噴泉式洗面盆的設(shè)計(jì)【說明書+SOLIDWORKS】

噴泉式洗面盆的設(shè)計(jì)【說明書+SOLIDWORKS】,說明書+SOLIDWORKS,噴泉式洗面盆的設(shè)計(jì)【說明書+SOLIDWORKS】,噴泉,面盆,設(shè)計(jì),說明書,仿單,solidworks 一、市場調(diào)查研究： 本文所介紹的噴水式洗臉盆的設(shè)計(jì)基于紅外線反射原理，由紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路、控制電路、電磁閥、電源等組成。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，其根據(jù)高矮自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)，繼電器動(dòng)作，控制水壓大小，再控制電磁閥得電吸合從而自動(dòng)打開水源；反之則自動(dòng)關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比，能夠提高水資源的使用效率。并且使用方便，且由于不需要用手接觸水龍頭，避免了病菌的傳播。該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡單實(shí)用，可以廣泛用于商場、學(xué)校、辦公大樓等人員密集場所。 二、設(shè)計(jì)方案： 基于以上對(duì)市場現(xiàn)有的噴水式的水龍頭性能分析，設(shè)計(jì)一款噴水式洗臉盆。 1、設(shè)計(jì)要求： 能快速根據(jù)不同人的身高要求噴出適當(dāng)高度的水柱，同時(shí)也能在人離開時(shí)后，迅速停止水流的流出，從而起到節(jié)約水源的作用。 2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ： 本產(chǎn)品由洗臉盆的結(jié)構(gòu)裝置、以及紅外線感應(yīng)的水龍頭，以及壓力開關(guān)以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。 3、洗臉盆外形設(shè)計(jì)如下圖： 反射式光電傳感器 反射式光電傳感器可以用來檢測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。此次設(shè)計(jì)的紅外線控制自動(dòng)水龍頭就運(yùn)用了它這個(gè)特點(diǎn)。光譜范圍，靈敏度，抗干擾能力，輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。這種光電傳感器的基本原理是，當(dāng)人或有物體接近時(shí)，反射了紅外光，光敏元件接收到光信號(hào)，從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，電磁閥作用，使水源打開。 紅外線控制自動(dòng)水龍頭的控制過程是：當(dāng)人或物體靠近自動(dòng)水龍頭時(shí)，紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外經(jīng)人和物體反射到紅外接收光電管。接收光電管接收到的反射光信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過后續(xù)電路進(jìn)一步放大、整形、譯碼，最后驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥動(dòng)作打開水源。根據(jù)人的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 3、 控制部分設(shè)計(jì)： 1、控制電路硬件設(shè)計(jì) 如圖1。主要由單片機(jī)控制芯片，熱釋紅外二極管，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電機(jī)電路，超聲波模塊等組成。 單片機(jī)是主要控制核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和各個(gè)部件運(yùn)作的管理。 熱釋紅外二極管主要用于判別是否是由人發(fā)出的紅外光，以此區(qū)分人與障礙物。 超聲波模塊主要用于測量人臉與臉盆底部的高度，將高度反饋給單片機(jī)后，單片機(jī)再?zèng)Q定噴水的高度。 水泵控制模塊主要是為方便單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)變。 圖1 2、控制動(dòng)作流程設(shè)計(jì) 如圖2。 圖2 3、控制流程軟件設(shè)計(jì) 預(yù)定義 如圖3。本段預(yù)定義了控制芯片庫，超聲波模塊，熱釋紅外探測器，DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換以及程序運(yùn)行一些中間變量和寄存器。 圖3 主程序 如圖4。本段是按照流程圖編寫。具體動(dòng)作參考流程圖。 圖4 超聲波讀取人臉位置 如圖5。對(duì)Trig進(jìn)行一個(gè)超過10us的高電平脈沖，等待Echo反饋一個(gè)高電平，當(dāng)電平時(shí)間處于10us-18ms之間時(shí)，為正常測距。當(dāng)電平時(shí)間為36ms時(shí)，為出現(xiàn)異常。反饋的高電平持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)測量距離關(guān)系為S=0.172*T（T單位為us,S單位為cm)。 圖5 初始化 如圖6。初始化主要的輸入引腳和需要使用的寄存器。 圖6 水泵控制 如圖7。通過數(shù)模轉(zhuǎn)換來控制水泵的電壓，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控水泵的水壓。 圖7 中斷設(shè)置 如圖8。外部中斷和定時(shí)器用于超聲波的反饋電平持續(xù)時(shí)間測量。 圖8 延時(shí)子程序 如圖9。延時(shí)程序用于產(chǎn)生脈沖的等待時(shí)間和兩個(gè)工作周期之間的等待。 圖9 心 得 體 會(huì) 1、從設(shè)計(jì)創(chuàng)意到完成作品的加工制作，我們經(jīng)歷了資料的檢索、查詢、整理與分析，數(shù)據(jù)處理能力得到提升；方案的不斷修改與完善讓我們學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)與加工要統(tǒng)籌兼顧；在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品加工中我們將專業(yè)知識(shí)充分運(yùn)用到了實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)。在整個(gè)設(shè)計(jì)與制造過程中我們進(jìn)一步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的步驟和要領(lǐng)，深刻體會(huì)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，同時(shí)團(tuán)隊(duì)成員綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力得到了很大的提高。 2、本次制作充分將所掌握的課本知識(shí)融入其中，比如把《機(jī)械原理》，計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)運(yùn)用到機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用《solidworks入門》、《金屬工藝學(xué)》和《PLC編程技術(shù)》知識(shí)結(jié)合plc編程、solidworks軟件對(duì)零件進(jìn)行了合理的選材和設(shè)計(jì)加工制造。 3、從早期的設(shè)計(jì)構(gòu)思到作品加工完成，我們深刻認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)與理論往往有較大差距，理論設(shè)想需要得到實(shí)驗(yàn)和實(shí)際產(chǎn)品的驗(yàn)證，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)不斷循環(huán)反復(fù)完善的過程。通過參與作品制作，我們學(xué)到了不少實(shí)用知識(shí)，真正體會(huì)到實(shí)踐出真知的道理。 4、當(dāng)我們耐心地解決一個(gè)又一個(gè)問題時(shí)，體會(huì)到機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)牽一發(fā)而動(dòng)全身的工作。因此在加工制造之前考慮整體機(jī)構(gòu)各方面因素的時(shí)候要非常嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)求全面，在追求功能的實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，必須充分地考慮到實(shí)際加工的困難、產(chǎn)品的性價(jià)比等?？傊瑱C(jī)械設(shè)計(jì)要“理論結(jié)合實(shí)際”。 注意事項(xiàng)在最后面。 一、市場調(diào)查研究： 本文所介紹的噴水式洗臉盆的設(shè)計(jì)基于紅外線反射原理，由紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路、控制電路、電磁閥、電源等組成。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，其根據(jù)高矮自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)，繼電器動(dòng)作，控制水壓大小，再控制電磁閥得電吸合從而自動(dòng)打開水源；反之則自動(dòng)關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比，能夠提高水資源的使用效率。并且使用方便，且由于不需要用手接觸水龍頭，避免了病菌的傳播。該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡單實(shí)用，可以廣泛用于商場、學(xué)校、辦公大樓等人員密集場所。 二、設(shè)計(jì)方案： 基于以上對(duì)市場現(xiàn)有的噴水式的水龍頭性能分析，設(shè)計(jì)一款噴水式洗臉盆。 1、設(shè)計(jì)要求： 能根據(jù)不同人的身高要求快速噴出適當(dāng)高度的水柱，同時(shí)也能在人離開時(shí)后，迅速停止水流的流出，從而起到節(jié)約水源的作用。 2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ： 本產(chǎn)品由洗臉盆的結(jié)構(gòu)裝置、以及紅外線感應(yīng)的水龍頭，以及壓力開關(guān)以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。 2.1水龍頭的構(gòu)成 水龍頭采用了反射式紅外傳感器。紅外線的發(fā)射和接收一般使用紅外發(fā)光二極管和紅外接收管來完成。當(dāng)有物體靠近時(shí)，一部份紅外光被反射到接收管。反射式紅外傳感器（如圖2-1所示）。 水龍頭的正視圖側(cè)視圖（如圖2-2所示），水龍頭安裝示意圖。 圖1 紅外線感應(yīng)傳感器 圖2 水龍頭的正視圖側(cè)視圖 圖3 水龍頭安裝圖 3、洗臉盆外形設(shè)計(jì)如下圖： 4、反射式光電傳感器 反射式光電傳感器可以用來檢測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。此次設(shè)計(jì)的紅外線控制自動(dòng)水龍頭就運(yùn)用了它這個(gè)特點(diǎn)。光譜范圍，靈敏度，抗干擾能力，輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。這種光電傳感器的基本原理是，當(dāng)人或有物體接近時(shí)，反射了紅外光，光敏元件接收到光信號(hào)，從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，電磁閥作用，使水源打開。 紅外線控制自動(dòng)水龍頭的控制過程是：當(dāng)人或物體靠近自動(dòng)水龍頭時(shí)，紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外經(jīng)人和物體反射到紅外接收光電管。接收光電管接收到的反射光信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過后續(xù)電路進(jìn)一步放大、整形、譯碼，最后驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥動(dòng)作打開水源。根據(jù)人的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。時(shí)間延遲電路的功能是利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)水龍頭開關(guān)打開時(shí)間的控制。自動(dòng)水龍頭開關(guān)電路的功能是利用電磁閥作為自動(dòng)水龍頭的開關(guān)，從而可以通過電信號(hào)對(duì)自來水進(jìn)行控制。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。 5、紅外反射式光電傳感器特性與工作原理 紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。時(shí)間延遲電路的功能是利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)水龍頭開關(guān)打開時(shí)間的控制。自動(dòng)水龍頭開關(guān)電路的功能是利用電磁閥作為自動(dòng)水龍頭的開關(guān)，從而可以通過電信號(hào)對(duì)自來水進(jìn)行控制。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。 反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發(fā)光二極管，普通發(fā)光二極管，以及激光發(fā)光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發(fā)出的光的頻率比較集中，傳感器只結(jié)合搜很窄的頻率范圍信號(hào)，不容易被干擾，但價(jià)格較貴。理論上光電傳感器只要位于被測區(qū)域反射表面可受到光源照射，同時(shí)又能被接收管接收到的范圍進(jìn)行檢測，然而這是一種理想的結(jié)果。因?yàn)楣獾姆瓷涫艿蕉喾N因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度、日光燈照射等不確定因素。如果直接用發(fā)射和接收管進(jìn)行測量，將會(huì)因?yàn)楦蓴_而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。采用對(duì)反射光強(qiáng)進(jìn)行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。紅外反射光強(qiáng)法的測量原理是將發(fā)射信號(hào)經(jīng)調(diào)制后送給紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信號(hào)（如圖2-5所示） 反射光強(qiáng)度的輸出信號(hào)電壓（Vout）是反射面與傳感器之間的距離（X）的函數(shù)，設(shè)反射面物質(zhì)為同種物質(zhì)時(shí)，X與Vout的響應(yīng)曲線是非線性的（如圖2-6所示）。設(shè)定出電壓達(dá)到某一閥值時(shí)作為目標(biāo)，不同的目標(biāo)距離閥值，電壓是不同的 發(fā)射 接收 反射表面 x 圖4 紅外發(fā)射接收原理圖 圖5 光強(qiáng)度相應(yīng)曲線圖 三、控制部分設(shè)計(jì)： 1、控制電路硬件設(shè)計(jì) 如圖1。主要由單片機(jī)控制芯片，熱釋紅外二極管，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電機(jī)電路，超聲波模塊等組成。 單片機(jī)是主要控制核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和各個(gè)部件運(yùn)作的管理。 熱釋紅外二極管主要用于判別是否是由人發(fā)出的紅外光，以此區(qū)分人與障礙物。 超聲波模塊主要用于測量人臉與臉盆底部的高度，將高度反饋給單片機(jī)后，單片機(jī)再?zèng)Q定噴水的高度。 水泵控制模塊主要是為方便單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)變。 圖1 控制電路電氣原理圖 2、控制動(dòng)作流程設(shè)計(jì) 噴泉式洗面盆的控制動(dòng)作流程如圖2所示。 圖2 3、控制流程軟件設(shè)計(jì) 預(yù)定義 如圖3。本段預(yù)定義了控制芯片庫，超聲波模塊，熱釋紅外探測器，DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換以及程序運(yùn)行一些中間變量和寄存器。 圖3 主程序 如圖4。本段是按照流程圖編寫。具體動(dòng)作參考流程圖。 圖4 超聲波讀取人臉位置 如圖5。對(duì)Trig進(jìn)行一個(gè)超過10us的高電平脈沖，等待Echo反饋一個(gè)高電平，當(dāng)電平時(shí)間處于10us-18ms之間時(shí)，為正常測距。當(dāng)電平時(shí)間為36ms時(shí)，為出現(xiàn)異常。反饋的高電平持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)測量距離關(guān)系為S=0.172*T（T單位為us,S單位為cm)。 圖5 初始化 如圖6。初始化主要的輸入引腳和需要使用的寄存器。 圖6 水泵控制 如圖7。通過數(shù)模轉(zhuǎn)換來控制水泵的電壓，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控水泵的水壓。 圖7 中斷設(shè)置 如圖8。外部中斷和定時(shí)器用于超聲波的反饋電平持續(xù)時(shí)間測量。 圖8 延時(shí)子程序 如圖9。延時(shí)程序用于產(chǎn)生脈沖的等待時(shí)間和兩個(gè)工作周期之間的等待。 圖9 心 得 體 會(huì) 1、從設(shè)計(jì)創(chuàng)意到完成作品的加工制作，我們經(jīng)歷了資料的檢索、查詢、整理與分析，數(shù)據(jù)處理能力得到提升；方案的不斷修改與完善讓我們學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)與加工要統(tǒng)籌兼顧；在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品加工中我們將專業(yè)知識(shí)充分運(yùn)用到了實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)。在整個(gè)設(shè)計(jì)與制造過程中我們進(jìn)一步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的步驟和要領(lǐng)，深刻體會(huì)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，同時(shí)團(tuán)隊(duì)成員綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力得到了很大的提高。 2、本次制作充分將所掌握的課本知識(shí)融入其中，比如把《機(jī)械原理》，計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)運(yùn)用到機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用《solidworks入門》、《金屬工藝學(xué)》和《PLC編程技術(shù)》知識(shí)結(jié)合plc編程、solidworks軟件對(duì)零件進(jìn)行了合理的選材和設(shè)計(jì)加工制造。 3、從早期的設(shè)計(jì)構(gòu)思到作品加工完成，我們深刻認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)與理論往往有較大差距，理論設(shè)想需要得到實(shí)驗(yàn)和實(shí)際產(chǎn)品的驗(yàn)證，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)不斷循環(huán)反復(fù)完善的過程。通過參與作品制作，我們學(xué)到了不少實(shí)用知識(shí)，真正體會(huì)到實(shí)踐出真知的道理。 4、當(dāng)我們耐心地解決一個(gè)又一個(gè)問題時(shí)，體會(huì)到機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)牽一發(fā)而動(dòng)全身的工作。因此在加工制造之前考慮整體機(jī)構(gòu)各方面因素的時(shí)候要非常嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)求全面，在追求功能的實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，必須充分地考慮到實(shí)際加工的困難、產(chǎn)品的性價(jià)比等。總之，機(jī)械設(shè)計(jì)要“理論結(jié)合實(shí)際”。 注意事項(xiàng)： 1、整個(gè)文章里面還需要添加洗面盆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分（包括尺寸的選擇，高度的確定等），材料的選擇，傳感器類型及型號(hào)的選擇，傳感器在洗面盆中的安裝位置，水流是如何流出和控制的等這幾個(gè)部分。 2、字?jǐn)?shù)要在3000字以上。 #include ???? #define uchar unsigned char #define uint? unsigned int //超聲波模塊 sbit Trig=P2^0; //發(fā)射引腳 sbit Echo=P3^2; //接收引腳 //熱釋紅外探測器 sbit IR=P2^1; //接收引腳 //DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換,用于控制水泵 //P1口用于DAC0832數(shù)據(jù)口 //其他寄存器定義 bit succeed_flag=0; //超聲波成功標(biāo)志位 uchar timeH=0; //定時(shí)器計(jì)數(shù)高八位 uchar timeL=0; //定時(shí)器計(jì)數(shù)低八位 void delay(uint z) //延時(shí)子程序 { ?uint x,y; ??for(x=z;x>0;x--) ??for(y=110;y>0;y--); } void delay_20us() //20us延時(shí)子程序 ?{? ??? uchar a ; ??? for(a=0;a<100;a++); ?} //*************************************************************** uint Ultrasonic() //超聲波測距 返回距離值 { uint distance,time; EA=0;?????????? //關(guān)總中斷 ????? ? Trig=1;???????? //超聲波輸入端 ??????? delay_20us();?? //延時(shí)20us ??????? Trig=0;???????? //產(chǎn)生一個(gè)20us的脈沖 ??????? while(Echo==0); //等待Echo回波引腳變高電平 ??????? succeed_flag=0; //清測量成功標(biāo)志 ? ????? EA=1;? ?????? ?EX0=1;????????? //打開外部中斷0 ?????? ?TH1=0;????????? //定時(shí)器1清零 ??????? TL1=0;????????? //定時(shí)器1清零 ??????? TF1=0;????????? //計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志 ??????? TR1=1;????????? //啟動(dòng)定時(shí)器1 ??????? delay(20);????? //等待測量的結(jié)果 ??????? TR1=0;????????? //關(guān)閉定時(shí)器1 ??????? EX0=0;????????? //關(guān)閉外部中斷0 ????? ?if(succeed_flag==1) ????? ?{??? ??????????time=timeH*256+timeL; ????????? distance=time*0.172;? //厘米 ???????? ?return distance; ????? ?}??????????????????????? ? ????? else ???????? ?return 0;???????? ????? } void Init() { ??? Trig=0;?????? //首先拉低脈沖輸入引腳 ??? EA=1;???????? //打開總中斷0? ??? TMOD=0x10;??? //定時(shí)器1,16位工作方式? } void DAC0832(uchar x) //用于控制水泵的數(shù)模轉(zhuǎn)換 0為不噴水 255約為噴1.6米 { P1=x; } void main()?? //主程序 {? uint side; Init(); ??? while(1)???????? ??? { if(IR==1) //如果洗臉池上方有人 { side=Ultrasonic(); //利用超聲波讀取人臉位置 if(side>=10&&side<=100) //判斷人臉是否在10-100CM之間 DAC0832(side*1.6); //調(diào)節(jié)噴水高度 else DAC0832(0); //如果離開了該范圍,則停止噴水 } ???? } } //外部中斷0,用做判斷回波電平 void exter()? interrupt 0?? // 外部中斷0是0號(hào) ?{??? ??? ?timeH =TH1;??? //取出定時(shí)器的值 ?????timeL =TL1;??? //取出定時(shí)器的值 ???? succeed_flag=1;//至成功測量的標(biāo)志 ???? EX0=0;???????? //關(guān)閉外部中斷 ?} //定時(shí)器1中斷,用做超聲波測距計(jì)時(shí) void timer1() interrupt 3? ??? { ?????????TH1=0; ???????? TL1=0; ???? }