停电来电报警电路概要.docx
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停电来电报警电路概要.docx
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停电来电报警电路概要
单位代码
01
学号_050102109
分类号TP202
密级________
毕业论文
来电、停电报警电路的分析
院(系)名称
专业名称
学生姓名
指导教师
信息工程学院电子信息工程郭万顺高景霞
2009年4月30日
黄河科技学院毕业论文第I页
来电、停电报警电路的分析
摘要
电是一种无污染、易转化、优质高效的能源,广泛应用于国民经济和社会生活中,已成为经济社会发展的重要支柱。
随着电子产品的增多,对电能的需求量也在与日俱增,但由于电力的供应不足和电路故障,停电的事情时有发生。
一但市电供应中断,对人们的生活和生产都造成很大的损失,此时如果不加以及时补救,经济损失就在所难免。
而来电、停电报警器便能在市电停电或来电时,及时的提醒人们尽早的采取相应的补救措施来减少经济损失。
这次论文论述几种常见报警电路的工作原理,并依据经济、可靠、实用,易于集成化,小型化的原则,对来电、停电多功能报警器作详细的分析说明。
对于多功能来电、停电报警器,在停电或来电时,信号通过电源电路、数字逻辑电路和控制输出电路,从而使报警器鸣报警;在市电正常或停电期间,不报警;在发生紧急事故时,报警器报警。
在电力重要并且紧缺的今天,使来电、停电报警器向多功能、集成化、小型化发展,还有很多的研究工作,所以具有广阔的发展前景。
关键词:
集成,数字逻辑,报警器,市电
黄河科技学院毕业论文第II页
Theanalysisofincomingtelegramorblackoutalarmcircuitcalls
Author:
GuoWanshun
Tutor:
GaoJingxia
Abstract
Electricityisakindofnon-pollution,easyconversion,highqualityandefficiencyenergy,itiswidelyusedinthecompilationofeconomicandsociallives,andithasbecomeanimportantpillarofeconomicandsocialdevelopment.Withtheelectronicproductsincrease,increasingdemandforenergy,butasaresultoftheelectricpowerinsufficientsupplyandtheelectriccircuitbreakdown,thepowercuttingsometimesoccurs.Oncethemainsinterrupt,itwillcausegreatdamagetopeople'slifeandproduction,ifouractionisnottimelyremedial,economiclossisunavoidable.Theincomingtelegramorblackoutalarmwillpowerwhenthecommercialpowerincomeandfail,ittimelyremindpeopleassoonaspossibletotakecorrespondingremedialmeasurestoreducetheeconomicloss.Thisarticlediscussesseveralcommonalarmcircuitprinciplesofwork,andaccordingtotheeconomy,reliable,practical,easyintegration,militarization,principleofpoweristomakecalls,adetailedanalysisofthemulti-functionalalarm.Formultifunctionalpoweralarm,electricitynormalorcut,inpowerorpowersupplycircuit,signalsthroughdigitallogiccircuitandcontroltheoutputcircuit,therebyalarmbellalarm,Thenormalmainsorduringtheblackoutin,alarm.Intheeventofanemergency,thealarmgivesanalarm.Inpowerandshortageoftoday,thealarmwillbecomemultifunctional,integration,militarization,soithasalotofresearchanddevelopmentwork,soithasbroadprospectsfordevelopment.
Keywords:
Integration,Digitallogic,Alarm,Commercialpower
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目录
1绪论...................................................................................................................................1
1.1课题背景及意义................................................................................................................1
1.2课题研究内容及方法........................................................................................................1
1.3停电、来电报警器的发展前景.......................................................................................2
2报警电路的优缺点分析和选取...............................................................................................3
2.1停电来电报警电路
(一).................................................................................................3
2.1.1报警电路的结构......................................................................................................3
2.1.2报警电路的工作原理..............................................................................................4
2.1.3报警电路的优缺点................................................................................................4
2.2停电来电报警电路
(二).................................................................................................5
2.2.1报警电路的结构......................................................................................................5
2.2.2报警电路的工作原理............................................................................................5
2.2.3报警电路的优缺点..................................................................................................6
3停电、来电多功能报警电路的分析.....................................................................................8
3.1报警电路的组成...............................................................................................................8
3.1.1电源电路..................................................................................................................8
3.1.2数字逻辑电路......................................................................................................10
3.1.3输出控制电路........................................................................................................13
3.1.4附加电源电路........................................................................................................15
3.2电路的工作原理............................................................................................................17
总结...............................................................................................................................................19
致谢...............................................................................................................................................20
参考文献.....................................................................................................................................21
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附录...............................................................................................................................................21
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1绪论
1.1课题背景及意义
电是一种无污染、易转化、优质高效的能源,广泛应用于国民经济和社会生活中,已成为经济社会发展的重要支柱。
随着电子产品种类的不断增长,人们的生活也在随之改善,相应人们对电能的消耗也越来越大。
电力的匮乏和一些大功率的电子产品应用的普及,停电的事情还时有发生,特别是在夏季的用电高峰期,发电厂也只能采取限电的措施。
除了电力的匮乏,还有所引起的意外事故也时有发生。
这些都对人们的生活,社会的生产和经济带来很大的负面影响。
比如一些重要的工作场所,在停电时往往用多路市电或备用的发电机发电来满足用电需要。
而在电网恢复供电时,则希望能迅速停止备用发电机工作。
电子产品的革新与换代越来越快,技术要求也越来越高,功能却越来越多样化与智能化。
大部分机械及功能电路都无须人工现场操作,而大部分情况下,当机械或是电路出现问题时,基本上都是用报警电路来提醒人们。
这样就需要报警电路能够具有经济、可靠、实用,易于集成化,小型化,功能多等特点,来适应人们的需要和市场的竞争。
当工作市电停电时,通过报警器的警示,工作人员如果能够即使地切换到进线市电,或启用发电机,能在工作市电无电的情况下继续正常的工作。
在市电来电的情况下,通过报警器的提醒,能够及时的让进入市电工作,关闭发电机。
这样不仅可以提高工作效率和生产效益,还能减少不必要的浪费,在现实生活中具有重要的意义。
1.2课题研究内容及方法
对本课题的分析,通过查阅相关资料,详细的了解到了一些停电、来电报警电路的相关知识,以及关于它的一些非常繁琐、复杂的电路组成,所以在开始对次课题进行分析时,要先熟悉TLP521-4、CD4011、CD4069等元件的工作原理,并对报警器内部电路组成有比较熟悉的掌握,我们也需要了解滤波,整流元件在电路中的作用。
另外,电力在现实生活中的供应不足,对人们的生活和社会的生产具有相当大的制约,让人们在电力供应不足的情况下,能够提醒人们换用其他方式来提高生产效益。
因此,在这次课题分析中,停电、
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来电报警电路在现实生活中具有很重要的意义。
在最后的电路图制作与布线中,我们常用的软件就是Protel99SE电子制图软件,其具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能,是一个32位的操作软件,可以完成电路原理图设计,印刷电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作。
因而,利用此软件进行电路图的制作和自动布线也是这次课题的要求之一,是课题完成的必要手段。
1.3停电、来电报警器的发展前景
电作为一种无污染、易转化、优质高效的能源,广泛应用于国民经济和社会生活中,并成为经济社会发展的重要支柱。
但由于电力供不应求和电力故障都在影响人们的生活和经济的发展,停电、来电报警器能够提醒人们在市电停电时,切换市电或启用备用发电机,在来电时关闭备用发电机,以提高生产效益和降低生产成本,对经济的发展有着重要的意义。
电子产品发展到今天,由于集成电路具有体积小、功耗低、可靠性高、性能好以及易于使系统整机实现少调整和不调整等优点,集成化、小型化、多功能化已经成为当代电子产品的设计方向。
使来电、停电报警器的内部电路也能够集成化、小型化、多功能化,并且能够经济、实用、可靠,这些都是现在的报警器所不能具备的。
所以来电、停电报警器仍有相当广阔的发展前景。
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2报警电路的分析和选取
2.1停电来电报警电路
(一)
本例介绍的停电、来电报警器,使用时接在220v交流电网上,在市电停电后和再次来电时均会自动发出约50s的蜂鸣报警声,告知使用者“已停电”或“已来电”的信息。
针对报警电路的结构、原理以及电路的优缺点介绍如下。
2.1.1报警电路的结构
此停电、来电报警电路由电源电路、市电检测电路、超低频振荡器[1]、音频振荡器和音频驱动输出电路组成,其电路如图2.1所示。
在停电和再次来电时,会发出约有50s的蜂鸣报警声。
图2.1来电、停电报警电路
(一)
此电路中的电源电路由降压电容器C1、电阻器R0、稳压二极管VS、整流二极管VD1和滤波电容器C2组成;市电检测电路由二极管VD1、VD3、电阻器R2和六非门集成电路IC(D1~D6)内部的非门D1组成;超低频振荡器由非门D2、D3、电阻器R5、电位器RP1和电容器C4组成,其工作频率约2Hz;音频振荡器由非门D4、D5、电阻器R6、电位
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器RP2和电容器C5组成,其工作频率约800Hz。
音频驱动输出电路由非门D6和蜂鸣器HA组成。
2.1.2报警电路的工作原理
交流220V电压经C1降压、VS稳压、VD2整流及C2滤波后,为IC提供9V的直流电压。
在市电路来电(或停电后又来电)时,VD1因负极为高电平而处于截止状态,C3两端的电压不能突变,仍维持低电平,D1输出高电平,使VD4截止,超低频振荡器振荡工作,输出频率约2Hz的超低频振荡信号[2],对音频振荡器进行调制,使蜂鸣器HA发出“嘀、嘀”的报警声,完成初始加电或停电后又来电时的报警功能。
与此同时,+9V电压通过R2对C3充电,当C3两端电压升至阑值电压(约3V)时,Dl输出低电平,使VD4导通,超低频振荡器和音频振荡器停振,HA停止发声。
若市电突然中断,则VD1负极的电压消失,C2上所充电荷对IC放电,维持对IC供电,此时VD1导通,C3通过VDl和VD3迅速放电,使D1输出高电平,VD4截止,超低频振荡器又振荡工作,其输出的振荡信号对音频振荡器进行调制,蜂鸣器HA再次发出“嘀、嘀”报警声,告知用户停电信息。
当C2放电结束后,整个电路停止工作。
2.1.3报警电路的优缺点
此报警电路通过电容降压的方式,尽管电路简单、成本低,但是是通过电容器把交流电引入负载中,自身对地有220V电压,人易触电,因而不安全,且降压电容的相对寿命较短。
蜂鸣器的报警时间相对较长,如果在人已感知的情况下,还在报警,这些声音就成了人们生活中的噪音了。
对于电源电路,应该先降压,后整流,会使效率变低,并且调压的范围也会很窄。
蜂鸣器的报警电压,直接由IC提供,所提供的电压如果不够蜂鸣器的报警功率,则报警器可能不报警,就失去了电路报警的作用。
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2.2停电来电报警电路
(二)
本例介绍一款采用分立元器件制作的停电、来电报警器,它具有电路简单、容易制作等特点。
以下就报警器的结构、原理以及优缺点作以简单分析。
2.2.1报警电路的结构
该停电、来电报警器电路如图2.2所示,由图可以看出该电路由电源电路、电源检测电路和音频振荡器组成。
其中电源电路由电源变压器T、整流二极管VD1、VD2和滤波电容器C1、C2组成。
电源检测电路[3]由晶体管V1、V2、电阻器R1~R4、二极管VD3和电容器C3组成。
音频振荡器由晶体管V3、V4、二极管VD4、VD5、电容器C4,电位器RP1、RP2和扬声器Bl组成。
2.2.2报警电路的工作原理
交流220V电压经T降压后,在T二次线圈外侧的W2和W3绕组上分别产生交流9V和6V电压。
交流9V电压经VD1整流和C1滤波后,为音频振荡器[4]提供工作电源。
交流6V电压经VD2整流和C2滤波后,作为V1和V2的工作电源。
图2.2来电停电报警电路
(二)
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在交流电源正常供电时,经VD2整流后的直流电压经R4加至V3的发射极(约5.6V),使音频振荡器处于停振状态,Bl不发声。
停电后,C1上存储的电荷维持对音频振荡器的供电,音频振荡器振荡工作,驱动Bl发出音响报警声。
当C1放电结束后,此时V3发射极的高电平消失,音频振荡器停止工作,报警声消失。
停电后再来电时,由于C3两端电压在刚接通电源时不能突变,仍维持低电平,V1截止,V2饱和导通,V3的发射极为低电平,音频振荡器振荡工作,Bl发出报警声。
延时约10s,C3充满电时,V1导通,V2截止,V3的发射极变为高电平,音频振荡器停振,Bl停止发声。
调节RP1和RP2的阻值,可改变音频振荡器的振荡频率,从而改变报警声的节奏和音调。
2.2.3报警电路的优缺点
变压器把220V交流电隔离并降压,然后经过整流电路给电池充电,有安全、稳定、寿命长、效果好的优点,但是体积大,成本较高,不利于集成化,小型化。
在变压器的右端,即W2、W3端没有稳压器,如果在市电刚来时,电压小于220V则可能会影响到电源检测电路和音频振荡器。
此报警器采用模拟电路,其传输的速度较慢,准确性较差,不利于小型化和集成化。
次报警器的报警时间,只有10s,这样短的时间,可能不能引起人们的注意,这样就会导致人们不能及时的切换电路或开关发电机,造成损失。
2.3报警电路的选取
总揽以上两种报警电路的优缺点,所选用的电路应该具有一下特点。
1.多功能。
此电路除了来电、电报警之外,还能在发生紧急事故时,提供警示,可以让人们及早的预防,来减少生命和财产的损失。
2.集成化和小型化。
首先,在电源电路中,应避免降压电容的不安全性和变压器的体积大以及成本高。
其次,在逻辑分析和判断电路中,避免用模拟电路,即使用数字电路。
3.准确性。
电路选用数字电路进行逻辑分析和判断,不但能够准确和快速的将高低电平传输到控制输出部分。
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4.报警时间。
报警器的报警时间,由人为控制,可以更好并且更有效的提醒人们,不至于太长,产生多余噪声;太短,不能有效的提醒人们。
5.可靠性高,经济,实用。
报警器报警的时候,报警器的电源采用外加电源供电,可以保证报警器的输出有足够的功率。
外加电源采用蓄电池后备供电,以减少生产成本。
由此可见,以上两个报警电路均不符合电路选取的原则,故均不采用。
对于另外一个报警电路——来电、停电多功能报警电路来说,便满足以上条件。
首先,在电源电路中才用了TLP521-4,CD4011和CD4069就满足了电路的集成化和小型化,以及准确性。
其次,对于报警时间的控制,由电路中的监控开关控制,当市电都正常或工作市电停电时,监控开关置停电报警位;当市电都停电,或进线市电的一路或两路来电时,监控开关[5]置来电报警位,监控开关的切换可以控制报警的时间。
再次,电路有紧急按钮,即可保证在出现意外事故时,按下紧急按钮,是电路报警,即电路的多功能性。
最后,附加电源电路既能保证报警器的输出功率,即可保证电路的可靠性。
因此选用来电、停电多功能报警电路,以下就对报警电路的结构和原理作详细的分析和说明。
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3停电、来电多功能报警电路的分析
3.1报警电路的组成
该停电、来电多功能报警电路的市电检测线有4个,分别是两路市电进线A和B,以及工作市电,和公共零线[6]组成。
停电、来电报警电路由电源电路,数字逻辑电路,输出控制电路,附加电源组成,其原理图如图3.1所示。
图3.1停电、来电多功能报警电路
3.1.1电源电路
电源电路由整流二极管,稳压二极管,降压电阻和滤波电容器,以及光耦芯片TLP521-4组成。
电源电路能
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