電子科技大學(xué)模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告——火災(zāi)報(bào)警電路

1、電子科技大學(xué)模擬電路基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 火災(zāi)報(bào)警電路學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：教師姓名： 日期： 一、設(shè)計(jì)任務(wù)通過(guò)兩個(gè)溫度傳感器獲得的電壓差實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警。 正常情況下，電壓差為零，發(fā)光二極管不亮，蜂鳴器不響。 當(dāng)有火情時(shí)，電壓差增大，發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器鳴叫。2、 電路原理根據(jù)設(shè)計(jì)要求，把設(shè)計(jì)的電路分成以下三個(gè)模塊（圖1）：圖1 電路方框圖 放大微弱電壓信號(hào)判斷是否需要報(bào)警 報(bào)警指示電路詳細(xì)構(gòu)成如下：1.二極管溫度傳感器仿真時(shí)，可用電壓源ui1、ui2模擬溫度引起的電壓變化，但可用二極管作為實(shí)際的溫度傳感器。常溫下，硅二極管正向?qū)〞r(shí)的導(dǎo)通電壓約為0.7V。流過(guò)二極管的正向電流固定時(shí)，溫

2、度每上升1度，正向電壓下降大約2mV。圖2 二極管溫度傳感器 2.差分電壓放大電路 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度傳感器的電壓差可以迅速上升至幾十到幾百mV，根據(jù)后 級(jí)的比較電壓確定放大倍數(shù)，通過(guò)差分放大器將電壓放大到大于比較 電壓。 因此選擇圖三這樣的電路可將微弱的電信號(hào)放大10倍左右。圖3 差分電壓放大電路 3.單限電壓比較器差分電路輸出的電壓從U2的正向輸入端輸入，與單限電壓比較器的閾值電 壓UT進(jìn)行比較。圖4 單限電壓比較器 4.聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路由一個(gè)報(bào)警器、一個(gè)閃爍報(bào)警燈電路和一個(gè)放大電路組原 設(shè)計(jì)中，是用紅色LED燈亮?xí)r表明發(fā)生火災(zāi)，但是閃爍的警示燈具有更好的 警示效果。當(dāng)U2輸出為高

3、電平時(shí)，晶體管T導(dǎo)通，蜂鳴器鳴叫，同時(shí)閃爍 報(bào)警燈電路也開(kāi)始閃爍。圖5 聲光報(bào)警電路 三、電路仿真和結(jié)果1. 選擇的器件及其參數(shù)選用的元器件型號(hào)和數(shù)量(表1)表1 選用的元器件型號(hào)和數(shù)量元件型號(hào)數(shù)量集成運(yùn)算放大器UA7413個(gè)三極管2N2222A1個(gè) 二極管穩(wěn)壓二極管1N4733A4個(gè)一般二極管1N41482個(gè)發(fā)光二極管LED2個(gè)電阻1k4個(gè)10k3個(gè)9k1個(gè)1003個(gè)13.5k1個(gè)20k1個(gè)3k1個(gè)1k1個(gè)電容0.01uF1個(gè)報(bào)警器蜂鳴器1個(gè)2.電路仿真將上述元件按照個(gè)執(zhí)行功能連接，得到直流穩(wěn)壓電路，如圖6圖6 仿真電路圖（1）產(chǎn)生溫度電壓差 將其中一個(gè)二極管的工作溫度調(diào)高（60）圖7 調(diào)整

4、二級(jí)管工作溫度（2） 測(cè)量蜂鳴器波形和警示燈波形 a.蜂鳴器波形 蜂鳴器的波形要比蜂鳴器開(kāi)啟電壓（9V）大，蜂鳴器才會(huì)開(kāi)始工作 圖8 測(cè)量蜂鳴器波形電路 圖9 蜂鳴器工作電壓波形則由波形圖可知，輸出電壓為15V左右，蜂鳴器可正常工作，通過(guò)仿真也可聽(tīng)見(jiàn)蜂鳴器發(fā)出響聲。b.報(bào)警燈電路波形要時(shí)此電路報(bào)警燈閃爍，而且是兩個(gè)燈交替閃爍，以起到警示效果，所以需要輸出一個(gè)方波電壓圖10 測(cè)量報(bào)警燈波形電路圖11 報(bào)警燈電路波形輸出的是方波圖形，可以使兩個(gè)報(bào)警燈交替閃爍，達(dá)到較好的警示效果，但是從圖中也看出報(bào)警燈閃爍還是有一定延遲，不能和蜂鳴報(bào)警器同步。圖12 報(bào)警燈交替閃爍圖 本次仿真達(dá)到預(yù)期任務(wù)： 通過(guò)兩

5、個(gè)溫度傳感器獲得的電壓差實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警。 正常情況下，電壓差為零，發(fā)光二極管不亮，蜂鳴器不響。 當(dāng)有火情時(shí)，電壓差增大，發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器鳴叫。 所以本次仿真獲得成功。四、電路加工及測(cè)試（可選）1.焊接過(guò)程注意事項(xiàng)(1)焊接時(shí)，應(yīng)該遵循先焊小元件，如電阻和二極管等；后焊大元件，如電容。(2)焊接時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，特別是在焊接MC4558和二極管的時(shí)候，防止高溫改變?cè)?shù)。2.闡明所用的測(cè)試儀、測(cè)試方法用到的測(cè)試儀器有直流電源，示波器。測(cè)量時(shí)，用示波器檢測(cè)波形，需要的直流電壓和方波信號(hào)是否達(dá)標(biāo)。5、 問(wèn)題解答如何減小閃爍報(bào)警燈的報(bào)警延遲？可適當(dāng)調(diào)高R13的阻值，在10k以上時(shí)，可近似看作沒(méi)有

6、延遲。六、總結(jié)本次電路設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用性，我們生活的房屋中，都安裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器在發(fā)生火災(zāi)時(shí)發(fā)出警報(bào)，讓人們安全撤離，減少人員傷亡，所以在本次電路設(shè)計(jì)時(shí)，也考慮到發(fā)生火災(zāi)時(shí)的氣溫會(huì)很高，因而設(shè)置二極管工作溫度為60。同時(shí)為了在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，反應(yīng)出情況的緊急，我也將原先的二極管電路變?yōu)槎O管交替閃爍報(bào)警電路，這樣可以使報(bào)警器的報(bào)警效果更好。通過(guò)本次電路設(shè)計(jì)，了解了有關(guān)差分放大電路、方波發(fā)生器的原理，并將其做成模擬電路，在實(shí)際生活中，可大大減少人們生命財(cái)產(chǎn)安全受到損失，但是電路也有一些缺陷沒(méi)有排除，首先是報(bào)警燈電路的報(bào)警延遲，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，一分一秒都是萬(wàn)分寶貴的，有延遲就可能造成損失。雖然調(diào)高R13電阻可減少延遲，但也不能完全消減延遲，同時(shí)，增大電阻會(huì)使方波