自来水感应开关控制器的设计与制作 第2页
第一章 前言
概况：
自来水感应开关控制器采用红外线脉冲调制发射，经障碍物反射后由接收管接收控制的原理，以通用运算放大器LM324为核心的信号处理电路。设计一个自动自来水开关控制电路。该电路能够在人们需要用水的时候，比如当手靠近自来水龙头时，通过感应装置，自动打开自来水开关，当手离开自来水龙头时，自动关断开关，起到既能避免交叉感染，又能节约用水的目的，卫生、安全、可靠，体现出现代生活的高质量。
本设计中，通过以廉价的四运算放大器LM324为核心的信号处理电路，滤除干扰，取出有用信号，启动自来水龙头电磁阀，打开自来水。电路中，为了减少干扰，提高接收灵敏度，技术上采用红外脉冲调制发射，交流（脉冲）接收放大，抗干扰双阀值比较，快充慢放检波，防抖驱动，状态显示等电路，以取得设计所需的效果。
应用：
红外线感应技术现在广泛应用于各行各业，如：办公楼自动门、楼道自动照明灯、红外线自动感应洁具，各类电器无线遥控器，各类防盗报警器等。
LM324作为通用运算放大器，能够运用于许多电路：如反相/同相交/直流放大器，有源带通滤波器，比较器，单稳态触发器，施密特触发器，各类振荡器等等。LM324还有一个其他运算放大器不具备的特点，它的输入电平与输出电平都能达到真正意义上的“地”，因此能方便地与数字逻辑电路及各类驱动器接口。
国内外研究现状：
国内目前已有类似产品。本设计在现有产品的基础上，采用集成电路控制，进一步优化设计，简化电路，降低成本，使之更为可靠、安全，提高产品市场竞争力。
第二章 LM 324的原理
基础描述：
LM 324 是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外型如图1所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源公用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图2所示的符号来表示，其中“Vi+”、
“Vi-”分别为同相、反相信号输入端，“V+”，“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端，两个信号输入端中，Vi-：反相输入端，表示运放输出端“Vo”的信号与该输入端的相位相反；Vi+：同相输入端，表示运放输出端“Vo”的信号与该输入端的相位相同。
图1 图2
LM 324 独特特性
1、在线性模式下输入共模电压范围可以到达“地”，并且输出电压也可以到达“地”，因此可以使用单电源供电。
2、为单位增益所设的内部频率补偿。
3、直流电压增益达100 dB。
4、宽的带宽 ( 单位增益)：1兆赫兹。（温度补偿）
5、宽电源范围：单电源供给：3V~32V
双电源供给：+/-1.5V~+/-16V。
6、低电源消耗，每只运放：700uA供电。
7、低输入偏压电流：45 nA(温度偿还)。
8、低输入补偿电压：2 mV 和补偿电流：5 nA。
9、输入共模电压范围包括地线。
10、差动输入电压范围相同于电源电压。
11、大的输出电压摆幅：从0V 到V+ - 1.5V。
优点：
1、允许单电源供电。
2、4个内补偿运算放大器在一个封装中。
3、输出电压摆幅可达地线。
4、与所有逻辑形式兼容。
5、消耗功率适用于电池操作。
封装图：
内部电路图：
绝对最大额定值：
供应电压V+ 32V
差额输入电压 32V
输入电压 -0.3V 到 +32V
输入电流 50mA
力量散逸：
双式直插式封装 1130 mW
洞双式直插式封装 1260 mW
操作温度范围： 0°C - +70°C
保存温度范围： -65°C to +150°C