毕业设计方案说明书婴儿尿床报警器.docx
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毕业设计方案说明书婴儿尿床报警器
1设计目的、意义………………………………………………………………………1
2设计内容
2.1总体设计方案简介…………………………………………………………1
2.2单元电路设计及仿真结果…………………………………………………5
3结果分析…………………………………………………………………………………7
4设计总结…………………………………………………………………………………7
5设计心得…………………………………………………………………………………9
参考文献…………………………………………………………………………………11
1、设计目的、意义
通过自己动手设计制作,将电子技术相关理论知识与制作实践相结合,一方面巩固我们之前所学的电子技术的理论基础知识,另一方面也能够提高我们的动手能力,加深对电子技术原理的理解,增加学习电子技术的兴趣,为今后投入电子技术的开发应用打好基础。
2、设计内容
2、1总体设计方案设计简介
婴儿尿床报警器是在婴儿排尿后,能自动发出触发电路,使电路中的音频器(扩音器)发出声音,及时提醒母亲更换尿布,既能使婴儿湿尿布及时更换,又减少尿布更换次数,对婴儿身心健康十分有益。
根据延时原理电路和音频发生器选择不同我们确定了以下三种方案。
方案一以RC电路作为延时电路,以语音芯片控制语音
电路如图2.1所示,它由尿液探测、延时触发电路和音响发生电路等几部分组成。
闭合电源开关SA,电路进人待工作状态。
此时,夹人婴儿干燥尿布中间的尿探头两电极呈开路,三极管VT1、VT2因无合适偏流均截止,集成电路IC的低电平触发端TG通过电阻器R3接电源正极,IC不工作,扬声器B无声。
一旦尿探头捡拾到婴儿的尿液,由于尿里含电解质能够导电,故就相当于在探头间接人了一个几千欧姆的电阻,VT1马上由截止转为导通,电池G通过VTl、R2对C1充电,经过1min后,C1两端电压充至约1.3V时,VD和VT2相继导通,与VT2集电极相连的IC触发端TG获得低电平信号,IC受触发从OUT端反复输出内储的音响电信号,经三极管VT3功率放大后,推动B、反复发出伴有弦琴曲声的“宝宝尿啦!
—”提醒语。
电路中,R2和C1的充电时间常数确定尿床报警器延时发声的时间长短。
R4为A的外接振荡电阻器,其阻值影响语音速度和音调。
C2用来降低电池G的交流内阻,使B发声更加清晰。
元器件选择
IC采用HL一5168型音乐“宝宝尿啦!
”语音集成电路芯片。
VTl、VT2均用9014或3DG8型硅NPN小功率三极管,要求电流放大系数β>150;VT3用9013或3DG12型硅NPN中功率三极管,要求电流放大系数β>100。
VD用1N4148型硅开关二极管。
B用Φ27mmx9mm、80、0.1w超薄微型动圈式扬声器,以减小体积,方便安装。
SA为小型拨动式开关。
G用两节5号干电池串联而成,电压3V.
尿探头须自制:
取一Φ30mm左右的稍厚塑料圆片,另取〉0.8m长的多股铜芯塑皮细导线两根,绞合成引线,将一端剥去25mm长的塑皮后,平行地(间距〈10mm)穿人塑料圆片固定牢,另一端接电路盒即成。
如嫌1min的延迟发声时间太长(或太短),可适当减小(或增加)C1容量或者R2阻值加以调节。
但应注意R2阻值不可太大。
如嫌语音声不够真切,可适当改变R4阻值(330~390kdZ)加以调节。
使用时,应将尿探头夹人干燥双层尿布中间最易感受到便液的地方;婴儿排尿后,应用干布吸去探头上的尿液,方可继续再次使用。
方案二以RC电路作为延迟电路,以555芯片控制语音
延迟式婴儿尿床报警器原理图如图2.3所示,探头由单面敷铜板制作而成,当尿布干燥时它呈开路状态,电阻R1上端被悬空,VT1截止。
VT2由电阻R2获得基极偏流而导通,电容C1两端被VT2短路不能被充电,VD与VT3均处于截止态,VT3发射极
555时基电路的4脚为低电平,555时基电路被强制复位,扬声器B无声。
一旦婴儿将尿布尿湿,探头因尿液导电而呈低阻状态,相当于R1上端通过一个几千欧的电阻接电源正极,VT1导通,VT2截止,解除对电容C1的封锁,正电源通过RP向C1冲充电,数分钟后,C1两端电压冲至1.4V时,VD与VT3相继导通,555时基电路的4脚跳变为高电平,强制复位被解除,电路立即起振,B就发声报信,通知妈妈快替婴儿更换尿布。
图2.2婴儿尿床警报器原理图
图中,S1是即时与延迟转换开关,需要延迟报尿功能时,应将开关S1合上,电路延迟时间可通过RP进行调节;当不需要延迟功能,可将S1打开,这样当探头一旦遇到尿液或其他导电液体时,电路能立即发声报信。
方案三
婴儿尿床报警器电路由湿敏传感器、延迟放大电路、语音报警电路和电源电路等组成,如图2.2所示。
图2.3婴儿尿床警报器原理图
延迟放大电路由晶体管Vl-V3、二极管VD、充电电容器Cl、电位器RP和有关外围元器件组成
语音报警电路由语音集成电路IC、音频放大管V4、扬声器BL和外围阻容元件组成。
电源电路由电源开关S、电源GB和滤波电容器C3组成。
接通电源开关S后,电源GB为整机各电路提供工作电压。
在婴幼儿未尿床时,湿敏传感器两端的电阻值几乎为无穷大,晶体管Vl截止,V2导通,二极管VD和晶体管V3均截止,语音集成电路IC因5脚(触发端TRI)始终为低电平而不工作,扬声器BL不发声。
一且婴幼儿尿床,湿敏传感器两端因尿液导电而由高阻状态变为低阻状态,使Vl正偏导通,V2截止,电源电压经RP对电容器CI充电,当Cl充电结束后(1-2min),二极管VD与晶体管V3相继导通,V3发射极输出的高电平使IC受触发而工作,从lC的7脚(O/P输出端)输出语音信号,该信号经V4放大后,推动扬声器BL发出语音提醒声。
调节RP的电阻值,可以改变婴幼儿尿床后报警器动作的延迟时司。
改变R3的电阻值,可改变报警语音的声调。
元器件选择:
VD选用1N4148型硅开关二极管。
VI-V3均选用S9014或3DC6型硅NPN型晶体管;V4选用S9013或C8050型硅NPN型晶体管。
IC选用内部储存"注意换尿布"语音信息的CMOS语音集成电路。
BL选用8Ω、O.25-0.5W的微型电动式扬声器。
湿敏传感器采用2Ommx2Omm的敷铜板刻制。
考虑以上方案的简洁程度以及能否仿真等特点,我们决定对方案一和方案二进行实际的研究和仿真,以验证电路的实用性。
2、1单元电路设计及仿真
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