红外感应自动出水水龙头的电路原理分析

红外感应自动出水的水龙头,生活中很常见:

可以用以下的电路方案实现,供电采用USB的5V:

只要手靠近“红外线靠近检测模块”,直流水泵就会开启供水:

其中这种直流水泵长这样:

当“红外线靠近检测模块”没被东西挡住时,其对外输出5V,三极管不导通,各点电压见下图:

当“红外线靠近检测模块”被东西挡住时,其对外输出0V,三极管导通,直流水泵获得电压开始供水,各点电压见下图:

其实就是用三极管做了一个5V电源的开关,好简单!

这里比较复杂的是“红外线靠近检测模块”里的电路,下面用另一款外观的模块来讲解:

换外观是因为在本文之前已经按上图外观的模块写过文章讲原理,这里直接搬过来就行。虽然外观不同,但原理是一样的。
上图实物对应的电路如下:

电路中的“红外对管”U2,包括红外发射管与红外接收管。红外发射管发射出红外线,红外接收管不断检测接收红外线。当障碍物距离较远,接收管接收到的红外线强度不足时,电路中的LED灯熄灭:

当障碍物距离较近,接收管接收到足够强度的红外线时,电路中的LED灯亮起,电路对外输出0V:

看电路原理图分析具体的原理:

红外对管U2的红外发射管对外发出红外线,红外接收管接收红外线。接收管与电阻R2串联,两者对+5V分压后,输给电压比较器U1的第3脚,即同相输入端IN1+。接收管接收到的红外线越多,其分压获得的电压越小,电阻R2分压获得的电压越多。

电压比较器U1的型号为LM393,内部有两个比较器。U1的第2脚接到电阻R3,调整R3,可以改变反向输入端IN1-的电压值,从而调整检测物体距离远近的阀值。
检测分为两种情况:
1、障碍物逐渐接近时,红外接收管接收到反射的红外线增多,U1第三脚IN1+的电压降低。当U1第3脚IN1+的电压小于U1第2脚IN1-的电压时,U1第1脚OUT1输出低电平,LED灯被点亮。
2、障碍物逐渐远离时,红外接收管接收到反射的红外线减少,U1第三脚IN1+的电压升高。当U1第3脚IN1+的电压大于U1第2脚IN1-的电压时,U1第1脚OUT1不输出低电平,LED灯熄灭。
电压比较器U1内部另一个比较器接成了电压跟随器,即第6脚IN2-与第7脚OUT2直接连在一起,第5脚IN2+也接到电阻R3。这个内部比较器实际上没有使用,为了电路系统的稳定,不能将其悬空不接,接成电压跟随器是比较好的做法。
至此,全部电路原理分析完毕。
本文仅是分析一种“红外感应自动出水水龙头”的电路原理,不代表市面上类似产品实际在使用的电路方案。