(wǎng)絡(luò)與比較延時開機閉鎖電路連接，先導(dǎo)式電磁閥中的線圈一端與比較延時開機閉鎖電路連接，另一端經(jīng)電源電路與振蕩發(fā)射電路連接。本實用新型工作原理是將本實用新型與水管連接，并將電源插頭插入電源插座后，通電通水，當(dāng)紅外接收管收到洗滌物反射的紅外發(fā)射信號后，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過接收放大電路，檢波3τRC限幅電路后輸出一個直流電平，該電平與比較器的基準(zhǔn)電平比較，若超過基準(zhǔn)電平就輸出信號，觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，啟動先導(dǎo)式電磁閥工作，達到自動出水的目的，當(dāng)洗滌物離開洗滌范圍時，紅外接收管沒有收到反射信號，檢波3τRC限幅電路輸出的直流電平低于比較器的基準(zhǔn)電平，雙向可控硅不通，先導(dǎo)式電磁閥不工作，處于關(guān)閉狀態(tài)；從而達到在洗滌范圍內(nèi)有洗滌物時自動出水，反之自動斷水的目的。
以下將通過具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
圖2是本實用新型的主視圖。
圖3是圖2的右視圖。
圖4是圖2的仰視圖。
圖5是紅外反射式傳感器工作示意圖。
圖6是先導(dǎo)式電磁閥主視圖。
圖7是本實用新型的電路原理圖。
圖8是3τRC限幅電路原理圖。
圖2至圖6中各符號的含義是1是后殼，2是電源線，3是螺釘，4是前殼，5是控制電路，6是螺釘，7是指示透窗，8是先導(dǎo)式電磁閥，9是螺釘，10是對接軟管，11是出水腔，12是葉輪，13是紅外反射式傳感器，14是螺釘，15是透明窗，16是噴淋片，17是面板，18是光敏接收管，19是紅外發(fā)射管，20－－－31是先導(dǎo)式電磁閥的主要部分，其符號的含義是20是線圈支架，21是線圈，22是緊固螺母，23是密封套，24是先導(dǎo)片，25是軟密封膜片，26是閥體，27是螺釘，28是軟封頭，29是活動鐵芯，30是復(fù)位彈簧，31是鐵芯導(dǎo)套，A是出水腔，B是壓力腔，C是進水腔，a是壓力泄放孔，b壓力先導(dǎo)孔。圖7和圖8的各符號的含義是Ⅰ是接收放大電路，Ⅱ是檢波3τRC限幅電路，Ⅲ是比較延時開機閉鎖電路，Ⅳ是振蕩發(fā)射電路，Ⅴ是電源電路。
如圖2至圖6所示的本實用新型是由外殼1、4，先導(dǎo)式電磁閥8，紅外反射式傳感器13及控制電路5組成的，先導(dǎo)式電磁閥8通過螺釘6固定在后殼1內(nèi)且在控制電路5的后方，其進水口C與水管連接，為了防濺，在其出水口A處連接一個防濺噴淋器，防濺噴淋器是由10、11、1216組成的?？刂齐娐?通過螺釘9固定在后殼1上，紅外反射式傳感器13通過螺釘14固定在后殼1底部且透明窗口15的上方，先導(dǎo)式電磁閥8的下端連接一個防濺噴淋器10、11、12、16且在后殼1底部，出水口的上方。透明窗口15被嵌在后殼1底部的前方。面板17在前殼4的正中，其右上方有一指示透窗7，電源線2穿過后殼1的上方過孔與先導(dǎo)式電磁閥8和控制電路5相連，外殼是由前殼4和后殼1組成，通過螺釘3進行連接。紅外反射式傳感器13是由紅外發(fā)射管19及光敏接收管18組成，為了收到人們常規(guī)洗滌要求即離水龍頭5－－－12cm的信號目標(biāo)設(shè)計成紅外發(fā)射管19及光敏接收管18之間的最佳距離為6±1cm，發(fā)射線與接收線的最佳中心夾角為55°±5°，為防止來自水流的干擾，由中心夾角形成的平面與防濺噴淋器的噴淋片16邊沿的最佳垂直距離為1±0.3cm；如圖7所示的控制電路5是由接收放大電路Ⅰ、檢波3τRC限幅電路Ⅱ、比較延時開關(guān)閉鎖電路Ⅲ、振蕩發(fā)射電路Ⅳ及電源電路Ⅴ組成的；接收放大電路Ⅰ是由電阻R1－－R4，R6，R7，電容C1－－C3，三極管V2，V3(9014)組成的，放大適宜本機的有效信號，對通帶15KHz－－65KHz外其它信號有抑制作用；檢波3τRC限幅電路Ⅱ是由電阻R5，R8，R9，電容C4－－C7，晶體管V4－－V6組成的，形成三個RC回路，且相互串接于電路中，如圖8所示，3τRC限幅抗干擾網(wǎng)絡(luò)原理如下取τ1為紅外光電脈沖，即τ1＝R5C5脈沖較寬的干擾信號，由于充電在3τ1內(nèi)就已完成，在散雜的脈沖信號中，長時間的干擾信號不會在C6上形成電荷積累。因此對脈沖較寬的干擾信號有抑制作用取τ2為5mS，這能減弱市電的干擾，由于市電干擾無處不在，無時不有若不采取措施，本新型實用就無法正常工作。由于τ2小于市電的周期，且市電干擾的一個脈沖在C6上的充電電荷能夠在第二個脈沖到來之前及時泄放，因而雖然是周期性的，卻不能在C6上形成積累，有效信號周期只有市電周期△的幾百分之一，在一個市電周期內(nèi)完成幾百個充電過程，因而能在C6上形成積累電荷。取τ3遠大于τ2，對開關(guān)接觸不良等持續(xù)周期幾十毫秒的放電高頻干擾，它能在C6上形成較大的積累，由于這類干擾脈沖的持續(xù)時間小于τ3，所以干擾信號會向C7轉(zhuǎn)移，但在未造成誤觸發(fā)之前，干擾已經(jīng)停止。如上所述，構(gòu)成τ3RC網(wǎng)絡(luò)對持續(xù)幾十毫秒的高頻干擾脈沖有抑制作用，對于有效信號，放大后輸出幅度小于1伏，經(jīng)后面電路處理能使先導(dǎo)式電磁閥8開啟通水，所以對于過大的電平信號應(yīng)給予限幅，就能實現(xiàn)開啟功能，而對于大于1.2伏干擾信號，經(jīng)V6的限幅作用，起到削弱干擾的作用。以上3τRC限幅抗干擾電路的綜合作用對于單個大幅度干擾脈沖或連續(xù)的市電干擾或持續(xù)幾十毫秒的高頻干擾都有良好的抑制作用。比較延時開機閉鎖電路，由以LM339為核心，和電阻R10－－R13、電容C8、雙向可控硅V14及先導(dǎo)式電磁閥XJD－－2組成的，它主要分析比較來自檢波3τRC限幅網(wǎng)絡(luò)輸出的直流電平；該電平與比較器LM339的基準(zhǔn)電平比較，若超過基準(zhǔn)電平，就輸出觸發(fā)可控硅V14導(dǎo)通的信號，雙向可控硅V14導(dǎo)通啟動先導(dǎo)式電磁閥8工作，達到自動供水的目的；振蕩發(fā)射電路Ⅳ是由電阻R14－－R16，電容C10－－C12，晶體管V7、V9(LED)及時基集成電路N1(NE555)組成的，它是以時基電路NE555為核心發(fā)出脈寬10uS的紅外脈沖，截止時間90uS，實現(xiàn)發(fā)射電流100mA，平均靜態(tài)電流10mA，實現(xiàn)紅外線發(fā)射功能電源電路Ⅴ是由電阻R17－－R20，電容C13－－C15及晶體管V10－－V13和電源線2組成的。其工作方法是電源由C14降壓，經(jīng)整流后提供穩(wěn)壓電源，R20為限流電阻，將流過電容的電流峰值限定在整流管V10、V13許可的范圍內(nèi)，當(dāng)電容C14萬一擊穿時，R20燒毀，避免其它事故的發(fā)生，也起到保險絲的作用，通過V11的電流在C13上充電經(jīng)V10穩(wěn)壓作用，提供電路的正壓6.1V，經(jīng)R17、R18分壓成3.1V的電源作電源電路的基準(zhǔn)電壓，通過V12的電流在C15上充電形成負壓，經(jīng)V13穩(wěn)壓成－6.1V，供電路使用。本實用新型的工作原理是將先導(dǎo)式電磁閥8的進水口C接在水管上，接通電源，將洗滌物置于本裝置的下方－－適應(yīng)人機工程學(xué)原理要求的洗滌范圍內(nèi)，即5－－12cm，此時紅外發(fā)射管V9(PH303)發(fā)出的紅外光照射在洗滌物上，被洗滌物反射，當(dāng)其反射光被光敏接收管V1(PH302)接收后，經(jīng)接收放大電路Ⅰ中的兩級三極管V2，V3，將接收信號進行放大并輸出到晶體管V4，V5進行檢波，檢波通過的信號，經(jīng)3τRC限幅電路Ⅱ處理掉干擾信號后輸出低頻信號，該低頻信號與比較器N2(LM339)中的基準(zhǔn)電平比較，當(dāng)該電平超過基準(zhǔn)電平，就輸出信號，觸發(fā)雙向可控硅V14導(dǎo)通，啟動先導(dǎo)式電磁閥(XJD－2)工作。先導(dǎo)式電磁閥的工作原理是當(dāng)線圈21不通電時，活動鐵芯29在復(fù)位彈簧30和自重的作用下，先導(dǎo)片24的中心孔a被活動鐵芯29中軟封頭28密封，使得由先導(dǎo)片24的先導(dǎo)孔b進入B腔的水無法外泄，由于軟膜片25和先導(dǎo)片24上下兩面的有效承壓面積不同，因而形成壓力差，B腔內(nèi)壓力大于C腔的壓力，致使軟膜片25能緊緊地壓在閥體26上，此時先導(dǎo)式電磁閥8呈封閉狀態(tài)。當(dāng)線圈21得電后，活動鐵芯29被吸引，先導(dǎo)片24上的中心孔a不再被密封，B腔的水便流經(jīng)先導(dǎo)片24的中心孔a至閥體26的出水口，接通低壓腔A，由于中心孔a的流量遠大于先導(dǎo)孔b的流量，水通過先導(dǎo)孔b時產(chǎn)生足夠大的壓降，B腔的壓力急劇下降，使C腔的壓強與出水口A腔壓強相同，軟膜片25鼓起，閥門啟開則水流導(dǎo)通；由此可見先導(dǎo)式電磁閥8切換效率高，通流能力大，而且接管方便。為了防止使用中水流噴濺造成細菌病毒污染，在先導(dǎo)式電磁閥8的下方連接一個防濺噴淋器，防濺噴淋器是根據(jù)水位壓差原理設(shè)計的，葉輪12的斜葉面能形成水位壓差，水流經(jīng)對接軟管10到出水腔11時，葉輪12由于壓差而轉(zhuǎn)動，切斷了有沖力的流體，同時部分水壓轉(zhuǎn)化為推動葉輪12旋轉(zhuǎn)的動力，使流出的水失去沖力，達到防濺的目的，噴淋片16起到常規(guī)淋水沖洗的效果，能讓使用者感到自然舒適。
權(quán)利要求1.一種自動水龍頭，它是由外殼、控制電路及先導(dǎo)式電磁閥組成的，外殼是由前后殼組成的，控制電路固定在后殼中部，光導(dǎo)式電磁閥固定在后殼中部，且在控制電路的后面。控制電路中有一接收放大電路，振蕩發(fā)射電路，檢波電路，比較延時開機閉鎖電路；電源電路，其特征是一紅外反射式傳感器，它是由紅外發(fā)射管PH303和光敏接收管PH302組成的。它們之間有一定的距離和夾角，紅外發(fā)射管PH303與振蕩發(fā)射電路連接，光敏接收管PH302與接收放大電路連接；在檢波電路中有一3τ限幅網(wǎng)絡(luò)與之連接，它是由3個相互串接的RC回路組成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動水龍頭，其特征是紅外反射式傳感器13中的紅外發(fā)射管PH303和光敏接收管PH302之間的距離為6±1cm，發(fā)射線與接收線中心夾角為55°±5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動水龍頭，其特征是3τRC限幅網(wǎng)絡(luò)中，紅外發(fā)射脈沖寬度等于τ1，也等于R5C5，τ2等于R8C6(τ2＝5±2mS)，τ3等于R9C7，τ3遠大于τ2，V6起限幅作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動水龍頭，其特征是先導(dǎo)式電磁閥8出水口連接有一個防濺噴淋器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、所述的自動水龍頭，其特征是紅外反射式傳感器13在防濺噴淋器 前方，其中心平面與防濺噴淋器 邊緣的垂直距離為1±0.3cm。
專利摘要本實用新型公開一種紅外反射式自動水龍頭，它是由紅外反射式傳感器、控制電路、先導(dǎo)式電磁閥、防濺噴淋器裝在外殼內(nèi)部而組成的，它是利用紅外反射式傳感器實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，通過放大器放大目標(biāo)信號，經(jīng)過3τ限幅網(wǎng)絡(luò)輸出信號的直流電平，進入電壓比較器進行處理，當(dāng)收到相應(yīng)的信號，開機閉鎖電路觸發(fā)電磁閥工作，使水龍頭自動出水。本實用新型抗干擾能力強，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝方便等優(yōu)點。
文檔編號F16K31/06GK2141006SQ92228620
公開日1993年8月25日 申請日期1992年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月30日
發(fā)明者江敬忠, 鄭風(fēng), 施德偉, 黃志偉 申請人:福建榕燕電子實業(yè)公司