1 引言
隨著我國經濟的快速發展，現代城市人口的增加、城市范圍的擴大，能源緊張問題越來越突出了。特別是水資源，它與工農業生產以及人民的生活息息相關，由于一些地區以前無計劃性地亂的開采，出現了缺水的現象。如何有效地管理和節約用水是當務之急。本文利用電容式
接近開關和其它器件設計了一種控制水龍頭開與關的系統。本系統具有控制靈敏、使用方便、工作壽命長的特點。
2 電容式接近開關介紹
電容式接近開關屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常構成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數ε發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通和關斷。被這種接近開關的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測較低介電常數ε的物體時，可以順時針調節多圈電位器（位于開關后部）來增加感應靈敏度，一般調節電位器使電容式的接近開關在0.7-0.8Sn（Sn為
電容式接近開關的標準檢測距離）的位置動作。這里選用的是浙江省洞頭縣光電開關廠生產的CLG型M18×70標準結構的開關。它的外型圖與尺寸標示圖分別如圖1與圖2所示。
圖1 CLG型M18×70電容式接近開關外型圖
圖2CLG型M18×70標準結構開關外部尺寸圖
操作參數如表1所示。
部分常用材料介電常數如表2所示。
3系統組成及設計過程
系統組成框圖如圖3所示，從框圖可以看出控制信號的流程：當人或其它物體接近
電容式接近開關時，等效電容的容量值會發生變化，從而改變LC振蕩器的振蕩頻率，F/V電路將LC振蕩器輸出的頻率量轉化成電壓量后，交給信號處理電路，該部分將電壓信號進行一系列的處理（包括：放大、整形等）后傳給開關量變換電路，開關量轉換電路實際上是A/D轉換器，它將模擬電壓轉換為數字量，水龍頭控制電路由開關量轉換電路的輸出量控制，它產生控制信號控制水龍頭的開與關。本系統設計成當人接近水龍頭一定距離時，水龍頭自動開啟，離開一定距離后水龍頭自動關閉。
圖3 控制系統組成框圖
3．1 部分關鍵電路介紹振蕩電路與F/V變換電路及信號處理部分
連線圖如圖4所示，由555定時器組成的振蕩器，它的振蕩頻率為：f=1/0．69*（R1+2*R2）*（C//CT），C就是
電容式接近開關的等效電容值，CT為頻率調節電容，通過C的變化從而使振蕩頻率變化，將此種變化傳給F/V電路，引起F/V電路的輸出電壓變化。由鎖相環CD4046組成的F/V變換電路將頻率值變成電壓值后，經精密運放OP-07線性放大后輸入到開關量轉換器（A/D轉換器）的輸入端。
圖4 振蕩電路與F/V部分及信號處理電路連線圖
A/D轉換器將模擬信號轉換成數字信號后，輸入到水龍頭控制電路的輸入端，由水龍水控制電路控制水龍頭的開與關，這些電路簡單，這里限于篇幅，不作介紹。
3．2 系統安裝要求
安裝要求示意圖如圖5所示，圖中S1表示檢測面與支架的間距，要求≥1Sn，S2表示檢測面與背景的間距，要求≥3Sn，S3表示并列安裝間距，要求≥5Sn，S4表示檢測面與側壁的間距，要求≥3Sn。（Sn為
電容式接近開關的標準檢測距離）
圖5系統安裝尺寸圖
4 結 束 語
由于本系統可利用電容式接近開關的感應靈敏度可以調節的特點，所以可以方便地選人控制水龍頭開與關的距離。它的實用性、可操作性很強。由于選用的都是優質器件，它的性能價格比高，并且具有通用性（只要改變被控制對象，再作必要的設置，就能變為其它的功能電路）。它己被做成了產品，正在批量生產。從目前使用的情況看，效果良好，性能穩定。當然，由于開發時間倉促，系統設計還有不少需要完善的地方。不管怎樣，它被推廣使用的價值很高。
