报警电路（精选7篇）
报警电路 篇1
很多场所噪音不能太大, 这就需要有一种能够检测噪音并给出提示或报警的的装置。本设计能够实时地检测外部噪音的大小, 并可设置报警噪音的大小, 可实现对噪音的数字化显示。电路可使用9~18 V直流电源, 使用高灵敏度驻极体话筒采集声音信号, 产生2~10 m V的交流信号, 经过前置运算放大电路进行小倍数的放大, 以降低共模信号的干扰, 再经过二级运放进行高倍数放大, 放大后的信号进入电压比较器进行比较, 调节电位器当噪音超过一定的分贝值时, 则进行报警, 报警时间的长短可以调节。
1 总体设计
利用运放构成的噪声检测报警电路, 并利用单片机与AD芯片构成噪声报警调节电路, 利用数码管显示分贝值实现数字化调节, 可应用于许多要求低噪声的场合。检测电路利用双运放构成差分负反馈电路, 放大从驻极体话筒送入的微弱声音信号, 将放大的信号送到作比较器运放, 通过调节电位器改变比较器的基准电压, 实现在不同噪声分贝值下的处理, 同时将基准电压通过AD转换送入单片机处理。总设计电路图分为两大部分, 图1为噪声检测电路, 图2为噪声分贝值显示电路。噪声检测电路主要使用了两片日常常用的LM358运放芯片, 其中一片用于放大驻极体采集的噪音信号, 另一片只使用了其中的一组运放作电压比较器。因使用的是电源供电, 要获得最大不失真输出, 前置放大电路的负端需接的电压。第二级运放的采用同相比例放大, 放大的倍数约为第一级放大倍数的10倍, 放大后的噪音交流信号送入到电压比较器中。没有信号输入时, 比较器的负端电压约为, 调节点位器Rp改变正输入端的基准电压, 可以改变比较器的灵敏度, 基准电压不能超过, 其值越大灵敏度越高。通过51单片机检测电压比较器的正端基准电压, 经过一定的换算, 可将要报警的噪音大小转换成分贝值直观地显示出来。
2 噪声检测电路
噪声检测电路的工作原理就是利用运放将驻极体话筒拾取的微弱信号进行放大。图中JP1为直流电源接口, 可输入9~18V直流电或交流电, 并具有反接保护功能。JP2为驻极体话筒接口, 通过电容C1耦合到放大器。这里使用两级放大主要是为了抑制共模信号, 第一级放大倍数不能设置过大, 降低干扰信号进入放大通道, 同时为获得较高的输入阻抗, 采用同相比例放大。因使用单电源, 通过两个22 KΩ的电阻进行分压, 为运放的负极提供的电压。如将驻极体的负端设为0电位点, 则第一级放大器的放大倍数为:输出电压为:方向与
输入信号相同。放大后的信号的送入到第二级的正向输入端, 其放大倍数为:输出电压为:。当驻极体输出的交流信号为5 m V时, 输出电压为:Uo2=1.46 V, 当驻极体输出为10 m V时, 输出电压为Uo2=0.42 V:。通过上述公式可知, 当驻极体的输入信号为0时, Uo2的电压为。因驻极体话筒拾取的信号为负, 所以噪音越大, Uo2输出越小, 当电压比较器的负端电压小于正端电压时, 比较器输出高电平, 通过二极管对电容C3充电, 使C3两端的瞬时充电至高电平, 从而使三极管导通, 继电器动作, 触发报警装置, 报警时间可通过调节电阻R10的大小改变。
3 噪声显示电路
利用TLC549芯片实现AD转换, 该芯片是10位串行输出AD芯片。使用5V基准电压, 其转换输出的数字量范围为0~1 023, 但因实际调节电压值为0~2.5 V, 因此输出的数字量为0~511, 通过AT8920C51单片机读取并处理后送数码管显示。为了较好地使显示出来的分贝值符合实际的噪音值, 可根据标准的噪声检测仪器进行逐段对比。将本电路和标准噪声检测仪器置于相同的位置, 使用扬声器发出单一频率的声音, 记录下标准噪声检测仪显示的数值和单片机显示的数值, 然后逐渐加大声音, 再记录数值。考虑到实际的应用环境, 单片机最终显示的分贝值范围为40~99 d B。
4结语
本设计可靠性高, 检测部分电路只用到了两片LM358芯片和少量电阻电容, 已做成PCB板应用在多个场所, 并无一漏报警和错误报警。继电器不动作时接常闭, 动作后接常开, 可根据实际连接的报警电路作出正确的连接。灵活性强, 分贝值显示部分通过接插件与检测部分连接, 只在现场调节时连接上, 调试完成后可移除, 不同的场所可调节较合适的噪音报警值。
参考文献
[1]谢秋莲, 梁帅.浅谈微弱信号检测技术[J].无线互联科技, 2011 (5) :23.
[2]许驰, 陈炎, 陈庆章.一种用于建立噪声监测系统的优化节点部署方法[J].无线互联科技, 2015 (9) :73-76.
报警电路 篇2
1 自动报警概述
1.1 自动控制理论的发展状况
目前, 科学技术领域研究自动控制技术共同规律的科学技术主要是自动控制理论。自动控制技术在发展初期, 主要是利用声光的反馈理论作为基础的自动调节原理, 这种技术目前主要应用于工业生产过程中的流水线生产控制, 与此同时也应用于人们的日常生活中。随着现代科学技术的发展, 促使声光自动控制理论已经步入了一个新里程碑阶段——现代自动化控制理论。
1.2 反馈控制原理
在实际应用中, 所谓的反馈控制原理, 主要是指为了实现各种复杂的全自动化控制方式和任务, 首先要将自动控制装置以及被控的对象按照一定的方式相互连接起来, 组成一个完整的有机结合的整体, 这也就是人们日常所提到的自动控制系统的基本配置的搭建, 因为没有基础设施作为支持, 就无自动控制技术研究与设计可言。控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体, 它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制, 但最基本的一种是基于反馈控制原理组成的反馈控制系统。
1.3 反馈控制系统的基本组成
在实际应用中, 反馈控制系统主要包括以下六个方面的组成部分:
(1) 测量元件:测量元件的主要职能是检测被控制物体的物理量, 在实际应用中, 整个过程的数据信息都是靠相应的传感器来完成所有操作的。
(2) 给定元件:给定元件的职能主要是自动控制系统给出与期望的被控量相对应的系统输入量。这一般通过人为的方式来进行输入等管理。
(3) 比较元件:比较元件的主要职能是通过把测量元件检测到的被控量的实际值以及与给定元件给出的参考数据量进行相互比较, 用以求出它们之间的差额之比。
(4) 放大元件:放大元件的主要职能是将比较元件中各处的数据信息的偏差信号进行放大, 然后凭借此处来推动执行元件去控制被控对象。
(5) 执行元件:执行元件的主要职能是指直接通过控制被控元件, 使其被控量完全发生变化等。
(6) 校正元件:通常也称作为补偿元件, 校正元件是结构或参数便于调整的元部件, 主要是用于改善系统的性能。
1.4 自动控制的基本控制方法
在实际应用于科学研究过程中, 人们常说的声光自动控制系统中最基本的控制方法也就是是反馈控制方式, 这也是目前绝大多数市场上应用最为广泛的一种自动控制方式。除此之外, 目前市场上还存在着一些其他的自动控制方法, 如开环控制方式和复合控制方式等, 然而这些控制方法却很少被人们所接受。
2 设计方案
声光双控自动报警与照明电路的设计主要是根据声光的自动反馈原理来设计制作的。其中的主要原理是指利用声学和光学的相关原理, 也就是通过利用声音传感器将声音信号转换成电信号从而推动触发器触发使电路导通工作。
作为一个声光双控自动报警与照明电路应该同时具备以下三种功能:一是能够在声音传感器的控制下实现电路开关线路的导通与截止;二是声音的发出不应该仅仅局限于脚步声, 应该尽可能地扩大范围;三是声光双控自动报警与照明电路响应的时间应越短越好。
日常生活中, 电路随处可见, 其实声光双控自动报警与照明电路主要有以下几个部分共同组成:整流、二极管、话筒、光敏电阻、三极管等。通过这些组件可以用来调节电阻和电容的大小, 以此来改变灯亮的时间长短, 如果时间过短就应该增加电路中的电阻或电容的值, 反之则减少电路中电阻或电容的值。光敏电阻也会使灯亮的时间受到极大的影响。声光控制节能开关, 在白天或光线较亮时, 节能开关呈现关闭状态, 灯永远不可能点亮;当进入夜间或光线较暗时, 节能开关则呈预备工作状态, 只要有人经过该开关附近时, 通过脚步声、说话声以及拍手声等都能开启声光双控自动报警与照明电路的开关。灯亮后经过一会儿就会自动熄灭。这样的开关适用于楼梯口、走廊以及厕所等公共场合, 不但能保护资源, 而且同时也能延长节能灯的使用寿命。
声光双控自动报警与照明电路的设计应该是比较完备, 在电能节约方面处于独特的优势地位, 但是该电路也存在一定的缺陷, 例如要使灯常亮则该电路无法实现;要对电路进行维护在白天需要灯亮则该电路也无法实现, 因为世上根本没有十全十美的事物存在。
3 电路原理
随着科技的发展, 半导体技术也得到了飞速的发展, 这大大促进了声、光能源的应用和普及, 在节约能源与保护环境方面具有尤为突出的优势。智能化电路设计引进光技术已经不再是新奇事了, 在光控电路的设计中不同于声控电路复杂的结构。随着半导体光敏元器件的快速发展, 在设计光控电路时面临的问题已由怎样使光信号转化为电信号变为怎样在电路中加大电信号的强度, 这一转变具有跨时代的意义。
在实际生活中, 能够利用光敏元件随光照强度的变化而阻抗发生变化的特点, 以此来控制电路信号的强弱, 再由声音传感器将变化的电路信号传递给开关触发器, 只要电路信号强度达到一定程度, 将自动触发开关, 使其电路连接成功处于准备工作状态。声光双控自动报警与照明电路其主要功能是实现当外界光照强度降低以及人为的动作声音, 使照明电路处于导通准备工作的状态。就声光双控自动报警与照明电路的设计方案而言, 也要因人而异。但是通常情况下, 在设计时必须要对方案进行可行性分析, 因为这是关于电路设计的关键, 是必不可少的一步。光敏感元件必须选择灵敏度极高的元件, 这样电路功能才能较容易实现, 为此在设计声光双控自动报警与照明电路时, 不仅要使声光双控自动报警与照明电路结构简化, 与此同时还要使声光双控自动报警与照明电路功能强化以及功能可靠稳定。
其实延时电路也就是人们口中通常所说的计数器, 声光双控自动报警与照明电路构成方案主要有以下三种:一是硬件构成;二是软件构成;三是软硬件相结合的构成。对于硬件构成的计时器, 一般是指用来改变元件值的控制定时, 主要是利用它的工作效率较高, 而且方便灵活。但是通常所说的软件构成的技术器主要是指利用一些可执行程序来实现计时的, 它的灵活性通用性非常强, 但是唯一的不足之处就是效率较差;故现在设计定时器一般都是采用软硬件相结合的方法来设计, 集合两者之长通过编程设定不同的延时常数, 而由硬件控制定时过程, 其效率和灵活性都得到了较大的提高。
通常情况下, 在一个实际的电路中延时不是主要目的, 而主要目的是为了完善电路功能。故作为一个延时电路, 在整个电路中其应在延时结束后能发出一个结束信号, 控制电路是否继续工作下去。所以上述的声控、光控电路尽管也能实现控制电路的功能, 但其功能却是不完善的, 为此应对其进行改进三种方案可行:一是声控延时;二是光控延时;三是声光联控延时。此三种方案的应用, 必须要结合实际情况进行具体问题具体分析。声光联控延时照明电路的主要原理就是利用光控部件控制电路白天不工作, 而夜晚则由声控部件控制其工作, 再由延时部件控制其工作时间。
4 声光双控自动报警与照明电路的调试
用表测试电路芯片管脚是否有电源, 接触的地方是否正确。再检查芯片引脚输出的波形等, 在实际应用的调试过程中首先要接通地线和电源线, 遮挡红外对管, 观察扬声器是否发出声音;在室内, 对着驻极体传感器发出声音, 看照明灯是否会亮, 亮则正常;再用手电筒照射光敏晶体管, 再对着驻极体传感器发出声音, 看照明灯是否会亮, 不亮则正常。
在实际调试应用中也会遇到的问题, 刚开始由于继电器的封装是自己做的, 没有注意引脚的排列, 以至于最后导入原件后继电器的引脚连线错误, 使继电器不能工作。用万用表根据原理图检查电路, 找出错误并修改过来, 但是只有光控制电路的参数都正确了, 其他的电路还是没有正常工作。经过电压的测试, 发现VT4坏了, 于是将元器件换了以后, 再次调试。因为与门控制电路是结合声控制电路和光控制电路的, 在它们一起工作时, 还是没有遵循与门的逻辑关系, 最后发现是R4的参数值不正确, 后来将其换成微调电阻, 终于成功了。
关于声光双控自动报警与照明电路设计的调试结果, 接通电源后, 用纸板挡住红外对管, 喇叭就能发出的声音。用手电筒照射光敏晶体管, 对着驻极体传感器发出声音, 照明灯不亮;遮挡住光敏晶体管, 对着驻极体传感器发出声音, 照明灯亮, 调试成功。
5 故障分析
5.1 工作时灯泡照明时间过长或过短
当声光双控自动报警与照明电路处于工作状态时, 灯泡照明的时间与延时的回路电容放电时间常数呈现正比例关系, 当电压上升到可控硅导通阀值所用时间越短, 则灯泡照明时间越短;反之则越长。电路调试过程中有时遇到灯泡点亮后不能熄灭的情况, 原因可能是由于电流过大等造成的, 导致可控硅发热温度过高可控硅开关特性变差。当控制极电位为零时, 阳极和阴极电压经过零点再次升高时仍能导通。解决方案:可以在控制端的两极之间并联一个电阻。
5.2 灯泡自动点亮
如果是线路连接有问题, 可以用镊子将电容充电电容两端连接, 检测灯泡能否熄灭。一方面不能熄灭, 灯泡工作回路断开灯泡熄灭。自动点亮原因:一是可控硅损坏;二是桥式整流电路连接错误或桥式整流二极管击穿。另一方面灯泡能熄灭, 延时电路正常工作。自动点亮原因:一是损坏集电极和发射极导通对电容充电。二是损坏集电极和发射极导通导致电位降低。
在声光双控自动报警与照明电路调试的过程当中, 可能会面临着诸多问题的共同存在, 因此必须要按照以上步骤循环分析故障、调试。对不同声光双控自动报警与照明电路可适当调节各电阻和电容的值, 使其处于理想工作状态。
6 结语
综上所述, 声光双控自动报警与照明电路也是目前家庭中较为常见的一种控制集成电路, 主要是利用声音的传输以及光的敏感度来控制电路结构, 实现声光双控自动报警与照明的功能。这极大地方便了人们的日常生活, 提高了人们的生活质量。
参考文献
[1]熊如贵.遮挡式红外声光报警器装置[J].电子制作.2009 (9) .
[2]孙肖子.模拟电子电路及技术基础 (第二版) [M].西安:西安电子科技大学出版社.2008.
[3]叶树江.模拟电子技术基础[M].北京:机械工业出版社.2007.
[4]门宏.电子元器件[M].北京:人民邮电出版社.2008.
报警电路 篇3
火焰报警电路在日常生活、工作中有着广泛的应用,在电路设计上有多种多样的表现形式,如有模拟式的、数字式的、程序可控式的等等。本文通过Multisim电路仿真软件实现火焰报警电路的设计与制作,意在为电子技术爱好者提供一个简单实用的电路设计、仿真、调试的方法。
1 火焰模拟电路
在Multisim仿真软件中没有模拟火源的器件,故采用仿真库中的光敏二极管U3、开关J1和电阻R1构成一个火焰产生的电路,通过开关J1的闭合或断开,来模拟火焰的有或无,仿真电路如图1所示。
2 信号处理电路
本文中处理电路采用的核心元件是火焰传感器,又称为光敏三极管,通常用作机器人搜寻火源,对火焰特别灵敏,可以用来探测火源或其它一些波长在700 ~ 1000纳米范围内的热源,探测角度为60°,实现将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化。
2.1 光敏三极管的特性测试
如图2所示为光敏三极管的测试仿真电路。通过仿真,当感应到火焰时,光敏三极管U2饱和导通,测得其集—射输出电压为17.928m V ;当无火焰时,光敏三极管U2截止断开,测得其集—射级输出电压为9.216V,两次测得输出电压一小一大,小者接近于0V,大者接近于电源电压9V左右。通过上述测试电路的仿真可知光敏三极管的质量是好的,实际元件的测量方法也是如此。
2.2 信号处理电路
信号处理电路主要是利用火焰传感器将感应到的火焰有无转换成电信号电压的大小进行输出这一特性,实现信号的转换和处理。信号处理电路的仿真电路,其工作原理如下。当感应到火焰时,闭合开关J1,根据光敏三极管的特性可知,U2饱和导通,导致三极管Q1截止断开,其集—射极输出9V的高电位信号 ;当无火焰时,断开开关J1,U2截止断开,三极管Q1饱和导通,其集—射极输出86.3m V的低电位信号。其中,调节滑动变阻器R3可以改变三极管Q1的静态工作点,从而改变其饱和或截止的工作状态,进而可以改变光敏三极管U2对火焰的敏感度。
3 报警电路
本文中利用555定时器设计的多谐振荡电路作为声光报警电路。555定时器内部是模拟—数字电路混合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便,只需外接少量的电阻、电容元件就可以构成单稳、多谐振荡器和施密特触发器,因而在波形的产生与变换、自动检测与控制、定时和报警以及家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。如图5(a)所示由555定时器构成多谐振荡电路,其振荡输出的频率由电阻R6、R7、R8和电容C1决定,555定时器的输出电路由发光二极管LED1、电阻R9和蜂鸣器U5构成,通过调节滑动变阻器R6的阻值可以改变振荡输出的频率,同时可以改变U5、LED1的发声和闪烁频率,具体输出频率的计算如下。
设电容C1的充电时间为T1,放电时间为T2,根据555定时器的工作原理可计算 :当RST=1时,3号引脚输出为频率为f的脉冲信号,可使U5断续的发声、LED1闪烁,从而实现报警功能。
报警电路工作原理如下 :在信号处理电路中,将火焰的有无转换成高、低电平的电信号,将此电信号作为控制信号接入555定时器的4号引脚(复位端),该端子为低电平有效,当4号引脚RST=0时,555定时器的3号引脚输出持续的低电平;当RST=1时,3号引脚输出为频率为f的脉冲信号,可使U5断续的发声、LED1闪烁,从而实现报警功能。
4 电路安装和调试
通过Multisim电路仿真软件对火焰报警电路进行仿真测试后,就可以利用面包板来搭建实际电路,进行电路的调试。首先要进行元器件的选择和测试,确保所选用的元器件参数符合设计要求,同时保证元器件的质量没有问题。准备好面包板、导线、直流电源、万用表、螺丝刀、打火机等电路调试所需的器材,最后按照所设计的电路原理图进行连接和调试。
实际电路调试过程中测试的结果如表1所示。
5 结语
本文中利用了Multisim电路仿真软件对火焰报警电路进行了设计、仿真和制作,通过软件仿真,实验结果一目了然,为实际电路的设计与制作提供有力的理论基础和技术保障,节省了在电路设计过程中花费的大量的调试时间,缩短了设计周期,提高了效率。虽然该电路有趣、易于实现,但在实际应用推广中还有一定的局限性和需要改进的地方,如在调试过程中发现文中采用的火焰传感器有时对日光也比较敏感,这样会产生误报现象,故我们可以利用温度、烟雾、气体传感器来弥补电路的不足,进一步优化设计。
摘要：以火焰报警电路的设计与制作为例,运用Multisim仿真软件进行电路的仿真与调试,使传统的设计方法与电子设计自动化有机融合,缩短了电路设计周期、降低了设计成本,为实际电路的制作提供了强有力的技术保障。
报警电路 篇4
一、我港港前道口报警系统简介
(1) 港前道口平面示意图如图1所示。车列从L1道岔往港前区行驶为下行方向, 由港前区向L1道岔行驶为上行方向。站场最末端轨道电路为DG区段, 向港前方向再无轨道电路。港前区地势较低, 港前铁路线与1-14股道铁路线交汇处为铁路涵洞 (长约70米) , 通往港前的铁路线在涵洞内。 (2) 道口控制电路构成。道口控制电路是由继电器构成的继电电路, 主要继电器包括上行方向继电器SFJ、下行方向继电器XFJ、开通继电器KTJ、上行方向离去区段轨道继电器DGJ、下行方向接近区段继电器XGJ、D26复示信号机红灯丝继电器D26FHDJ等。 (3) 电路动作基本原理。上行方向:在D26F信号机开放 (与D26信号机同步开放) 后, D26FHDJ落下, SFJ落下, KTJ落下开始报警, 直到车列进入DG、XG区段并出清DG区段后, KTJ吸起停止报警。下行方向:车列进入XG区段 (XGJ落下) , KTJ落下开始报警, 直到车列依次经过XG区段、DG区段, 并出清DG区段后延时180秒, KTJ吸起停止报警。
二、此道口电路的不足之处
(1) 上行方向:道口离去区段完整, 但接近区段缺失, 采用D26信号机开放为接近报警条件, 时间由司机把握, 很难保证能满足“列车接近通知时间应不少于40秒”的规定。 (2) 下行方向:道口接近区段完整, 但离去区段缺失, 需要通过使用延时继电器 (四挡:1秒、3秒、30秒、3分) 延时的手段补齐。若延时30秒, 车列不一定完全出清道口区域;若延时180秒, 由于时间太长, 会对公路的通过效率产生较大影响。
三、基于GPS定位的改造方案
(1) 系统构成。在每台机车上加装GPS天线, 强化机车车载台的功能;强化地面工作站功能, 地面工作站通过数传网络获取机车位置实时信息, 同时, 通过有线网络与现有道口设备保持联系。 (2) 实现原理。首先在地面根据设计规范画出虚拟的接近、离去轨道电路, 分别命名为上行接近区段SXJJG (对应轨道继电器SXJJGJ) 、下行离去区段XXLQG (对应轨道继电器XXLQGJ) , 两公路及涵洞部分命名为道口轨道DKG (对应轨道继电器DKGJ) 。在地面工作站存放虚拟的地图 (画出虚拟的轨道电路) , 通过获取的机车位置信息, 驱动存放在现有道口箱中的SXJJGJ、XXLQGJ、DKGJ, 这样, 线路上的轨道电路就完整了。 (3) 电路动作顺序。上行方向:机车进入SXJJG区段后, SXJJGJ落下 (取代D26FHDJ位置) , SFJ落下, KTJ落下开始报警, 其余同上。下行方向:开始报警条件同上, 在解除报警过程中要取消延时电路部分, 将解除报警时机改为:车列运行直XXLQG区段并出清后。
当车列处在DKG区段时, 道口设备一直报警。
四、需要说明的几点
(1) 需要在地面工作站计算出机车运行方向, 以免在机车驶向港前的过程中, 错误动作SXJJGJ。 (2) 在上行方向道口解除报警时给地面工作站发送一个反馈信号, 使继电器SXJJGJ复原。 (3) 由于港前是一个尽头线, 车头必然朝向L2道岔方向, 所以通过机车的位置来反映整个车列的运动是合适的。 (4) 为避免机车处在1—14道线路时误报警, 需要在地面工作站中设立一个触发器, 即, 只有机车通过L2道岔后处在特定区域时, 才可驱动相关继电器。 (5) 考虑到现有GPS系统误差约20米, 因此, 下行方向离去区段可向港前方向延至距道口20米处。上行方向接近区段的长度也要有所考虑。
摘要：本文对北良港现有港前道口报警电路进行了分析, 指出了该系统存在的不足之处。结合现有实际情况, 提出采用GPS技术的方式, 来弥补轨道电路缺失造成的道口控制电路不完整。
关键词：道口,报警电路,GPS,轨道电路
参考文献
[1]铁路信号维护规则.铁运[2006]127号.中国铁道出版社, 2006.北京
报警电路 篇5
关键词：计算机应用,电路设计,防盗报警,电话网
1 DTMF介绍
DTMF是英文Dual Tone Multiple Freguency的缩写[1],意为“双音多频”它在电话与程控交换系统中应用最为广泛。
双音多频拨号方式中的双音是指用特定的两个单音信号的组合叠加来代表数字或符号(功能)。两个单音的频率不同,所代表的数字和功能也不同。在双音多频电话机中,有16个按键,其中10个数字键(0~9)6个功能键(*、#、A、B、C、D)如图1所示。
按照组合的原理,它必须有8种不同的单音频信号。由于采用的频率有8种,故称之为多频。又因从8种频率中任意抽出两种进行组合,又称其为8中取2的双音编码方法。
根据CCITT的建议,国际上采用697Hz、770Hz、825Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz。
把这8种频率分为两个群,即低频群和高频群。从高频群和低频群中任意各抽出一种频率进行组合,共有16种组合。代表16种不同的数字或功能。
表1是DTMF与二进制码的关系:
2 限流电阻计算
电源电路如图2所示,R1为限流电阻。78L05为常用+5V输出稳压管。假设,输出20m A,输入电压7V左右稳压效果较好。1N4007压降为0.7V则欧姆,取标准值电阻220欧姆。
3 CD22100E与HM9102C/D的组合
3.1 CD22100E与HM9102C/D的连接方法
单片机89C2051和交叉点开关电路CD22100E组成电子拨号键盘。用汇编语言编程拨号,CD22100E与DTMF信号产生IC,与HM9102C/D的连接方如图3。
CD22100E与拨号IC行线(四根),列线(4根)相联,A1~A4输入二进制码,拨号IC即可输出与二进制码相对应的DTMF信号。
3.2 CD22100E控制编码说明
STROBE为4/16译码器控制端,STROBE=1(高电平)有效,电路中接+5V。
DATA IN为16个锁存器控制端,控制4×4矩阵开关接通与断开。
由于电路上电后,矩形开关通与断是随机的,所以首先要“清零”,即使所有的矩形开关都要处于断开状态。这时软件编程应是:DN=0(低电平)接着在A1~A4顺序发1、2、3……A、B、C、D十六个二进制码,如表1所示。发1就是第一个接点断开,顺序发2……D,则十六个接点全断开,达到“清零”的目的,这是发电话号码前的准备工作,否则会出错。
发第一位电话号码,例如发“8”(1001);此时先使DN=1(高电平),接着发(1001),这时,TCM5087N输出“8”的DTMF信号。发第二位电话号码,例如发“7”;这时应先将对应“8”的矩形开关断开,即将DN=0,重发“8”对应的开关断开了,然后将DN=1,发“7”则TCN5087N就输出“7”的DTMF信号。以此类推。
4 集成电路(IC)与电路图
如图4,HM9102D引脚功能说明如下:
C1-C4和R1-R4:键盘行、列输入引脚,提供键盘扫描和拨号选择。当-H-K---S脚为低电位时,列组处于高电位,而行组处于低电位状态,相关行和列接通或通过电子输入,决定有效键入。只能单键键入,同时按下两个或两个以上键将无效,为避免键盘接点颤动而出错,芯片内部设有防颤电路,防颤时间为20ms。
OSCI,OSCO:振荡器输入、输出引脚。芯片内部反相放大器与OSCI和OSCO引脚所接的3.57945MHz晶体构成系统时钟振荡器(芯片内有反馈电阻和电容)。当-H--K--S为低电位时,有效键入可接通该振荡器,并产生3.57945MHz的时钟。
XMUTE:NMOS漏极开路输出结构,闭音输出引脚。拨号时(无论起脉冲方’式还是音频方‘式),该输出为低电平,否则此引脚为高阻抗。
HKS:又簧输入引脚。当F机挂机时,此引脚必须为“1”,以禁止拨号操作,并降低功耗。
在摘机状态时,-H--K--S引脚必须为“0”,此时才能执行所有功能。
P0:脉冲信号输出引脚,采用NMOS漏极开路输出结构。脉冲拨号和闪断操作时,该引脚输出为低电位,否则为悬空状态。
TONE:双音多信号输出引脚。在音频状态下当键人数字键(包括*、#键)时,此引脚将送出相应双音多频信号。TONE引脚提供最短音频持续时间和最短音频间隔时间,以保证快速键入。如果键入时间短于100ms,则双音多频信号将持续100ms,否则键按下多长时间音频将持续多长。
MODE:方式选择引脚,三态输入结构。当接“VDD”时为脉冲拨号方式,速率为20pps,“悬空”时为脉冲拨号方式,速率为20pps,接“Vss”时为双音多频拨号方式。
M/B:断/续比选择引脚。拨Vs s时为40:60,接VDD或“悬空”时为33:66。
5 电话网传输的防盗报警器电路设计
电话网传输的防盗报报警器电路由3片IC和单片机及较多的外围电路组成。
图4是电路原理图(SCH)、图5是电路板(PCB),通过用Protel99,从原始的电路原理图(SCH)到电路板(PCB)自动布线、再到成品电路板的设计周期又轻松又简单。只需动动鼠标,就可以将器件任意排放,直到自己满意为止。
参考文献
报警电路 篇6
烟雾报警器是一种用于检测烟雾的感应传感器, 一旦发生火灾危险, 其内部的电子扬声器便发出尖锐的声音及时警醒人们。本设计主要采用QM-N5气敏传感器、双运放LM358为主要元件, 组成电源电路、放大电路、检测电路和电压比较电路。该报警器的电路简单, 所用的元件较少, 成本低。
该设计采用气敏传感器对可燃性气体浓度进行监测, 正常工作时气敏传感器输出电压信号与设定的基准电压值通过由双运放LM358组成的电压比较器进行比较。当气体浓度超标时, 气敏传感器输出的电压值超过正常时的电压值, 从而使电压比较器正向输出;然后通过三极管放大后, 输出驱动音响装置发出声音, 从而实现音响报警功能。
1 认识集成运算放大器
1.1 集成运算放大器的组成
集成运放内部电路一般由四部分组成。
(1) 输入级。输入级是提高运算放大器质量的关键部分, 要求其输入电阻高, 能减小零点漂移和抑制干扰信号。输入级都采用差动放大电路, 它有同相和反相两个输入端。
(2) 中间级。中间级主要进行电压放大, 要求它有足够高的电压放大倍数, 一般由共发射极放大电路构成。
(3) 输出级。输出级与负载相接, 要求其输出电阻低, 带负载能力强, 能够输出足够大的电压和电流, 一般由互补对称功率放大电路或射级输出器构成。
(4) 偏置电路。偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流, 决定各级的静态工作点, 一般由各种恒流源电路构成。
1.2 集成运算放大器的图形符号与特性
1.2.1 集成运算放大器的符号
集成运放的符号如图1所示, 其中图 (a) 为集成运放的国家标准符号, 图 (b) 为集成运放的国际符号。它有三个端子, 其中两个输入端、一个输出端。图中输入端的“+”、““—”号表示输入间的相位关系。标“+” (或用P) 的一端为同相输入端, 表示以该端输入信号时, 输出信号的相位与输入信号的相位相同;标“一” (或用N) 的一端为反相输入端, 当输入信号从该端输入时, 输出信号与输入信号的相位相反;输出端用uo表示;符号表示传输方向, ∞符号表示理想运算放大器。
1.2.2 理想运放的特性
随着电子技术的不断发展和成熟, 实际生活中使用的集成运算放大器已经接近于理想放大器。在分析集成运算放大器时, 总是假定它是理想的, 集成运算放大器理想化时具有以下特性:
(1) 开环输入电阻ri趋于无穷大, 即ri→∞;
(2) 开环输出电阻ro趋于零, 即ro→0;
(3) 开环电压放大倍数Aud趋于无穷大, 即Aud→∞;
(4) 当u+=u-时, u+=0, 即共模抑制比 (KCMR) 趋于无穷大。
虽然集成运算放大器不可能具备上述理想特性, 但在低频工作时它的特性是十分接近理想的。
1.3 识别双运放LM358的管脚排列
LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放, 适用于电压范围很宽的单电源, 而且也适用于双电源工作方式, 它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方。
2 集成运放组成的简单电压比较器
在自动化系统中, 在信号处理方面经常遇到的问题是信号幅度的比较、信号幅度的选择、信号的采样和保持、信号的滤波等。本设计需要应用由集成运放组成的对信号幅度的比较电路——电压比较器, 集成运算放大器是电压比较器的核心器件, 且集成运放应工作在非线性区, 即集成运放应处于开环或正反馈形式。
电压比较就是将一个模拟量的输入信号电压ui去和一个参考电压UR相比较, 在二者幅度相等的附近, 输出电压将产生跃变, 如图2 (a) 。通常用于越限报警、模数转换和波形变换等场合。在这种情况下, 幅度鉴别的精确性和稳定性以及输出反应的快速性是主要的技术指标。
图3所示为最简单的电压比较电路。电路中无反馈环节。UR为基准电压, 接在同相输入端。输入信号电压ui加在反相输入端, 与UR进行电压比较, 当ui>UR时, 输出电压uo为负饱和值 (-Uos) , 当ui
如果参考电压UR=0, 当输入信号电压ui每次过零时, 输出电压都会发生突然变化, 其传输特性通过坐标原点, 如图2 (b) 所示。上述电压比较器在ui做单向连续变化的过程中, uo只产生一次跳变, 故称为单限比较器, 它的优点是电路简单, 缺点是抗干扰能力差。如果ui值恰好在阈值电压附近, 而电路又存在干扰和零漂, uo就会不断地发生跳变, 从而失去稳定性, 故该电路不能用于干扰严重的场合。
3 基于集成运放的烟雾报警器的设计与制作
3.1 烟雾报警器的电路原理图
烟雾报警器电路原理图如图4所示。整个电路分为电源、检测和定时报警输出等三部分。电源部分将220V市电经电源变压器降至15V, 由VD1～VD4组成的桥式整流电路整流, 并经C2滤波后供给后面电路。烟雾检测器件QM-N5所需12V和5V直流电源由三端稳压器7812、7805供给, 集成运算放大器IC所需12V电源也由7812提供。
3.2 烟雾报警器的工作原理
见图4, 烟雾报警器工作原理如下:
(1) QM-N5型气敏管A-B之间的电阻, 在无烟环境中, 为几十千欧, 而在有烟雾环境中, 阻值可下降到几千欧。工作时, 一旦气敏管检测到周围环境中有烟雾存在, A-B间电阻便迅速减小, (12V电压通过A-B间的电阻) , IC1正相输入端 (3) 的输入电压 (通过电位器RP1所取得的分压) 则随之增加, 比较器IC1便迅速翻转, (输出由低到高) 使VT2导通。在IC1翻转之前, IC1输出低电平, 使IC2输出高电平, 使VT1处于待导通状态。只要IC1一翻转, VT1与VT2便同时导通, 输出端便可输出报警信号。输出端可接蜂鸣器或发光器件。
(2) 当IC1翻转后, 由RP2、C1组成的定时器开始工作。当电容C1被充电达到阈值电位时, IC2翻转, 输出低电平使VT1关断, 停止输出报警信号。
(3) 烟雾消失后, 比较器复位, C1通过RP2向IC1放电。
综上所述, 改变RP2阻值可以改变报警信号的长短。通过调节电位器RP1可改变电压比较器IC的阈值电压, 亦即调节需要报警时的烟雾浓度。图中由IC1电路与IC2组成的电路均为电压比较器。IC1的参考电压, IC2的
参考电压。
3.3 烟雾报警器的制作与调试
烟雾报警器的制作与调试步骤如下:
(1) 在万能电路板上完成如图4所示电路的安装。
注:其中15V交流电可由电子实验实训装置中的交流电源获得。在实际应用中可外接变压器获得15V的交流电。
烟雾报警器电路元件清单如下表所示:
(2) 检验烟雾报警器动作是否正常, 以点燃的蚊香烟雾替代火灾中产生的烟雾来进行检测。将气敏元件侧向放置, 以蚊香离它远近来控制烟雾浓度。并检验如何来调节烟雾检测的灵敏度。该电路要求蚊香离0.5米时即报警, 报警2分钟后自动停止。
4 结语
最近10年来, 科技发展突飞猛进, 全球的电子业发展速度更是惊人。电子产品从设计生产到投放市场的周期越来越短, 成本越来越低。集成运算放大器作为一种模拟集成电路, 具有结构简单、用途广泛、价格低廉、灵敏度高, 功能灵活等多种优势。集成运放有线性和非线性两种应用, 本文仅从集成运放的非线性应用电路——电压比较器着手介绍其本身的性质以及相关的具体应用实例。在实际生产中, 只要将其各种典型电路加以综合应用, 便可以得到许多实用电路。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社, 2003
[2]徐雪松.常用电子器具电路[M].新时代出版社, 1992
报警电路 篇7
温度是表示物体冷热程度的物理量, 是一种最基本的环境参数, 对工业生产和日常生活有着巨大的影响。电子电子电路中, 大多数电子元器件在温升高时性能会发生明显的改变, 甚至烧毁, 导致系统的崩溃。例如, 温度的变化会使电阻的阻值发生变化, 使二极管的伏安特性左移或右移, 使放大器产生温度漂移影响放大性能;笔记本、MP3 等数码产品中, 温度的变化会导致其性能下降甚至损坏。同时, 不管是在工业生产还是日常生活中, 温度检测和控制技术都起着非常重要的作用, 在冶金、石油、化工、电力和现代农业等行业, 温度是极为重要而又普遍的热工参数之一, 在普通家庭里常用的电气设备如热水器、电饭煲、电烤箱、空调、冰箱等都依赖与温度检测与控制技术。可以说温度检测技术是无处不在的, 因而对于温度检测和控制的研究就显得非常必要而又有着深远的意义。
本设计中, 我们利用热敏电阻进行温度的检测, 通过一系列转化达到当温度到达一个上限时出发蜂鸣器报警。这个设计在实际中有着非常广泛和重要的应用。比如浴室水温监控、培养箱中温度检测等。在进一步的改进中, 我们将致力于通过热敏电阻采集的信息进行相应的自动调节, 以期实现完全的温度检测和控制的自动化。
1 方案论证
目前工业和学术领域对温度报警与控制研究应用较多, 在实现方式上主要有以下两种。
方案一:采用温度传感器实现温度的采集, 如LM355, DS18B20 等, 以单片机为控制核心, 温度传感器采集的温度信号转换为数字信号传送给单片机, 由单片机控制报警系统的动作[1,2]。此方案的优点在于控制精度很高, 缺点在于成本较高, 系统复杂度也较高。
方案二:采用热敏电阻实现温度的采集, 并转换成相应的电压信号, 控制施密特触发器的翻转, 当温度上升到一定值时, 热敏电阻的阻值下降到一定值使得对应的施密特输入电压下降到反转值, 施密特实现低电平到高电平的翻转从而控制报警电路[3,4]。此方案的精度不高, 但实现起来非常方便, 成本也很低。
由上面的分析可以看出, 两种方案各有优缺点, 第一种方案适合于精度要求较高且可以自动进行温度控制的场合, 第二种方案适合于精度要求不高, 温度可在一定范围内变化的场合。本文中我们主要研究方案二的实现。其系统框图如图1 所示。
2 系统设计
2.1 振荡触发电路
振荡电路工作使得蜂鸣器报警, 控制振荡电路工作与否的模块由一个与门组成, 两个输入分别是按键开关触电电压和热敏电阻的对地电压。本设计利用负温度系数 (NTC) 热敏电阻MF523270 进行温度的采集, 将热敏电阻与另一固定阻值的电阻串联, 当温度升高时热敏电阻阻值下降, 对应的分压值相应下降。
初始状态, 按键开关断开, 温度低于上限温度T, 则与门输入端均为高电压, 当按键开关闭合或者温度超过上限T时, 都会使得与门输出为低。
振荡触发电路的原理图如图2 所示:
2.2 振荡电路开关
因为当振荡电路工作时输出方波可使蜂鸣器间断通断电从而实现报警, 而振荡电路不工作时蜂鸣器也不报警, 所以需要使用一种振荡电路开关, 当温度低于上限并且按键开关未闭合时此开关阻止振荡电路振荡从而使蜂鸣器不发声, 反之则使蜂鸣器发声报警。
本设计中, 利用一个施密特和一个二极管组成振荡电路开关, 施密特的输入为开关的输入, 二极管正极为开关输出。输入为高 (高于Vp) 时二极管负极为低, 此时振荡电路不振荡, 当输入为低 (Vn) 时二极管负极为高, 此时振荡电路工作。
2.3 振荡电路
本设计中由施密特、电阻、电容组成简单的震荡电路, 工作时产生方波。接通电源瞬间, 电容C2 上的电压为0V, 输出V0为高电平。V0 通过电阻R4 对电容C2 充电, 当Vi (输入) 达到Vp时, 施密特触发器翻转, 输出为低电平, 此后电容C又开始放电, Vi下降, 当Vi下降到VN时, 电路又发生翻转, 如此周而复始地形成振荡。振荡周期公式[5]为
其电路如图3 所示, 其中R4=100Ω, C2=10u F, Vcc=5V, Vn=2.3V, Vp=3.0V由公式可得
周期T=5.66m S, 频率f=176.7Hz。
2.4 蜂鸣器开关和驱动
本设计中由一个共射级NPN三极管组成蜂鸣器的开关电路, 当输入为低时, 三极管不导通, 开关断开, 蜂鸣器不发声, 当输入为高时, 三极管导通, 开关闭合, 蜂鸣器发声。同时用一个PNP三极管连接到蜂鸣器的正极端以驱动蜂鸣器工作。蜂鸣器的开关和驱动电路如图所示:
3 系统仿真测试
本设计中我们采用的仿真平台是Labcenter Electronics公司出产的EDA工具Proteus 7 Professional, 它可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路, 软件提供了大量模拟与数字元器件及外部设备, 以及各种虚拟仪器[6]。
整个仿真系统电路如图5 所示。由于仿真中无法通过温度改变热敏电阻阻值, 我们利用一个滑动变阻器替代热敏电阻发生阻值的改变, 从而引起后面电路动作的改变。当电阻值从初始的高电阻值减小到400Ω 时, 振荡器开关打开, 蜂鸣器开始发生报警, 当阻值再次升高到4.4KΩ 时, 振荡器开关自动关闭, 蜂鸣器停止报警。按键开关也有相类似的作用。初始状态按键开关断开, 振荡器开关断开, 蜂鸣器不发声, 当按下开关时, 振荡器开关闭合, 蜂鸣器发声报警, 断开按键开关, 蜂鸣器停止报警。
系统仿真结果表明此电路能够实现对精度要求不高场合下的温度报警, 并且整个电路简单易行、成本低廉, 非常适合推广使用于各个相关工业领域。如果对电路加以改进和扩展, 如温度达上限后采取报警的同时通过继电器等装置切断电源, 或进行其他流水操作, 将能进一步增强其使用范围。
摘要：本设计以集成施密特触发器TC4584为核心, 采用负温度系数的热敏电阻感应温度变化并转换成对应的电压变化, 通过后续施密特触发电路和三极管组成的放大电路驱动蜂鸣器, 当温度高到一定值时自动启动蜂鸣器报警, 同时也可通过手动开关启动蜂鸣器报警。实验结果表明该电路具有较高的可靠性和实用性, 可应用于多个领域。
关键词：施密特,TC4584,热敏电阻,温度,蜂鸣器,报警
参考文献
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[3]康裕荣, 康向东.论施密特触发器[J].赣南师范学院学报, 2007, (03) :65-67.
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[5]华成英童诗白.模拟电子技术基础[M].ed.by 4高等教育出版社, 2007.