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这里介绍一个设计小巧、线路简单但性能不错的三管音频放大器。
其电路见附图。
也许你在一些袖珍晶体管收音机可以看到一些与此类似的电路。
原理分析:
电路如图所示,输入极(9014)的基极工作电压等于两输出极三极管的中点电压,一般为电源电压的一半,这个电压的稳定由输出三极管的基极的两个二极管控制。
3.3欧姆电阻串联在输出三极管的发射极上,以稳定偏流。
以减小环境温度、不同器件(如二极管、输出三极管)参数区别对电路的影响。
当偏流增加时,输出三极管发射极与基极间电压会减小,以减小偏流。
此电路输入阻抗为500欧姆,在使用8欧姆扬声器时,电压增益为5。
电路在不失真输出50mW的功率时,扬声器上有约2V左右的电压摆动。
增加电源电压可提高输出功率,但此时应注意输出晶体管散热问题。
在9V电源电压时,电路耗电约30mA。
制作时要注意两个输出功率管放大倍数应接近。
其它器件参数可以参考图示选择。
此电路适合于制作成耳机放大器或其它小功率放大器用。
由于它是一个很典型的功放电路,所以非常适合初学者学习功放电路原理之余,动手实践制作时的参考电路。
一般的集成功放电路外围元件较多且需要较大的散热器。
本文介绍的功放电路简单,自制方便。
电路如图5-107所示。
用一块TDA2822M功放集成电路接成BTL方式,外围元件只有一只电阻和两只电容,不用装散热器,放音效果也令人满意的。
TTL电平和RS232电平转换
因为TTL和COMS的高低电平值不一样,所以互相连接时需要电平的转换:
就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西.
OC门
即集电极开路门电路,OD门即漏极开路门电路,必须外接上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用,否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路.
家用防盗报警器设计原理及应用
传统的有线防盗报警器都是检测到有盗情的时候只在本地发出警报声音,内部没有控制器,易被破坏失效,安装、扩展也不方便。
本文设计的无线防盗报警器利用单片机控制,功能强大,并且易于扩展成多用途的智能家居系统。
1系统硬件电路
1.1总体结构
智能报警系统硬件总体结构如图1所示,主要包括中央控制器、发射接收模块、
选用AT89C51单片机,电路见图2。
P3.2(INT0)连接防盗探测器,用来检测盗情,如果盗情发生,触发外部中断0。
P2.1连接语音电路,实现语音的回放控制。
P2.3连接电话接口芯片,实现模拟摘挂机控制。
P1.0输出模拟远程控制。
P1.4连接报警蜂鸣器。
P0.0~P0.3分别与MT8888的D0~D3相连,用做数据总线。
P2.0与MT8888的RS0相连,控制MT8888内部寄存器的选择。
P2.7与MT8888的CS控制MT8888的选通。
P3.3(INT1)连接电话接口芯片的24脚,用来检测振铃。
P3.6、P3.7分别与MT8888的WR和RD相连,控制MT8888的读写操作。
1.3探测器及无线发射、接收电路
探测器选用无线门磁,由一块永磁体和门磁主体(内部有一个常开型的干簧管)两部分组成。
无线发射电路包含在门磁主体内,接收部分为超再生模块电路,PT2262/PT2272组成编、解码芯片对。
当永磁体离开干簧管一定距离后,探测器立即发射包含地址编码和自身识别码(数据码)的315MHz高频无线电信号,接收电路通过识别这个无线电信号的地址码来判断是否是同一个报警系统的,然后根据自身识别码,确定是哪一个探测器报警。
1.4DTMF收发电路
报警器电路与用户电话机共用一条电话线。
选用MT8888型DTMF收发器,与单片机及语音电路组合,实现各种电话信号音的检测,进行自动拨号;
或者解码远程电话按键信号,传送到单片机,实现远程控制。
电路如图3所示。
DTMF收发电路
1.5语音电路
选用ISD1420作为基本录、放音电路,所有的地址线均设置为0,放音的起始地址是0。
当按住S3键,录音开始,数据从0地址开始存储,直到存储器满或按键松开为止。
当按下S1键,则开始放音。
电路见图4。
1.6电话接口电路
电话接口电路如图5所示。
电话接口电路
DTMF收发电路、语音电路均需要通过电话接口电路与外界相连,选用PH8809电话接口芯片。
2系统软件
2.1主程序流程系统通过单片机控制,在有盗情时,启动蜂鸣器电路,同时自动拨打预先设定电话报警;
或者接受远程控制。
主流程如图6所示。
主程序流程
2.2电话报警子程序流程
电话报警流程如图7所示。
远程控制子程序流程如图8所示。
3结束语
本智能防盗报警系统功能完善、安装方便、容易应用。
换接其他传感器,例如火、温度、烟雾探测器,就可作为防火报警系统使用。
另外,通过扩展外部的存储器、主机的探头接口数、显示模块、语音电路等,可使系统智能化程度更高、功能更强。
没有盗情发生,户主打回电话时,检测到有振铃,设定几次振铃还没人接听时,系统自动提机接通电话,等待户主通过电话机键盘输入命令,通过DTMF把命令传送到主机,解码后完成各种远程控制动作。
远程控制流程
检测子程序用来获取提机后的回音信号,得到一个计数值。
判断子程序根据程控交换机的标准确定检测到的回音是拨号音、忙音、回铃音。
拨号子程序在可以拨号条件下拨打预先设定电话,若对方为占线或响铃后无人接,则延迟一段时间,等候下一轮续拨。
放音子程序在拨打的电话接通后,将预先录制的报警语音回放出来。
2.3远程控制子程序流程
电话报警流程
1.2中央控制器
系统硬件总体结构图
弱点控制强电
简易危险气体泄漏报警器的设计*
摘要在日常生活和工业生产中,安全是一个至关重要的环节,因为它关系到我们的人身和财产安全,危险气体泄漏
预警系统可以在发生危险之前,积极采取措施,从而降低或是甚至完全排除危险。
以半导体气体传感器为核心,结合7805
和LM324,设计了一种简易廉价并且能够准确检测泄漏气体的危险气体泄漏报警器。
当危险气体泄漏时,系统可以用蜂鸣
器报警警示人们,并可连接后续器件,当危险气体的浓度达到一定数值时,将会启动排风装置,恢复正常的安全气体环境。
关键词安全;
泄漏;
半导体气体传感器;
蜂鸣器
中图分类号TP212
1引言
目前,在工业和生活中均大量用到用于储存和输送压缩气体的压力容器,如气缸、气罐、煤气管道等等。
由于各种人为或是其他各种各样的原因,容器会产生漏孔,从而发生气体泄漏。
这是一种对资源的严重浪费,不仅会对空气造成严重的污染,而且会造成人员伤亡,国内外就有过类似的事情发生。
危险气体泄露预警系统的出现可以准确的判断和定位产生气的位置,并进行及时的报警提示,对于提高企业的生产效率和节约能源具有重要的意义,同时也避免了一些不必要的人员伤亡和财产损失。
本论文从实际应用角度出发,设计出一种
价廉物美的危险气体泄漏报警器。
2气体泄漏报警器的定义
顾名思义,气体泄漏报警器就是气体泄露检测报警仪器。
当工业或日常生活环境中可燃或有毒气体泄露时,气体报警器检测到气体的浓度已经达到爆炸或中毒的临界点时,报警器就会发出报警信号,以提醒人们采取安全措施,并同时驱动排风、切断、喷淋等系统,防止发生爆炸、火灾、中毒事故,从而保障生产、人身和财产安全。
3电路设计方案
气体泄漏报警器可由五个部分组成:
传感器、二极管、三极管、运算放大器、电源模块、比较电路。
传感器选择半导体气体传感器,它能感知环境中某种气体并将与气体浓度有关的信息转换成电信号。
图1基于比较电路设计的系统框图
比较电路主要以运算放大器为核心,它能够对传感器的输出电压和最初的设定值(即气体泄漏的门限值)进行比较,当输出电压超过设定值时,进行声音报警,当输出电压超出设定值1.5V时,系统在进行声音报警的同时,绿色指示灯亮,启动外部驱动电路,进行自动排除危险功能。
系统框图如图
1所示。
报警器应具有以下特点:
1)当环境中危险气体的泄漏超过预定的门限值时,能够做到准确报警;
2)系统正常工作,绿色指示灯亮;
3)气体浓度达到一定浓度时,红色指示灯亮,
并驱动蜂鸣器报警;
4)拥有外部驱动开关,能够驱动排气扇等通风设备工作;
5)电源电路可实现220V到5V的电压转换;
6)采用声光报警;
7)体积小;
8)价格低廉,简单易用。
电路的整体设计原理图如图2所示。
图2系统设计原理图
4系统电路设计组成部分介绍
4.1半导体气体传感器
气体传感器的种类很多,其中包括半导体气体传感器、接触燃烧式气体传感器、电化学式气体传感器及固体电解质气体传感器等等,但目前应用最广泛的是半导体气体传感器。
4.1.1半导体气体传感器
图3传感器元件符号氧化物半导体表面一旦吸附某些气体时,其电导率将会发生改变,利用半导体的这种性质检测气体特定成分(主要是还原性气体)的传感器称为半导体气敏传感器[1]。
如图3所示。
4.1.2气敏传感器输出电压获取方式
半导体气敏传感器采用加热器对气敏元件进行加热。
这时,加热器的加热温度对气敏传感器的特性有很大影响。
为此,加热器的电压恒定是非常重要的。
气敏传感器的输出电压如图示,其中与气敏传感器串联电阻Rs,该电阻的电压降就是传感器的输出电压,若检测到有害气体,传感器的气敏元件的阻值就会降低,这时,Rs两端电压就会升高,
从而,输出电压发生变化[1]。
考虑所确定浓度气体
208李继东等:
简易危险气体泄漏报警器的设计总第186期
中气敏元件的阻值来决定Rs阻值,对于一般的应用,传感器的输出电压为2V~3V时,则后续电路处理就非常方便。
将传感器的输出接到比较器A1的同相输入端,当检测气体的浓度超过设定值时,A1输出高电平,控制后续电路工作,这样就构成了简单的气体检测电路[2],如图4所示。
图4气敏传感器电压输出获取方式
4.2电源电路
设计思路:
危险气体泄漏预警系统广泛应用于工业生产和日常生活中,考虑到平常的使用电压是220V,所以电源电路的时段首先设计一个220V/9V的变压器,从而使该气体泄漏报警系统在实际应用中更加的方便。
连接在后面是两个并联的二极管,它起到的是整流作用,把交流变为直流的电路。
借随其后串联的电阻和电解电容,是一个小型的滤波器,当整流后的电压通过滤波器后,输出的电压降更加平稳,有利于系统的稳定性。
芯片7805是一个提供5V的三端稳压集成电路。
将电源电路的末端连接在7805后,就保证整个电路在系统的工作期间一直连续不断的提供5V电源[3~1]。
其电路图如5所示。
图5电源电路
4.3比较电路
气体传感器的输出电压连接在放大器LM324的同相输入端,放大器的反相输入端连接在滑动变阻器上,在系统工作之前,调节滑动变阻器,设定最初值,此值标志系统工作环境的正常范围,当气体浓度高于设定值时,放大器输出高电平,此时的输出电压
连接在另一个放大器上,进行再次放大,输出电压使得三极管导通[4]。
连接在三极管上的蜂鸣器便发出声响,起到警示作用。
如图6所示。
图6比较电路
4.4声光报警及外部驱动电路
当系统的周围环境气体泄漏的浓度到达一定程度时,为了安全,声光报警的同时,再设计一个外部驱动电路,这样就可以在气体浓度过高时,由外部驱动电路驱动外部电路,譬如驱动排风扇等装置,这样气体达到一定浓度,排风扇自动工作,将危险气体出,更加保障了安全。
因此,将气体传感器的输出电压连接在另一个运算放大器上,放大器的另一端仍然接在滑动变阻器上,在将二极管和三极管顺次连接上,这样当气体浓度很高时,
放大器的输出电压高于1.5V时,这样二极管、三极管导通,绿色指示灯亮并且启动连接在三极管上开关,这样外部设置开始工作,自动排除气体[5]。
如图7所示。
图7声光报警及外部驱动电路
5系统的实现过程和改善方案
5.1系统的实现过程
当电源接通时,7805提供稳定的5V电压,保证系统运行的稳定性。
首先通过滑动变阻器设置一个确定值,当系统的周围环境中,不存在被测气体时,气敏传感器的输出电压小于设定的最初值,此时电压经过比较器,输出低电压,二极管和三极管不导通,此时蜂鸣器不响,红灯也不亮,表示没有危险气体泄漏。
当系统的周围环境存在被测气体时,传感器的
气敏元件的阻值会降低,这时,连接在传感器的输出端和地之间的电阻R11两端电压就会升高,从而输出电压发生改变。
输出电压将会高于最初的设定值,接口2、3进行比较后,通过接口1输出一个电压差值,接口12、13电压再次进行比较,接口十四输出正电压[3],此时三极管导通,蜂鸣器将会发出声音。
而当周围环境的北侧气体到达一定浓度时,接口5、6的电压进行比较后输出的电压大于等于1.5V时,此时红灯亮,并且连接在红灯和开关J
之间的三极管导通,从而启动开关J链接的后续元件开始工作,即排风机将危险气体排出,从而保证了安全问题。
5.2系统的改善方案
5.2.1避免传感器初期响应引起误报警的电路设计思路:
为了标志气体传感器的工作状态,选用一个二极管预期串联,当气体传感器工作时,红色指示灯亮,然而在接通电源的瞬间,产生的瞬间电压可能会是二极管导通,从而使红色指示灯亮,此时,红灯亮是一种错误信息,误报了气体传感器的工作状态,为了避免这种状况的发生,在传感器的两端并联一个电解电容,当电源接通时,电解电容可以逐渐存储电荷,是传感器慢慢趋于稳定,而不是受到一个很大的冲击,从而避免了上述状况的发生[2]。
电路如图8所示。
5.2.2温度补偿电路、
半导体气敏传感器在气体中的电阻值与温度及湿度有关。
一般来说,温度和湿度低,阻值较大;
温度和湿度高,阻值较小[2]。
为此气体浓度即使相同阻值也不同,需要进行补偿。
这里介绍简单的温度补偿电路,如图9所示,它是在比较器A1的反相输入端(基准电压端)接入的负温度系数的热敏电阻RT,在温度降低时,RT阻值增大,则反相输入端的基准电压降低;
而温度升高时基准电压增大,从而跟踪温度的变化达到补偿的目的。
但采用热敏电阻时,不能再高低温时都达到理想的的补偿效果,这是需要灵敏地检测到气体时,优先考虑低温补偿。
5.2.3防止误动作电路
半导体气敏传感器的阻值在加电后不能马上稳定下来,从低阻到高阻逐渐趋于稳定[2]。
为防止接通电源后控制电路无动作,可采用如下图所示的电路[5]。
它是在接通电源后延迟一段时间V1才导通,因此,在接通电源的一定时间内继电器K不动作。
如图10所示。
图10防止误动作电路
这个危险气体泄漏报警器的设计比较简单,能够检测到气体泄漏并报警提示,且在气体泄漏达到一定浓度的时候启动外部设备自动排除危险,但是也存在着一些不足之处,因此从简单的气体报警器开始逐步向着复杂而多功能的大型气体报警器迈进,从而争取最大程度的降低意外人员伤亡及经济损失,这是我们最终的目标。
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