一、工作原理

（一）感应原理

1. 红外感应方式
   • 感应泡沫洗手机线路板中的红外感应模块包含红外发射管和红外接收管。红外发射管会持续发射红外线，当有物体（如手）靠近时，红外线会被反射回来。红外接收管接收到反射的红外线后，会产生一个电信号变化。这个信号变化被传送到线路板上的信号处理单元（通常是微控制器）。
   • 例如，在正常情况下，红外接收管接收到的红外线强度是一个稳定的值。当手靠近时，反射的红外线使接收管接收到的强度增加，信号处理单元通过比较当前信号和预设的阈值来判断是否有物体靠近，从而触发后续的洗手液喷出动作。
2. 电容感应方式
   • 电容感应是基于人体是一个导体的原理。线路板上的电容感应电极与周围环境形成一个电容。当手靠近感应电极时，相当于在原来的电容基础上并联了一个新的电容（人体电容），从而使总电容值发生变化。
   • 这种电容的变化被检测电路检测到，并转换为电信号发送给微控制器。例如，在没有手靠近时，电容值为 C1，当手靠近后，电容值变为 C2（C2 > C1），检测电路会将这个电容变化量转换为电压或频率等信号变化，微控制器根据这个变化来触发洗手液的喷出。

（二）出液及泡沫生成原理

1. 出液过程
   • 当感应信号被微控制器接收并确认后，微控制器会向电机驱动电路发送指令。电机驱动电路控制微型电机运转，微型电机带动微型泵工作。微型泵通过管道与洗手液储存容器相连，在泵的作用下，洗手液从储存容器中被抽出。
   • 例如，泵的工作压力可以将洗手液以一定的流速（如每秒 0.5 - 1 毫升）通过管道输送到下一个环节，这个流速是根据泵的性能和设计要求来确定的，以确保每次出液量合适。
2. 泡沫生成过程
   • 被抽出的洗手液进入泡沫发生器。泡沫发生器内部有特殊的结构，如带有细小气孔的发泡网或发泡腔。同时，空气通过进气孔被引入到泡沫发生器中。洗手液和空气在泡沫发生器中混合，在液体的表面张力和气体的压力作用下，洗手液被打成泡沫。
   • 例如，一些泡沫发生器采用文丘里效应，即当洗手液快速流过一个狭窄的通道时，根据流体力学原理，在通道的一侧会产生负压，从而将空气吸入并与洗手液混合，生成细腻的泡沫。

二、组成部分

（一）感应模块

1. 红外感应元件（如果是红外感应方式）
   • 包括红外发射二极管和红外接收二极管。红外发射二极管负责发射红外线，其波长通常在 850 - 940 纳米之间，这个波长范围的红外线在空气中传播效果较好，并且容易被反射。红外接收二极管则用于接收反射回来的红外线，其具有较高的灵敏度，能够检测到微弱的红外线信号变化。
2. 电容感应电极（如果是电容感应方式）
   • 一般是由金属片或导电涂层制成的电极。这些电极的面积和形状会影响电容感应的灵敏度和有效感应范围。例如，较大面积的电极可以增加感应范围，但可能也会增加误感应的概率，所以在设计时需要根据实际需求进行权衡。电极通常通过导线与线路板上的电容检测电路相连。

（二）微控制器（MCU）

1. 核心功能单元
   • 它是线路板的 “大脑”，负责接收感应模块传来的信号。例如，当感应模块检测到有手靠近时，会将信号发送给微控制器，微控制器会根据预设的程序逻辑进行判断。如果信号符合触发条件（如信号强度超过阈值或电容变化量在设定范围内），微控制器就会启动后续的出液和泡沫生成流程。
2. 控制指令输出
   • 微控制器还会向电机驱动电路和其他相关控制电路发送指令。它可以根据不同的感应信号强度或持续时间等因素，调整电机的转速和工作时间，从而控制洗手液的输出量和泡沫生成的质量。同时，它也能控制指示灯的状态，用于显示洗手机的工作状态。

（三）电机驱动电路

1. 电机驱动芯片
   • 这是电机驱动电路的核心元件，用于将微控制器的指令转换为电机能够识别的信号。例如，微控制器发送一个数字信号（如高电平或低电平）来表示电机的启动或停止，电机驱动芯片会将这个信号进行放大和转换，生成合适的电压和电流信号来驱动微型电机。
2. 功率元件
   • 包括功率晶体管（如 MOSFET）等，用于为微型电机提供足够的动力。这些功率元件能够承受电机启动和运转时的大电流，确保电机能够正常工作。例如，当电机启动时，可能需要较大的电流（如 1 - 2 安培）来克服惯性，功率元件能够及时提供这个电流，使电机快速启动。

（四）泡沫发生器和泵

1. 微型泵
   • 通常是一种小型的隔膜泵或蠕动泵。隔膜泵是通过隔膜的往复运动来输送液体，其优点是可以提供稳定的流量，并且能够自吸。蠕动泵则是通过滚轮挤压弹性管道来输送液体，它的优点是可以精确控制流量，并且对液体的污染较小。泵的材质一般是塑料或金属，以确保与洗手液的兼容性和耐用性。
2. 泡沫发生器
   • 泡沫发生器内部有发泡结构，如发泡网、发泡腔室等。发泡网一般是由塑料或金属丝编织而成，其网孔大小可以影响泡沫的细腻程度。发泡腔室则是通过特殊的几何形状和内部通道设计，引导洗手液和空气混合，产生泡沫。例如，一些泡沫发生器的发泡腔室采用螺旋式通道，使洗手液和空气在旋转混合的过程中生成泡沫。

（五）电源模块

1. 电池或电源接口
   • 如果是电池供电，会有电池座或电池接口，用于安装电池（如干电池或锂电池）。电池的电压一般根据洗手机的设计要求而定，常见的有 3V、4.5V、6V 等。如果是外接电源供电，会有电源接口，用于连接外部电源适配器，其输入电压通常是交流 100 - 240V，经过内部的电源转换电路转换为合适的直流电压供线路板使用。
2. 电源转换电路
   • 包括整流、滤波、稳压等电路。整流电路用于将交流电转换为直流电（如果是外接电源），滤波电路用于去除电源中的杂波和干扰信号，稳压电路则用于确保输出的直流电压稳定。例如，当外部电源电压波动或电池电量下降时，稳压电路能够将输出电压稳定在一个合适的范围内（如 3.3V 或 5V），保证线路板各元件正常工作。

（六）指示灯电路

1. 指示灯
   • 通常采用 LED 指示灯，因为 LED 具有亮度高、寿命长、功耗低等优点。指示灯的颜色可以有多种，如红色用于表示故障，绿色用于表示正常工作状态，蓝色用于表示待机状态等。
2. 驱动电阻和控制电路
   • 驱动电阻用于限制通过 LED 指示灯的电流，防止 LED 因过电流而损坏。控制电路则与微控制器相连，根据微控制器的指令来控制指示灯的亮灭和闪烁状态，从而向用户显示洗手机的工作状态。

三、功能说明

（一）感应功能

1. 自动触发
   • 感应泡沫洗手机线路板的感应功能实现了无接触式操作。当手靠近洗手机时，能够快速、准确地检测到，并且自动触发洗手液的喷出动作，无需用户手动按压。这不仅提高了使用的便利性，而且更加卫生，减少了细菌交叉感染的机会。
2. 感应范围和灵敏度调节
   • 一些高端的线路板可以调节感应范围和灵敏度。例如，在家庭环境中，用户可以将感应范围设置为较小的值（如 5 - 10 厘米），以避免在经过洗手机附近时误触发。而在公共场所，如医院或商场，可以将感应范围适当扩大（如 10 - 15 厘米），方便不同身高和使用习惯的人使用。同时，灵敏度调节可以适应不同的环境条件，如在光线较强（可能影响红外感应）或有静电干扰（可能影响电容感应）的环境下，适当降低灵敏度可以提高感应的准确性。

（二）出液和泡沫生成功能

1. 精准出液量控制
   • 通过控制微型泵的工作时间和转速，线路板可以精确控制洗手液的输出量。每次喷出的洗手液量可以根据用户需求和产品设计进行调整，一般在 2 - 3 毫升左右。这样既可以保证足够的洗手液用于清洁双手，又不会造成浪费。
2. 高质量泡沫生成
   • 线路板对泡沫发生器的控制可以确保生成高质量的泡沫。泡沫的细腻程度、稳定性等指标都可以得到控制。细腻的泡沫能够更好地覆盖手部皮肤，增加与污垢的接触面积，提高清洁效果。同时，稳定的泡沫不会很快消失，能够在洗手过程中持续发挥清洁作用。

（三）电源管理功能

1. 节能设计
   • 在待机状态下，线路板会采用低功耗模式。例如，微控制器会进入睡眠模式，感应模块也会降低工作频率，从而减少电源的消耗。这样可以延长电池的使用寿命或降低外接电源的能耗。当有感应信号时，线路板能够快速唤醒并进入工作状态。
2. 电量监测和提醒
   • 对于电池供电的洗手机，线路板能够监测电池的电量。当电池电量低于一定阈值（如 20%）时，会通过指示灯闪烁或其他方式提醒用户更换电池或充电。这可以避免因电池电量耗尽而导致洗手机无法正常工作的情况。

（四）状态指示功能

1. 工作状态显示
   • 指示灯可以显示洗手机的不同工作状态。例如，当洗手机处于待机状态时，指示灯会以微弱的光闪烁，表示设备正在等待感应触发。当洗手液正在喷出时，指示灯会亮起，让用户清楚地知道设备正在工作。
2. 故障报警
   • 如果出现故障，如感应模块故障、泵故障或电池电量过低等情况，线路板会通过特定的指示灯闪烁模式（如快速闪烁或交替闪烁不同颜色的灯）来向用户发出警报。这有助于用户及时发现问题并进行维修或维护。