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1、烟雾防盗多功能报警器专业班级：电仪 09组长：王彦凯许颖超王 玲【摘要】2023 年中国火灾频发,对中国的经济进展和社会稳定造成很大影响。为此，本设计方案在原有防盗报警的同时增加了火灾报警功能。本报警器有功能选择开关，可以在防盗和火灾报警功能之间切换。本报警器的防盗报警局部有全天工作模式和夜间工作模式两种模式，且夜间工作模式由光控开关自动切换，光控开关翻开时报警器可以在白天自动关闭防盗报警功能以省电，在晚上能自动翻开防盗报警功能。假设要执行全天防盗报警报警，只需要把光控开关屏蔽。本报警其中有功率放大电路可以报报警信号放大，对盗窃者有猛烈的威慑效果， 在火灾发生时对四周人有较强提示作用。报警器的
2、防盗和火警报警声音不同但是电路却是用同一声音发生模块实现，节约元件且功能强 大。【关键词】：火灾报警 防盗报警 光控开关2【名目】设计内容41.1 设计目的及任务41.2 设计思想52.0 报警器的工作原理52.1.0 火灾报警功能原理52.1.1 火灾报警电路的设计52.1.2 火灾报警器的工作原理62.2.0 防盗报警功能原理62.2.1 防盗报警设计原理62.2.2 防盗报警器工作原理72.3.0 总电路图72.4.0 光控原理92.5.0 延时和触发局部电路原理102.6.0 声音产生电路局部112.7.0 功率放大局部123.0 电路的焊接124.0 电路的调试135.0 心得146
3、.0 元件清单147.0 参考文献153【设计内容】1.1 设计目的及主要任务设计目的：设计此报警装置，有防盗报警功能和火灾报警功能。选择火灾报警功能时，需要把报警器安装在通风口的暗处或光线较暗的地方，当火灾发生时，有烟雾产生，将触发火警报警电路工作，报警器发出 “啾啾”的逼真的火警报警声。只要烟雾还存在报警器就工作。中选择防盗报警功能时，报警此报警器应安装在门口或是窗户旁边， 晚上报警器将会以电源指示灯作为伪装，当有盗贼进入室内进展盗窃时，将会触发报警器工作，报警器发出“呜呜呜呜”的逼真的警车警笛声，并且防盗报警功能局部有延时电路，可以再一次触发下连续十秒左右持续报警，对盗贼起到威慑作用。当
4、在白天时间控开关将会把防盗报警功能屏蔽，以节约电能，假设要实现全天报警，就需要把光控开关屏蔽，微调报警触发电阻即可。设计任务：（1） 依据从稳定性、牢靠性、有用性、经济性选择电子线路和电子器件，找到适合的功能电路。（2） 通过网络查阅和图书馆资料，培育独立分析问题和解决实际问题的力量。（3） 了解常用电子器件的类型和特性。（4） 学会电子电路的焊接、安装与调试技能。4（5） 进一步生疏电子仪器的使用方法。（6） 学会撰写课程设计总结报告。（7） 培育严峻认真的工作作风和严谨的科学态度。1.2 设计思想本报警器的设计主要基于光控报警器的设计选择经济适宜的元器件焊接调试。本设计核心芯片就是 HAI
5、7555，电压比较器LM393，功放 TDA2822。用光敏电阻作为传感器，把光线信号变化转换为电压信号变化，通过电压比较器 LM393 进展准确的处理，然后把信号给声音产生局部就能发出报警声。通过调整滑动变阻器就可以对光敏电阻的精度的设置以到达不同光照下都可以准确报警。2.0 报警器的工作原理2.1.0 火灾报警功能原理2.1.1 火灾报警电路的设计原理图光敏电阻 1电压比较器电子开关闭合电子开关断开报警器发声电路工作报警器发声电路不工作功率放大电路52.1.2 火灾报警器的工作原理火灾报警器的原理如上图所示，触发电路电路图如以下图所示。光控局部由光敏电阻和电压比较器构成，这是一种周密的暗激
6、发开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放IC 的反相端电位上升，其输出激发VT 导通，VT 掌握报警器发生局部电路工作，进展报警。当有火情发生时由于烟雾的产生，使光敏电阻的电阻发生变化。由原来的低阻值变为高阻状态，电压比较器的输出端反转，有原来的低电平变为高电平变为低电平。使 PNP 三极管导通，进而使三极管掌握的声音发生局部工作，产生“啾啾 啾啾”逼真的火警报警声音。假设烟雾不消散报警声将不会停顿。2.2.0 防盗报警功能局部原理2.2.1 防盗报警设计原理图光敏电阻 2电子开关光敏电阻 1电压比较器报警器发声电路功率放大电路62.2.2 防盗报警器工作原理当
7、报警器处于防盗报警功能时，有全天报警和夜间报警两种模式， 防盗报警经触发会连续发出警报十一秒左右，假设触发未解除报警器将始终报警直至解除。开关 SW2 掌握全天工作模式还是夜间工作模式。使用夜间报警模式时，报警器可以自动识别自动掌握， 由光控开关掌握报警器白天不工作，夜晚时自动开启。光敏电阻 2 用来对电路中的 Q2 电子开关进展掌握声音发生局部的工作与否，当Q2 工作时，在白天由于光线较强，光敏电阻的阻值较小， Q3 截止U4 的 3 脚输出低电平，Q4 基极为高电平，连接的Q2 的基极为高电平，无论电压比较器和光敏电阻是否接收到信号，发声电路不工作报警器不工作，处于节电状态。晚上由于光线较
8、暗光敏电阻的电阻较大，Q3 的基极为高电平，Q3 导通，Q4 导通， 延时电路进入工作状态，Q4 基极为低，但是假设光敏电阻 1 与电压比较器组成的传感电路接收到按触发信号， U3 输出低电平， Q2 还是会导通，从而使报警器工作。假设开关 SW2 闭合防盗报警器处于全天报警状态，此时就要依据光的强度适当调整 RV3 的阻值以实现准确报警。Q2 导通时声音发生局部进入工作状态，发出报警声，当有触发信号时，运算放大器的输出为低，Q2 导通。2.3.0总电路图7Q2U18R4CQ 3R310KR15.1K8550RV3U210K8R410KR6R781MRV1C V5 CVDC 74 R CQ 3
9、CV7R2DC5U312k312R8D11N41482DGTRNTH 6Q11KCVGD2 TRNTH 6RV2100KC14R510KLM15827kSW11M1NE5554u71NE555C310uC40.01uF9012C20.01uFLDR1SW-DPDTSW2R12SW-SPST-MOMU484 R CQ 3VCR9100kR108310k2U5C8 LS11TORCH_LDR10kDC 7100uR11150kQ485505C47CV100u1458SPEAKERQ390142 TRNTH 6GDC51.0LDR2LDRC6 1NE5550.01uf100u82.4.0光控原理光敏
10、电阻式光控开关以光敏电阻为核心元件的带继电器掌握输出的光控开关电路有 很多形式，如自锁亮激发、暗激发及周密亮激发、暗激发等等，下面给出几种典型电路。图 2 是一种简洁的暗激发继电器开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发 VT1 导通，VT2 的鼓励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的掌握。图 2 简洁的暗激发光控开关图 3 周密的暗激发光控开关图 3 是一种周密的暗激发时滞继电器开关电路。其工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升使运放 IC 的反相端电位上升，其输出激发 VT 导通，VT 的鼓励电流使继电器工作，常开触点闭合，
11、常闭触点断开，实现对外电路的掌握。本报警器电路的信号触发承受的是周密的暗激发电路，防盗报警器的夜间模式自动切换局部承受光敏电阻掌握也是暗触发式。92.5.0延时和触发局部电路原理555 定时器介绍： 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555 ，除单 定时器 外， 还有对应的 双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器本钱低，性能牢靠
12、，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动掌握等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它供给两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3555 它含有两个，电压比较器一个根本RS 触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只 5K 的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器 A1 同相比较端和低电平比较器 A2 的反相输入端的参考电平为和。A1 和 A2的输出端掌握 RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超
13、过时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输10入信号自 2 脚输入并低于时，触发器置位，555 的 3 脚输出高电平，同时放电，开关管截止。是复位端，当其为 0 时，555 输出低电平。寻常该端开路或接 VCC。Vc 是掌握电压端5 脚，寻常输出作为比较器 A1 的参考电平，当 5 脚外接一个输入电压，即转变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种掌握，在不接外加电压时，通常接一个 0.01uf 的电容器到地，起滤波作用，以消退外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T 为放电管，当 T 导通时， 将给接于脚 7 的电容器供给低阻放电电路。555 定时器单稳态
14、触发器555 构成单稳态触发器555 定时器和外接定时元件 R、C 构成的单稳态触发器。D 为钳位二极管，稳态时 555 电路输入端处于电源电平，内部放电开关管 T 导通，输出端 Vo 输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到 Vi 端。并使 2 端电位瞬时低于， 低电平比较器动作，单稳态电路即开头一个稳态过程，电容 C 开头充电，Vc 按指数规律增长。当 Vc 充电到时，高电平比较器动作，比较器 A1 翻转， 输出 Vo 从高电平返回低电平，放电开关管 T 重导通，电容 C 上的电荷很快经放电开关管放电，暂态完毕，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好预备。波形图见以下图。11单稳态触发器波形
15、图暂稳态的持续时间 T 即为延时时间打算于外接元件 R、C 的大小。wT =1.1RCw通过转变 R、C 的大小，可使延时时间在几个微秒和几格外钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可承受复位端接地的方法来终止暂态，重计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。本报警器中防盗报警的延时十秒就是通过计算用 100K 的电阻和 100uF 的电容来延时十一秒左右。T=100K*100uF*1.1=11S当触发报警器时，防盗报警器就能连续报警十一秒左右。2.6.0声音产生电路局部U2 与 R4，RV2 构成多谐振荡器，产生高频的矩形波
16、脉冲信号，电位器 RV2 用来调整振荡器的振荡频率，以便模拟到声音最逼真状态。U1 与 R1，RV1 和 C1 组成一低频振荡器，晶体管 Q1 组成射极跟随器。Q1 的基极连接在电容 C1 的的上端，使射极跟随器的工作状态跟着 C1 的充放电过程而变化。C1 的充放电过程是三角波的形成过程，而多谐振荡器起着开关作用，多谐振荡器长生方波的周期正是三角波的形成周期。多谐振荡器与射极跟随器协作工作，在射极跟随器的输出端就会输出三角波。将三角波输出经 R2 加至 U2 的 5 脚，多谐振荡器的输出频率就会跟着三角波的变化，由低到高再又高到低，就发出“呜呜”的逼真的警笛声。电路中，在电容 C1 的充放电
17、回路中还有一只与 RV1 并联的二极管 VD1 和开关 Sw1，当开关闭合后，由于C1 的放电回路电阻远小于充电回路电阻，这时 C1 产生的波形就不再是三角波，而成了锯齿波。在锯齿波的调制下，电路就12发出连续的“啾啾”逼真的火警警报声。电路图如下U1R1U2R484RCQ3CV7DC10K1N4007R35.1KR284RCQ3CV7DC1.0K5CVRV1 D11M1.0K5CVRV2C4100KC22 100nDNTRGTHDG62TRNTH64u7LS1NE555SW111NE555C110uSW-SPSTQ1PNPC3100nSPEAKER2.7.0功率放大局部13TDA2822 工
18、作电压低，低于 1.8V 时仍能正常工作，集成度高，外围元件少， 电源电压 : 最大值 15 V 最小值 3 V ，通过 TDA2822 的功率放大， 报警器的功率得到显著提高，报警声音大，防盗报警中对盗贼起到威慑作用，火灾报警中对四周的人有奇较强的警示作用。3.0 电路的焊接在确定了原理图之后就要动手焊接电路了，焊接一般分为五步：预备，加热， 加焊锡，去焊锡，去烙铁。当焊锡完全润湿焊点后离开烙铁，留意移开烙铁的方向应当是或许度的方向。焊接电路时对于电烙铁的使用需要留意很多问题： 首次使用电烙铁时，烙铁头要上锡；对于外表已经氧化的焊盘和元器件的引脚， 必需用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂，然后搪上
19、一层薄而均匀的焊料；导线焊接前要出去末端绝缘层；焊接时间不宜过长，否则简洁烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热；焊点应呈正弦波峰外形，外表应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。往万用板上焊接元件时要先对元件的位置有或许的安排，安排元件在合理的位置有利于焊接的干净美观。焊接时充分利用元件的引脚用来当导线不仅美观而且结实便利，省去了剥导线的麻烦，但是，假设只用引脚，电路就不能有穿插， 否则会短路。4.0 电路的调试焊接完成后就要对电路进展调试了，调整好直流稳压电源电压为 5V，把各接线点用杜邦线连接好，扬声器接上。把报警器电路选择在火灾报警状态，用手遮挡光敏电阻时，报警器不发出任何声音，认真检查焊接状
20、况，没有错的地方， 疑心是光敏电阻的灵敏度不够。调整与光敏电阻串联的滑动变阻器，同时用万用表来测量电压比较器的输出，直到有东西遮挡光敏电阻时电压比较器 LM393 输出低电平，光敏电阻灵敏度调整完成。把报警器设置在防盗报警模式，当用手指挡住光敏电阻时，报警器发出报警声。当把报警器设置在夜间工作模式下，在有强光时给报警器触发信号报警器不工作，当报警器在比较暗环境下，触发报警器报警器报警十一秒左右。5.0心得在确定设计好电路以后，要在电脑的仿真软件上进展仿真，看一下结果如何，效果不好的先改参数，在进展模拟直到有较好的结果再动手焊接。只有这样，效率才会较高，否则工作效率较低。在本次工程中，由于没充分
21、得把全部电路一次性想好导致，后来的电路都是加上去的给焊接带来很大麻烦，且排版不好。以后要吸取教训。6.0元件清单芯片：HAI7555三个LM393一个TDA2822一个三极 管：PNP：8550二个9012一个NPN：9014 一个二 极 管： 4148 一个电 阻：光敏电阻二个滑动变阻器： 103 一个104 一个105 一个电 解 电 容：10uF 二个100uF 二个瓷 片 电 容：0.01 三个单刀单只开关一个双刀双掷开关一个扬 声 器：一个7.0参考文献唐治德模拟电子技术根底肖景和555 集成电路应用精粹赵广林常用电子元器件识别检测选用一读通杨兴瑶编有用电子电路 500 例赵 健有用声光及无线电遥控电路 300 例科学出版社人民邮电出版社电子工业出版社化学工业出版社中国电力出版社