报警器报告.docx
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报警器报告.docx
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报警器报告
烟
雾
防
盗
多
功
能
报
警
器
专业班级:
电仪09
组长:
王彦凯
******
许颖超
王玲
【摘要】
2010年中国火灾频发,对中国的经济发展和社会稳定造成很大影响。
为此,本设计方案在原有防盗报警的同时增加了火灾报警功能。
本报警器有功能选择开关,可以在防盗和火灾报警功能之间切换。
本报警器的防盗报警部分有全天工作模式和夜间工作模式两种模式,且夜间工作模式由光控开关自动切换,光控开关打开时报警器可以在白天自动关闭防盗报警功能以省电,在晚上能自动打开防盗报警功能。
如果要执行全天防盗报警报警,只需要把光控开关屏蔽。
本报警其中有功率放大电路可以报报警信号放大,对盗窃者有强烈的威慑效果,在火灾发生时对周围人有较强提醒作用。
报警器的防盗和火警报警声音不同但是电路却是用同一声音发生模块实现,节省元件且功能强大。
【关键词】:
火灾报警防盗报警光控开关
【目录】
设计内容…………………………………………………………………4
1.1设计目的及任务……………………………………………………4
1.2设计思想……………………………………………………………5
2.0报警器的工作原理…………………………………………………5
2.1.0火灾报警功能原理………………………………………………5
2.1.1火灾报警电路的设计……………………………………………5
2.1.2火灾报警器的工作原理…………………………………………6
2.2.0防盗报警功能原理………………………………………………6
2.2.1防盗报警设计原理………………………………………………6
2.2.2防盗报警器工作原理……………………………………………7
2.3.0总电路图…………………………………………………………7
2.4.0光控原理…………………………………………………………9
2.5.0延时和触发部分电路原理……………………………………10
2.6.0声音产生电路部分……………………………………………11
2.7.0功率放大部分…………………………………………………12
3.0电路的焊接………………………………………………………12
4.0电路的调试………………………………………………………13
5.0心得………………………………………………………………14
6.0元件清单…………………………………………………………14
7.0参考文献…………………………………………………………15
【设计内容】
1.1设计目的及主要任务
设计目的:
设计此报警装置,有防盗报警功能和火灾报警功能。
选择火灾报警功能时,需要把报警器安装在通风口的暗处或光线较暗的地方,当火灾发生时,有烟雾产生,将触发火警报警电路工作,报警器发出“啾…啾…”的逼真的火警报警声。
只要烟雾还存在报警器就工作。
当选择防盗报警功能时,报警此报警器应安装在门口或是窗户旁边,晚上报警器将会以电源指示灯作为伪装,当有盗贼进入室内进行盗窃时,将会触发报警器工作,报警器发出“呜呜…呜呜…”的逼真的警车警笛声,并且防盗报警功能部分有延时电路,可以再一次触发下连续十秒左右持续报警,对盗贼起到威慑作用。
当在白天时光控开关将会把防盗报警功能屏蔽,以节约电能,如果要实现全天报警,就需要把光控开关屏蔽,微调报警触发电阻即可。
设计任务:
(1)根据从稳定性、可靠性、实用性、经济性选择电子线路和电子器件,找到适合的功能电路。
(2)通过网络查阅和图书馆资料,培养独立分析问题和解决实际问题的能力。
(3)了解常用电子器件的类型和特性。
(4)学会电子电路的焊接、安装与调试技能。
(5)进一步熟悉电子仪器的使用方法。
(6)学会撰写课程设计总结报告。
(7)培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
1.2设计思想
本报警器的设计主要基于光控报警器的设计﹑选择经济合适的元器件﹑焊接﹑调试。
本设计核心芯片就是HAI7555,电压比较器LM393,功放TDA2822。
用光敏电阻作为传感器,把光线信号变化转换为电压信号变化,通过电压比较器LM393进行精确的处理,然后把信号给声音产生部分就能发出报警声。
通过调节滑动变阻器就可以对光敏电阻的精度的设置以达到不同光照下都可以准确报警。
2.0报警器的工作原理
2.1.0火灾报警功能原理
2.1.1火灾报警电路的设计原理图
光敏电阻1
电压比较器
报警器发声电路不工作
报警器发声电路工作
电子开关闭合
电子开关断开
功率放大电路
2.1.2火灾报警器的工作原理
火灾报警器的原理如上图所示,触发电路电路图如下图所示。
光控部分由光敏电阻和电压比较器构成,这是一种精密的暗激发开关电路。
其工作原理是:
当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放IC的反相端电位升高,其输出激发VT导通,VT控制报警器发生部分电路工作,进行报警。
当有火情发生时由于烟雾的产生,使光敏电阻的电阻发生变化。
由原来的低阻值变为高阻状态,电压比较器的输出端反转,有原来的低电平变为高电平变为低电平。
使PNP三极管导通,进而使三极管控制的声音发生部分工作,产生“啾啾…啾啾…”逼真的火警报警声音。
如果烟雾不消散报警声将不会停止。
2.2.0防盗报警功能部分原理
2.2.1防盗报警设计原理图
光敏电阻1
光敏电阻2
2.2.2防盗报警器工作原理
当报警器处于防盗报警功能时,有全天报警和夜间报警两种模式,防盗报警经触发会连续发出警报十一秒左右,如果触发未解除报警器将一直报警直至解除。
开关SW2控制全天工作模式还是夜间工作模式。
使用夜间报警模式时,报警器可以自动识别自动控制,由光控开关控制报警器白天不工作,夜晚时自动开启。
光敏电阻2用来对电路中的Q2电子开关进行控制声音发生部分的工作与否,当Q2工作时,在白天由于光线较强,光敏电阻的阻值较小,Q3截止U4的3脚输出低电平,Q4基极为高电平,连接的Q2的基极为高电平,无论电压比较器和光敏电阻是否接收到信号,发声电路不工作报警器不工作,处于节电状态。
晚上由于光线较暗光敏电阻的电阻较大,Q3的基极为高电平,Q3导通,Q4导通,延时电路进入工作状态,Q4基极为低,但是如果光敏电阻1与电压比较器组成的传感电路接收到按触发信号,U3输出低电平,Q2还是会导通,从而使报警器工作。
如果开关SW2闭合防盗报警器处于全天报警状态,此时就要按照光的强度适当调节RV3的阻值以实现准确报警。
Q2导通时声音发生部分进入工作状态,发出报警声,当有触发信号时,运算放大器的输出为低,Q2导通。
2.3.0总电路图
2.4.0光控原理
光敏电阻式光控开关
以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式,如自锁亮激发、暗激发及精密亮激发、暗激发等等,下面给出几种典型电路。
图2是一种简单的暗激发继电器开关电路。
其工作原理是:
当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发VT1导通,VT2的激励电流使继电器工作,常开触点闭合,常闭触点断开,实现对外电路的控制。
图2简单的暗激发光控开关图3精密的暗激发光控开关
图3是一种精密的暗激发时滞继电器开关电路。
其工作原理是:
当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放IC的反相端电位升高,其输出激发VT导通,VT的激励电流使继电器工作,常开触点闭合,常闭触点断开,实现对外电路的控制。
本报警器电路的信号触发采用的是精密的暗激发电路,防盗报警器的夜间模式自动切换部分采用光敏电阻控制也是暗触发式。
2.5.0延时和触发部分电路原理
555定时器介绍:
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555它含有两个,电压比较器一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为
和
。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过
时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于
时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
是复位端,当其为0时,555输出低电平。
平时该端开路或接VCC。
Vc是控制电压端(5脚),平时输出
作为比较器A1的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01uf的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。
T为放电管,当T导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
555定时器单稳态触发器
555构成单稳态触发器
555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。
D为钳位二极管,稳态时555电路输入端处于电源电平,内部放电开关管T导通,输出端Vo输出低电平,当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。
并使2端电位瞬时低于
,低电平比较器动作,单稳态电路即开始一个稳态过程,电容C开始充电,Vc按指数规律增长。
当Vc充电到
时,高电平比较器动作,比较器A1翻转,输出Vo从高电平返回低电平,放电开关管T重新导通,电容C上的电荷很快经放电开关管放电,暂态结束,恢复稳定,为下个触发脉冲的来到作好准备。
波形图见下图。
单稳态触发器波形图
暂稳态的持续时间Tw(即为延时时间)决定于外接元件R、C的大小。
Tw=1.1RC
通过改变R、C的大小,可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。
当这种单稳态电路作为计时器时,可直接驱动小型继电器,并可采用复位端接地的方法来终止暂态,重新计时。
此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接,以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。
本报警器中防盗报警的延时十秒就是通过计算用100K的电阻和100uF的电容来延时十一秒左右。
T=100K*100uF*1.1=11S
当触发报警器时,防盗报警器就能连续报警十一秒左右。
2.6.0声音产生电路部分
U2与R4,RV2构成多谐振荡器,产生高频的矩形波脉冲信号,电位器RV2用来调节振荡器的振荡频率,以便模拟到声音最逼真状态。
U1与R1,RV1和C1组成一低频振荡器,晶体管Q1组成射极跟随器。
Q1的基极连接在电容C1的的上端,使射极跟随器的工作状态跟着C1的充放电过程而变化。
C1的充放电过程是三角波的形成过程,而多谐振荡器起着开关作用,多谐振荡器长生方波的周期正是三角波的形成周期。
多谐振荡器与射极跟随器配合工作,在射极跟随器的输出端就会输出三角波。
将三角波输出经R2加至U2的5脚,多谐振荡器的输出频率就会跟着三角波的变化,由低到高再又高到低,就发出“呜呜”的逼真的警笛声。
电路中,在电容C1的充放电回路中还有一只与RV1并联的二极管VD1和开关Sw1,当开关闭合后,由于C1的放电回路电阻远小于充电回路电阻,这时C1产生的波形就不再是三角波,而成了锯齿波。
在锯齿波的调制下,电路就发出连续的“啾啾”逼真的火警警报声。
电路图如下
2.7.0功率放大部分
TDA2822工作电压低,低于1.8V时仍能正常工作,集成度高,外围元件少,电源电压:
(最大值)15V(最小值)3V,通过TDA2822的功率放大,报警器的功率得到显著提高,报警声音大,防盗报警中对盗贼起到威慑作用,火灾报警中对周围的人有奇较强的警示作用。
3.0电路的焊接
在确定了原理图之后就要动手焊接电路了,焊接一般分为五步:
准备,加热,加焊锡,去焊锡,去烙铁。
当焊锡完全润湿焊点后离开烙铁,注意移开烙铁的方向应该是大概45度的方向。
焊接电路时对于电烙铁的使用需要注意许多问题:
首次使用电烙铁时,烙铁头要上锡;对于表面已经氧化的焊盘和元器件的引脚,必须用细砂纸打磨干净,涂上助焊剂,然后搪上一层薄而均匀的焊料;导线焊接前要出去末端绝缘层;焊接时间不宜过长,否则容易烫坏元件,必要时可用镊子夹住管脚帮助散热;焊点应呈正弦波峰形状,表面应光亮圆滑,无锡刺,锡量适中。
往万用板上焊接元件时要先对元件的位置有大概的分配,安排元件在合理的位置有利于焊接的整洁美观。
焊接时充分利用元件的引脚用来当导线不仅美观而且牢固方便,省去了剥导线的麻烦,但是,如果只用引脚,电路就不能有交叉,否则会短路。
4.0电路的调试
焊接完成后就要对电路进行调试了,调整好直流稳压电源电压为5V,把各接线点用杜邦线连接好,扬声器接上。
把报警器电路选择在火灾报警状态,用手遮挡光敏电阻时,报警器不发出任何声音,仔细检查焊接情况,没有错的地方,怀疑是光敏电阻的灵敏度不够。
调节与光敏电阻串联的滑动变阻器,同时用万用表来测量电压比较器的输出,直到有东西遮挡光敏电阻时电压比较器LM393输出低电平,光敏电阻灵敏度调节完成。
把报警器设置在防盗报警模式,当用手指挡住光敏电阻时,报警器发出报警声。
当把报警器设置在夜间工作模式下,在有强光时给报警器触发信号报警器不工作,当报警器在比较暗环境下,触发报警器报警器报警十一秒左右。
5.0心得
在确定设计好电路以后,要在电脑的仿真软件上进行仿真,看一下结果如何,效果不好的先改参数,在进行模拟直到有较好的结果再动手焊接。
只有这样,效率才会较高,否则工作效率较低。
在本次项目中,由于没充分得把所有电路一次性想好导致,后来的电路都是加上去的给焊接带来很大麻烦,且排版不好。
以后要吸取教训。
6.0元件清单
芯片:
HAI7555三个
LM393一个
TDA2822一个
三极管:
PNP:
8550二个
9012一个
NPN:
9014一个
二极管:
4148一个
电阻:
光敏电阻二个
滑动变阻器:
103一个
104一个
105一个
电解电容:
10uF二个
100uF二个
瓷片电容:
0.01三个
单刀单只开关一个
双刀双掷开关一个
扬声器:
一个
7.0参考文献
唐治德《模拟电子技术基础》科学出版社
肖景和《555集成电路应用精粹》人民邮电出版社
赵广林《常用电子元器件识别∕检测∕选用一读通》电子工业出版社杨兴瑶《新编实用电子电路500例》化学工业出版社
赵健《实用声光及无线电遥控电路300例》中国电力出版社
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