火災(zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第1頁石家莊鐵道大學(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(jí)0910-1學(xué)號(hào)姓名完成日期:2011年06月27日火災(zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第2頁摘要目前，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。火災(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(hào)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)殡妷盒盘?hào)可以采集溫度信號(hào)；差分放大電路引入了負(fù)反饋，構(gòu)成了運(yùn)算電路，對(duì)電信號(hào)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。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(shí)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)值差分放大電路單限電壓比較器聲光報(bào)警電路惠更斯電橋火災(zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第3頁時(shí)，經(jīng)過由集成運(yùn)放組成的差分放大電路的放大以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(hào)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。2.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。惠更斯電橋差分放大電路單線電壓比較器聲光報(bào)警電路火災(zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第4頁圖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)單限電壓比較器電路的設(shè)計(jì)如圖3所示?；馂?zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第5頁圖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(huì)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(huì)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(huì)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?；馂?zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第6頁五、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8VDD=1vVSS=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?；馂?zāi)報(bào)警器電路的設(shè)計(jì)第7頁圖9VDD=1VVSS=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)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(duì)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(shí)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),最重要的還是自己對(duì)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(duì)我們的悉心指導(dǎo)，和同