火災(zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)

1、火災(zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院課程設(shè)計(jì) 題目: 火災(zāi)報(bào)警電路 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級 0910-1 學(xué) 號 姓 名 完成日期: 2011 年 06 月 27 日摘要目前，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)領(lǐng)域中網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化技術(shù)日臻完善，但火災(zāi)探測器還存在著誤報(bào)和漏報(bào)等問題?；馂?zāi)探測器探測火災(zāi)的準(zhǔn)確性將直接影響整個(gè)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的性能。因此，火災(zāi)探測器技術(shù)己成為該領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。該火災(zāi)報(bào)警器電路方案設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示。主要包括惠更斯電橋，差分放大電路，單限電壓比較器，發(fā)光二極管和蜂鳴報(bào)警器報(bào)警電路幾部分。根據(jù)信號的流通，所設(shè)計(jì)的電路可分為四部分，惠更斯電橋根據(jù)電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒?/p>

2、號可以采集溫度信號；差分放大電路引入了負(fù)反饋，構(gòu)成了運(yùn)算電路，對電信號進(jìn)行放大；單限比較器沒有引入負(fù)反饋，工作再開環(huán)狀態(tài)，組成了單限電壓比較器；發(fā)光二極管和蜂鳴報(bào)警電路及其驅(qū)動(dòng)程序組成了分立元件。 聲光報(bào)警電路單限電壓比較器差分放大電路惠更斯電橋圖1 火災(zāi)報(bào)警電路原理框圖一、 設(shè)計(jì)目的隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高。家庭火災(zāi)一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時(shí)、滅火器材缺乏及在場人驚慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失。消防部門的統(tǒng)計(jì)顯示，在所有的火災(zāi)比例中，家庭火災(zāi)已經(jīng)占到了全國火災(zāi)的30%左右。家庭起火的原因有種種，可能在我們注意得到的地方，也可能就隱

3、藏在我們根本就注意不到的地方。在現(xiàn)代城市家庭里，許多人因不懂家庭安全常識引起火災(zāi)事故，使好端端的幸福家庭眼間毀于一旦,有的導(dǎo)致家破人亡,而且一旦發(fā)生居民家庭火災(zāi),處置不當(dāng)、報(bào)警遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應(yīng)該積極了解家庭火災(zāi)的主要起因，還有預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。這就是我們研究聲光報(bào)警器的目的。二、 設(shè)計(jì)要求由負(fù)溫度系數(shù)電阻特性的熱敏電阻(ntc元件)為一橋組成測溫電橋，在正常情況下，測溫電橋的兩個(gè)輸出電壓相等，聲光報(bào)警電路部分不工作（發(fā)光二極管不發(fā)光，蜂鳴器不報(bào)警）。當(dāng)有火情時(shí)，測溫電橋的兩個(gè)輸出電壓不相等，產(chǎn)生壓差，當(dāng)此壓差增大到一定數(shù)值時(shí)，經(jīng)過由集成運(yùn)放組成的差分放大電路的放大以

4、及單限比較器的狀態(tài)比較，最終驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器鳴叫報(bào)警。三、 設(shè)計(jì)方案及原理框圖聲光報(bào)警電路單線電壓比較器差分放大電路惠更斯電橋 圖2 設(shè)計(jì)方案及原理框圖四、單元電路設(shè)計(jì)及主要元器件參數(shù)計(jì)算1.惠更斯電橋電路設(shè)計(jì)惠更斯電橋電路如圖2所示。圖3 惠更斯電橋工作原理：r2代表的是熱敏電阻，采集溫度變化信號，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?.差分放大電路設(shè)計(jì)差分放大電路設(shè)計(jì)如圖4所示。圖4 差分放大電路工作原理：由圖4所示為火災(zāi)報(bào)警電路的第二部分差分放大電路。u1為比例運(yùn)算放大器，由r1引入負(fù)反饋，構(gòu)成差分比例運(yùn)算電路。vcc和vee為比較電壓值為±12v。2單限電壓比較器電路的設(shè)計(jì)單限電壓比

5、較器電路的設(shè)計(jì)如圖3所示。圖5 單限比較器工作原理：由圖5所示為火災(zāi)報(bào)警電路的第三部分單限電壓比較器電路。由于沒有引入反饋，并且工作在開環(huán)狀態(tài)，故構(gòu)成單限電壓比較器。由圖中r10、r9可以得出閾值電壓，也就是說當(dāng)從差分放大電路出來的電壓大于閾值電壓的時(shí)候才會由電流從單限電壓比較器中流過。輸出的直流電壓作用于輸入端1，如果輸出的電壓大于單限電壓比較器的閾值電壓，則就可以通過單限電壓比較器，然后作用在發(fā)光二極管led燈和蜂鳴器上。但如果差分放大器輸出的電壓小于閾值電壓，則電流不會通過單限電壓比較器，此時(shí)二極管工作在低電平狀態(tài)，就不會有任何警報(bào)。3聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)如圖4所示。 圖6

6、聲光報(bào)警電路工作原理由圖4所示為火災(zāi)報(bào)警電路的第四部分聲光報(bào)警電路。當(dāng)輸入電壓達(dá)到發(fā)光二極管led燈和三極管正常工作電壓時(shí)，二極管led燈發(fā)光，蜂鳴器發(fā)聲。五、電路圖圖7 總電路圖六、調(diào)試及故障分析測試過程：調(diào)節(jié)r2的值使其值不斷變化，觀察二極管led燈的現(xiàn)象及蜂鳴器是否鳴叫。1、 r2=1kohm時(shí)的電路測試結(jié)果如圖5所示，此時(shí)蜂鳴器不響，二極管不亮。圖8 vdd=1v vss=1v時(shí)的測試效果2、r2=900時(shí)的電路測試結(jié)果如圖8所示，二極管亮，蜂鳴器響。 圖9 vdd=1v vss=1.005v時(shí)的測試效果七、設(shè)計(jì)總結(jié)：辛苦的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，它鍛煉了我查閱資料，進(jìn)行方案構(gòu)思的的能力。在設(shè)

7、計(jì)過程中，我們按照指導(dǎo)老師的要求逐步完善設(shè)計(jì)方案。對指導(dǎo)老師提出的問題進(jìn)行了詳細(xì)的修改。較好地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。但也暴露出了一些問題。這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識的不足，再加上平時(shí)沒有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。但在老師辛勤的指導(dǎo)下，和同學(xué)們的熱情幫助下，使我順利的完成了設(shè)計(jì)。雖然困難很多，但是我盡了自己最大的努力去克服，然而還是難免有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個(gè)地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個(gè)心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務(wù)。在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),最重要的還是自

8、己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化. 最后要感謝我們的指導(dǎo)老師王振玉老師和李文娟老師對我們的悉心指導(dǎo)，和同學(xué)的熱情幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不是太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，它使我終身受益。八、參考文獻(xiàn)：1 童詩白，華成英主編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). m北京：高等教育出版社，2006年 2 戴伏生主編. 基礎(chǔ)電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐. m北京：國防工業(yè)出版社，2002年3 譚博學(xué)主編. 集成電路原理與應(yīng)用. m北京：電子工業(yè)出版社，2003年4 高吉祥主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). m北京：電子工業(yè)出版社，2005年5 趙淑范，王憲偉編著.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). m北京：清華大學(xué)出版，2006年6 高吉祥主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). m北京：