方案二：利用光電效應(yīng)，對用水量進(jìn)行非接觸式測量：可以使葉輪帶動一只供觀察旋轉(zhuǎn)用的六齒塑料薄片（也可以是三角形）。光電開關(guān)安裝在其齒輪的上方，葉輪每轉(zhuǎn)一圈，產(chǎn)生6個（或3個）反射脈沖。若以0.0001m3累積，數(shù)字顯示器最低位為0.1m3，六位顯示器最大可顯示999999m3。超過999999m3后，顯示器“歸零”，重新開始新一輪計數(shù)。圖10-10光電式電子水表的傳感器原理IC卡預(yù)付費水表系統(tǒng)：傳統(tǒng)的機械水表的抄表非常浪費人力。IC卡預(yù)付費水表由基表和控制器構(gòu)成。基表采用標(biāo)準(zhǔn)旋翼“濕式”（沒有隔離裝置）水表作為基礎(chǔ)計量表，保留了原先用戶熟悉的水表字輪顯示模式。控制、顯示器集液晶顯示屏、電子控制單元為一體。用戶預(yù)先使用IC卡“購水”，再將卡中的數(shù)據(jù)輸入水表中，水表自動開閥供水。預(yù)付款耗光后，自動關(guān)閥斷水。IC卡預(yù)付費水表可以顯示預(yù)存噸位（與水價無關(guān)）或預(yù)存水費（與水價有關(guān)）。付費即將告罄（低水量）報警：凡是預(yù)付費型式的儀表，最好都能設(shè)計一個“付費即將告罄”的提示程序。當(dāng)IC卡預(yù)付費水表剩余水量達(dá)到預(yù)設(shè)的報警水量時，產(chǎn)生聲光報警信號，提醒持卡人及時購水，以免產(chǎn)生斷水的麻煩。失電狀態(tài)控制：應(yīng)該設(shè)計為干電池電壓降低到設(shè)定值以下時，產(chǎn)生報警聲音，提醒用戶更換電池。在電池耗盡時，應(yīng)該是自動“切斷”自來水閥門，而不是“開通”。也就是說，在閥門中，設(shè)計了一個彈簧。在閥門失電時，彈簧會將閥門的活塞推向“切斷”自來水閥門的狀態(tài)；來電后，活塞才能夠轉(zhuǎn)到“開通”狀態(tài)。為了省電，應(yīng)該設(shè)計一種“開通瞬間耗電、開通之后不再耗電”的電磁閥。讀者可以上網(wǎng)參考“雙穩(wěn)態(tài)電磁鐵”的資料。智能無線抄表系統(tǒng)：采用遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)方式，保留機械顯示讀數(shù)，可以人工直接讀取，同時定期（節(jié)省能源，延長電池壽命）通過WIFI、GSM、CDMA、電力載波等系統(tǒng)發(fā)送數(shù)字信息，讓集中抄表主機讀取水表的計數(shù)值。主機要能遠(yuǎn)程控制開、關(guān)閥門，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控水表的目的。還能夠記錄用戶的用水習(xí)慣，從而判斷異常。如果沒有條件建立“電力線載波集中器”，還可以采用“手持器”抄表。可以慢速開車通過每一幢樓的樓下馬路，發(fā)射特定頻率的無線電信號，逐一“喚醒”每一臺智能水表，讓智能水表排隊，短暫發(fā)射無線電調(diào)制信號，達(dá)到抄表和省電的目的。拓展思考：1）預(yù)付卡充值的方法有哪些？2）請論述什么情況下需要使用預(yù)付費電表？有何缺陷？3）請上網(wǎng)查閱有關(guān)資料，對“電力線載波遠(yuǎn)程抄電表系統(tǒng)”、“光導(dǎo)纖維遠(yuǎn)程抄電表系統(tǒng)”進(jìn)行論述。8．請觀察賓館的玻璃大門，談?wù)勅绾卫脽後岆妭鞲衅骷捌渌骷崿F(xiàn)賓館玻璃大門的自動開閉。JG/T177-2005對“自動門”的定義：自動門（Automaticdoor）是由各種信號控制，自動啟閉出入口，并具備運行裝置、感應(yīng)裝置及門體部件的總稱。感應(yīng)自動門可以將人接近門的動作識別為開門信號，通過驅(qū)動系統(tǒng)將門開啟，在人離開后再將門自動關(guān)閉。自動門的作用：自動門在有人走到門口（出口和入口）時，能夠構(gòu)成出入通道；在無人走到門口（出口和入口）時，封閉出入通道，以便減小熱空氣或冷空氣溢出或進(jìn)入，減少塵土侵入。夜間或停業(yè)時間，自動門可以處于封閉狀態(tài)，提高安全性。自動門的分類：自動門有卷簾門、單開門、雙開門、平開門和旋轉(zhuǎn)門等。旋轉(zhuǎn)門的分類：按門扇數(shù)量分類有：兩翼、三翼和四翼等。按使用功能分類有：門扇可折疊（適應(yīng)疏散人群）、不可折疊門。常見的酒店旋轉(zhuǎn)門有以下幾種：1）手推式旋轉(zhuǎn)門：賓客推動旋轉(zhuǎn)門，按照正常的步速走進(jìn)去即可。2）電動旋轉(zhuǎn)門：按照一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，無須人力推動。3）電動感應(yīng)門：在感應(yīng)到有人走到旋轉(zhuǎn)門門口時才開始轉(zhuǎn)動；沒有人時停止（需要轉(zhuǎn)到能夠密封空氣的位置）。旋轉(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)速曲線可以預(yù)先設(shè)定；可以先慢速，再快速，再慢速，再停止。人體感應(yīng)器分類：常見的是微波傳感器。也可以用紅外反射式傳感器、紅外熱釋電式傳感器、超聲波傳感器等作輔助感應(yīng)器。旋轉(zhuǎn)門的組成：旋轉(zhuǎn)門主要由：玻璃門、變頻器、電動機、減速器、PLC、人體感應(yīng)器等組成。紅外線傳感器：旋轉(zhuǎn)門的進(jìn)口與出口頂部（以及內(nèi)部）有一個輔助用的紅外線傳感器。傳感器內(nèi)部的一側(cè)為紅外線發(fā)射器，另一側(cè)為紅外線接收器。它們的軸線向下，夾角的大小影響到探測距離的遠(yuǎn)近。當(dāng)發(fā)射出的紅外線被人體的頭、肩部反射時，就有信號到達(dá)紅外接收器，從而向PLC發(fā)送“有人”信號。接著電動機得電，通過“同步帶”或減速齒輪箱驅(qū)動玻璃門打開或旋轉(zhuǎn)。為了防止太陽光的紅外線干擾，紅外線發(fā)射器的驅(qū)動電流必須用中頻（約30~40kHz）電流進(jìn)行調(diào)制，發(fā)射出斷續(xù)的紅外線。電流的占空比通常小于50%，可以減小功耗，延長LED的壽命。在紅外線接收電路中，要設(shè)置相應(yīng)頻率的中頻帶通濾波器，以濾除直流信號、50Hz、100Hz以及晶閘管、IGBT的高次諧波等低頻干擾信號，也濾除電火花、手機等輻射的高頻干擾信號。圖10-010紅外線反射式光電自動門紅外線傳感器的優(yōu)、缺點：紅外線傳感器適用于有行動遲緩的人員出入的場所。但是，當(dāng)自動門的門口堆放較高的物體時，也將反射紅外光，自動門將一直是打開著。當(dāng)然，也可以設(shè)置一定的時間常數(shù)，達(dá)到設(shè)定的時間后，如果仍然有紅外線反射信號，就自動停止自動門的運轉(zhuǎn)。防夾條：為了防止將人夾住，可以在兩個自動門的邊緣各設(shè)置一條“防夾條”（也稱“安全邊緣開關(guān)”，遇阻“防夾膠條”）。防夾條內(nèi)部有兩根距離很近的導(dǎo)電橡膠條，其長度與自動門相等，外面用柔軟的橡膠包裹。如果自動門的邊緣夾到人體，防夾條內(nèi)部的開關(guān)被短路，輸出信號傳遞到PLC，自動門被自動開啟。拓展思考：1）請觀察地鐵、火車的自動門是怎樣保護(hù)人體不被夾住的？（地鐵、火車的自動門并沒有“防夾條”）2）如果自動門半路被卡住，電動機的電流將如何變化？3）自動門正常關(guān)閉后，PLC依據(jù)什么信號來切斷電動機的電流？4）如何防止人的腳后跟被旋轉(zhuǎn)門夾住？5）人員進(jìn)入旋轉(zhuǎn)門后，旋轉(zhuǎn)門的門口就沒有反射信號了，為什么旋轉(zhuǎn)門就不會停止下來呢？6）如何防止殘障人士的輪椅碰壞旋轉(zhuǎn)門的玻璃？7）如何使旋轉(zhuǎn)門由低速緩緩啟動，最后達(dá)到正常運行轉(zhuǎn)速？8）當(dāng)行人或物體走出出口時，如何使旋轉(zhuǎn)門由較高的轉(zhuǎn)速緩慢減速，最后達(dá)到零轉(zhuǎn)速？9）人員走出旋轉(zhuǎn)門后，旋轉(zhuǎn)門停止的位置和角度是如何控制的？（必須停止在能夠封閉空調(diào)的角度位置）10）如何防止在發(fā)生緊急情況時，應(yīng)對大量人群快速通過旋轉(zhuǎn)門？（考慮如何讓人群直線通過，而不必旋轉(zhuǎn)出門）11）在發(fā)生兒童的手被夾住時，應(yīng)該如何立即讓旋轉(zhuǎn)門停下來？如何解鎖（齒輪箱的大齒輪是無法逆轉(zhuǎn)的）？12）深夜如何不讓外人進(jìn)入？13）刮大風(fēng)時，如何不讓旋轉(zhuǎn)門被吹動？熱釋電傳感器工作原理：熱釋電紅外傳感器的工作原理是基于紅外線的熱電效應(yīng)。其內(nèi)部的熱電單元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛陶瓷或鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等組成。熱電單元上方有紅外濾光鏡片窗口，波長約為7.5~14m（相當(dāng)于人體外表溫度為36℃時的輻射波長）阻抗變換：為了抑制熱電單元因自身溫度變化而產(chǎn)生的熱電動勢干擾，在制造熱釋電傳感器時，將兩個工藝特征一致的熱電單元反向串聯(lián)構(gòu)成平衡電路，因而能非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量的變化，并將其差值轉(zhuǎn)換為電荷信號。由于熱電單元的輸出信號的內(nèi)阻非常高，因此需要接到“N溝道結(jié)型場效應(yīng)管”組成的“源極跟隨器”來完成阻抗變換。菲涅爾透鏡：熱釋電傳感器用于紅外人體感應(yīng)器時，其表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡。若從熱釋電元件來看，它前面的每一透鏡單元都只有一個不大的視場角，而且相鄰的兩個單元透鏡的視場既不連續(xù)，也不重疊，都相隔著一個盲區(qū)。當(dāng)人體在透鏡總的監(jiān)視范圍（視野約70°角）中運動時，順次地進(jìn)入某一單元透鏡的視場，又走出這一視場。熱釋電元件對運動物體一會兒“看得見”，一會兒又變得“看不見”，如此循環(huán)往復(fù)。傳感器晶片上的兩個反向串聯(lián)熱釋電元件是輪流“看到”運動物體的，所以人體的紅外輻射以光脈沖的形式不斷改變兩個熱釋電元件的溫度，使它輸出一串交變脈沖信號。當(dāng)然，如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。圖10-011紅外熱釋電傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與菲涅爾透鏡熱釋電傳感器的優(yōu)缺點：能夠排除太陽光的干擾，只對移動的人體產(chǎn)生輸出信號。當(dāng)人體移動較慢時，熱釋電傳感器的輸出信號很弱，不適合老人或其他慢速移動的目標(biāo)。圖10-012旋轉(zhuǎn)門的主要傳感器圖10-013幾種旋轉(zhuǎn)門的傳感器布置圖10-014四翼緊急逃生旋轉(zhuǎn)門微波感應(yīng)器：微波：微波是指頻率在300MHz-300GHz范圍內(nèi)極高頻電磁波，其波長范圍從1m到1mm。微波具有直線（視距）傳播，不受溫度、灰塵影響，體積小等特點，在通信和移動物體識別方面得到廣泛應(yīng)用。微波感應(yīng)器即功率：微波感應(yīng)器又稱微波雷達(dá)，應(yīng)用多普勒（DopplerRadar）原理。微波式物體感應(yīng)器模塊（包括天線）只有火柴盒大小。微波發(fā)射天線發(fā)射一束低功率（約6dBm左右，4mW左右）微波，可以是連續(xù)波或斷續(xù)波，以光速傳導(dǎo)。微波接收天線在極短的時間里接收到被測物體反射的能量。微波的多普勒效應(yīng)：靜止物體反射回來的微波頻率與發(fā)射的微波頻率相同（f0）；向著微波天線運動的物體反射回來的微波頻率比發(fā)射的微波頻率略高（f0+Δf）；背著微波天線運動的物體反射回來的微波頻率比發(fā)射的微波頻率略低（f0-Δf）。運動物體反射回來的微波與發(fā)射的微波混合在一起，通過一個非線性元件（例如肖特基二極管），產(chǎn)生差頻（與混頻類似）。再經(jīng)過低通濾波器，就得到與被測物體運動速度v成正比的低頻率信號Δf，稱多普勒信號。如果檢測到多普勒信號，則判定在微波發(fā)射的有效區(qū)域有移動目標(biāo)。圖10-015旋轉(zhuǎn)門微波感應(yīng)器示意圖圖10-016微波多普勒雷達(dá)原理常用多普勒感應(yīng)器的工作頻率：過去多數(shù)是選擇在X-頻段（10.525GHz）。隨著技術(shù)進(jìn)步，新的多普勒雷達(dá)開始使用更高頻段的K-波段頻率（24.125GHz）。對于同一運動目標(biāo)，K-波段的多普勒頻率是X-波段的2.3倍，對于探測運動速度低于2km/h的目標(biāo)十分有利。而波長較長的多普勒雷達(dá)對于較小的運動目標(biāo)不產(chǎn)生多普勒信號，適合需要防止諸如貓狗引起誤報的場合使用。多普勒頻率：對于24.125GHz頻段，如果目標(biāo)移動速度不超過40km/h，多普勒頻率的變化范圍是0~6000Hz。在此范圍內(nèi)，多普勒頻率和目標(biāo)移動速度大體呈線性關(guān)系。過低的運動速度將導(dǎo)致多普勒信號的頻率太低，很難處理。所以將多普勒信號的低通濾波器的下限限制在100Hz，可以讓慢速（1km/h，0.3m/s）的人體運動的多普勒信號通過。微波感應(yīng)器的適應(yīng)場合與缺點：微波感應(yīng)器適用于行走速度正常的人員通過的場所，它的缺點是：一旦在旋轉(zhuǎn)