玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì)課件

1、 玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì) 玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì) 壓電式傳感器 壓電式傳感器 壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。逆壓電效應(yīng)當(dāng)沿電介質(zhì)極化方向?qū)ζ涫┘与妶?chǎng)，這些電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生幾何變形。壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾儔弘姴牧系闹饕匦詤?shù)壓電常數(shù)：衡量壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)。彈性常數(shù)：決定壓電器件的固有頻率和動(dòng)態(tài)特性。介電常數(shù)：其絕緣電阻將減少電荷泄漏，改善壓電傳感器的低頻特性。電阻：居里點(diǎn)溫度：壓電材料開始喪失壓電特性的溫度。衡量壓電材料機(jī)、電能量

2、轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)。機(jī)械耦合系數(shù)：壓電材料的主要特性參數(shù)壓電常數(shù)：衡量壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)。彈性石英晶體石英晶體光軸機(jī)械軸電軸橫向壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)縱向壓電效應(yīng)不產(chǎn)生石英晶體光軸機(jī)械軸電軸橫向壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)縱向壓電效應(yīng)不產(chǎn)生石英晶體玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì)課件玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì)課件不受外力時(shí)沿 X 軸受力沿 Y 軸受力不受沿 X 軸沿 Y 軸石英晶體的壓電效應(yīng)演示 當(dāng)力的方向改變時(shí)，電荷的極性隨之改變，輸出電壓的頻率與動(dòng)態(tài)力的頻率相同；當(dāng)動(dòng)態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時(shí)，電荷將由于表面漏電而很快泄漏、消失。石英晶體的壓電效應(yīng)演示 當(dāng)力的方向改壓電陶瓷壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，呈電中性，不具有壓電性質(zhì)。

3、當(dāng)外加電場(chǎng)增強(qiáng)到一定程度，材料的極化達(dá)到飽和程度時(shí)，所有電疇極化方向與外電場(chǎng)方向一致，即使外電場(chǎng)去掉，電疇極化方向基本不變，此時(shí)材料才具有壓電特性。因受力而產(chǎn)生的由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象。正壓電效應(yīng)：d33q =F壓電陶瓷的壓電系數(shù)電荷量壓電陶瓷壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，呈電中性，不具有壓電式傳感器基本原理：利用壓電材料的壓電效應(yīng)，當(dāng)有外力作用在壓電材料上時(shí)傳感器就有電荷（或電壓）輸出壓電元件的連接方式：+并聯(lián)串聯(lián)輸出電荷大輸出電壓高壓電式傳感器基本原理：利用壓電材料的壓電效應(yīng)，當(dāng)有外力作用在在壓電式傳感器中，常用兩片或多片組合在一起使用。由于壓電材料是有極性

4、的，因此接法也有兩種，如下圖所示。圖a為并聯(lián)接法，圖中b為串聯(lián)接法并聯(lián)接法適宜測(cè)量慢變信號(hào)且以電荷作為輸出量的場(chǎng)合。 串聯(lián)接法適宜用于以電壓作為輸出信號(hào)，且測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。在壓電式傳感器中，常用兩片或多片組合在一起使用。由于壓電材料壓電傳感器的應(yīng)用壓電傳感器的應(yīng)用當(dāng)受到外力作用時(shí)，它將產(chǎn)生彈性形變，將力傳遞到石英晶片上，利用石英晶片的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換。 壓電式測(cè)力傳感器它的測(cè)力范圍是050N，最小分辨率為0.01N，絕緣阻抗為，固有頻率為5060kHz。非線性誤差小于1%。整個(gè)該傳感器重為10g，可用于機(jī)床動(dòng)態(tài)切削力的測(cè)量。 當(dāng)受到外力作用時(shí)，它將產(chǎn)生彈性形變，將力傳遞到石英晶

5、片上，利壓電加速度傳感器壓電加速度傳感器壓電加速度傳感器當(dāng)傳感器與被測(cè)物體一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，由于彈簧的剛度相當(dāng)大，而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對(duì)較小，可認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性很小，因此，質(zhì)量塊與傳感器基座感受到相同的振動(dòng)，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，此慣性力為傳感器輸出的電荷與作用力成正比，即壓電加速度傳感器當(dāng)傳感器與被測(cè)物體一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，由于彈玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì)課件玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì)課件它的主要優(yōu)點(diǎn)是；靈敏度高、體積小、重量輕、測(cè)量頻率上限較高、動(dòng)態(tài)范圍大。但易受外界干擾，在測(cè)試前需進(jìn)行各種校驗(yàn)。YD型壓電式加速度傳感器YD型壓電式加速度傳感器壓電加速度計(jì)是以壓電晶體做

6、敏感件。體積小、重量輕、輸出信號(hào)大，固有頻率高，可用于測(cè)量振動(dòng)、沖擊等信號(hào)。其外形見下圖。 6100系列壓電加速度計(jì)壓電加速度計(jì)是以壓電晶體做敏感件。體積小、重量輕、輸出信號(hào)大HZ-9508型測(cè)振表是用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量、簡(jiǎn)易故障診斷的一種便攜式數(shù)字顯示測(cè)振表，用YD型壓電式加速度傳感器作為表頭。它除了可測(cè)量一般機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的加速度、速度、位移等參數(shù)外，還具有測(cè)量齒輪、軸承故障產(chǎn)生的高頻加速度值的功能，并具有低電壓監(jiān)測(cè)功能。其外形結(jié)構(gòu)如右圖所示。HZ-9508型測(cè)振表HZ-9508型測(cè)振表是用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量、簡(jiǎn)易故障診 壓電元件用來感知玻璃受到撞擊時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波，外形及內(nèi)部電路見下

7、圖 所示。傳感器把振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓輸出，輸出電壓經(jīng)放大、濾波、比較等處理后提供給報(bào)警使用時(shí)，將傳感器用膠粘貼在玻璃上，然后通過電纜和報(bào)警電路連接。 壓電元件用來感知玻璃受到撞擊時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波，R3906V紅色VT3DJ6HGVD1VD2SPDsC0.022F壓電傳感開關(guān)電路R6V紅色VTGVD1VD2SPDsC壓電傳感開關(guān)電路壓電傳感開關(guān)電路中，vT采用場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6H，SP采用壓電陶瓷片。接通電源時(shí)，電容器C極板兩端電壓為零，與之相連的場(chǎng)效應(yīng)管控制柵極板G的偏壓為零，這時(shí)vT（ ），紅色發(fā)光二極管（ ）。當(dāng)用小的物體從10cm高度自由落下砸到壓電陶瓷片上時(shí)，SP產(chǎn)生負(fù)向脈沖電壓，通過二極管

8、vD1向電容器C充電，vT的控制極加上負(fù)偏壓，并超過3DJ6H所需的夾斷電壓-9v，這時(shí)vT（ ），紅色發(fā)光二極管（ ）二極管vD2旁路SP在碰撞結(jié)束后，隨著電容器C上 電壓由于元器件漏電而逐漸降低，小于夾斷電壓，vT處于（ ）狀態(tài)，產(chǎn)生漏源電流，紅色發(fā)光二極管逐漸（ ），最終電路恢復(fù)到初始狀態(tài)。壓電傳感開關(guān)電路中，vT采用場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6H，SP采用壓電晶體管聲、光控開關(guān)電路晶體管聲、光控開關(guān)電路1、原理電路圖 壓力監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)與制作1、原理電路圖 壓力監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)與制作 車內(nèi)胎被銳物扎破漏氣部位的氣流聲被傳聲器BM接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電容C2耦合到晶體三極管VT放大，再經(jīng)耦合電容C3

9、、C4并由電位器RP選擇音量后，由SL31集成功率放大器充分放大，由耳機(jī)BE放音。選用SL31(或LA4101)低電壓集成功率放大電路，其使用電壓可在24.5V間選擇，現(xiàn)用3V工作電源。 車內(nèi)胎被銳物扎破漏氣部位的氣流聲被傳聲器BM接2、制作與調(diào)試 印制板參考尺寸為65mm55mm，可自制。電路板可安裝在小盒內(nèi)，傳聲器BM由屏蔽傳聲器線單獨(dú)引出，線長(zhǎng)1.2m。 在印制電路板非銅箔面裝上電池夾。SL31集成功率放大器焊在銅箔面。元器件全部焊裝后，裝上兩節(jié)電池，旋動(dòng)電位器RP的撥盤，閉合電源開關(guān)，把電位器旋到約13位置處，耳機(jī)BE中有極輕微的“沙沙”聲。2、制作與調(diào)試 如有“撲撲”聲出現(xiàn)，說明有自激現(xiàn)象，可調(diào)節(jié)電阻R5，減小SL31集成功率放大器的增益，試試能否消除。 調(diào)節(jié)電阻R2，使晶體三極管VT的工作電流Ic值在23mA。再調(diào)