火災報警器電路的設計.doc

火災報警器電路的設計第1頁石家莊鐵道大學四方學院課程設計題目:火災報警電路專業(yè)電氣工程及其自動化班級0910-1學號姓名完成日期:2011年06月27日火災報警器電路的設計第2頁摘要目前，火災自動報警系統(tǒng)領域中網(wǎng)絡化、自動化技術(shù)日臻完善，但火災探測器還存在著誤報和漏報等問題?；馂奶綔y器探測火災的準確性將直接影響整個自動報警系統(tǒng)的性能。因此，火災探測器技術(shù)己成為該領域的主要發(fā)展方向。該火災報警器電路方案設計原理框圖如圖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)光二極管和蜂鳴報警器報警電路幾部分。根據(jù)信號的流通，所設計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)殡妷盒盘柨梢圆杉瘻囟刃盘?；差分放大電路引入了負反饋，?gòu)成了運算電路，對電信號進行放大；單限比較器沒有引入負反饋，工作再開環(huán)狀態(tài)，組成了單限電壓比較器；發(fā)光二極管和蜂鳴報警電路及其驅(qū)動程序組成了分立元件。圖1火災報警電路原理框圖一、設計目的隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災發(fā)生的頻率越來越高。家庭火災一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時、滅火器材缺乏及在場人驚慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導致重大生命財產(chǎn)損失。消防部門的統(tǒng)計顯示，在所有的火災比例中，家庭火災已經(jīng)占到了全國火災的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引起火災事故，使好端端的幸福家庭眼間毀于一旦,有的導致家破人亡,而且一旦發(fā)生居民家庭火災,處置不當、報警遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應該積極了解家庭火災的主要起因，還有預防火災的發(fā)生。這就是我們研究聲光報警器的目的。二、設計要求由負溫度系數(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，測溫電橋的兩個輸出電壓相等，聲光報警電路部分不工作（發(fā)光二極管不發(fā)光，蜂鳴器不報警）。當有火情時，測溫電橋的兩個輸出電壓不相等，產(chǎn)生壓差，當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警電路惠更斯電橋火災報警器電路的設計第3頁時，經(jīng)過由集成運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)動發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器鳴叫報警。三、設計方案及原理框圖圖2設計方案及原理框圖四、單元電路設計及主要元器件參數(shù)計算1.惠更斯電橋電路設計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?.差分放大電路設計差分放大電路設計如圖4所示?；莞闺姌虿罘址糯箅娐穯尉€電壓比較器聲光報警電路火災報警器電路的設計第4頁圖4差分放大電路工作原理：由圖4所示為火災報警電路的第二部分差分放大電路。U1為比例運算放大器，由R1引入負反饋，構(gòu)成差分比例運算電路。VCC和VEE為比較電壓值為12V。2單限電壓比較器電路的設計單限電壓比較器電路的設計如圖3所示。火災報警器電路的設計第5頁圖5單限比較器工作原理：由圖5所示為火災報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，也就是說當從差分放大電路出來的電壓大于閾值電壓的時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，此時二極管工作在低電平狀態(tài)，就不會有任何警報。3聲光報警電路設計聲光報警電路設計如圖4所示。圖6聲光報警電路工作原理由圖4所示為火災報警電路的第四部分聲光報警電路。當輸入電壓達到發(fā)光二極管LED燈和三極管正常工作電壓時，二極管LED燈發(fā)光，蜂鳴器發(fā)聲。火災報警器電路的設計第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時的電路測試結(jié)果如圖5所示，此時蜂鳴器不響，二極管不亮。圖8VDD=1vVSS=1V時的測試效果2、R2=900時的電路測試結(jié)果如圖8所示，二極管亮，蜂鳴器響?；馂膱缶麟娐返脑O計第7頁圖9VDD=1VVSS=1.005V時的測試效果七、設計總結(jié)：辛苦的課程設計結(jié)束了，它鍛煉了我查閱資料，進行方案構(gòu)思的的能力。在設計過程中，我們按照指導老師的要求逐步完善設計方案。對指導老師提出的問題進行了詳細的修改。較好地完成了設計任務。但也暴露出了一些問題。這次課程設計，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。但在老師辛勤的指導下，和同學們的熱情幫助下，使我順利的完成了設計。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，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任