《模拟电路基础》应用设计报告-火灾报警电路课程设计推荐.docVIP

电子科技大学 《模拟电路基础》应用设计报告 设计题目： 火灾报警电路设计 学生姓名： Ifonedayyou 学号： 教师姓名： 日期： 2015.12.6 一、设计任务 设计一个火灾报警电路 通过两个温度传感器获得的电压差实现火灾自动报警。 正常情况下，电压差为零，发光二极管不亮，蜂鸣器不响。 当有火情时，电压差增大，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫。 二、电路原理 为实现火灾报警电路的工作，共需要以下几个电路： （1）二极管温度传感器 （2）电压放大电路 （3）单限比较电路 （4）声光报警电路 1）随温度的升高，热敏电阻的阻值逐渐减小，通过两热敏电阻阻值变化 引起的压差控制第一级运放的输入输出。 电压差通过比例运放放大，并与第二级运放反向输入电压相比较，形成单限 比较器。 通过第二级运放正向输入端电压的变化，使单限比较器输出不同的电平，来 控制发光二极管和蜂鸣器的工作与否。从而就控制了报警电路的工作与否。 4）电路导通后，发光二极管发光，蜂鸣器报警。 1.总体电路： ui1和ui2分别来源于两个温度传感器，它们安装在室内同一处，一个安装在金属板上产生ui1，另一个安装在塑料壳体内部产生ui2.正常情况下，两个温度传感器产生的电压相等，ui1=ui2，发光二极管不亮，蜂鸣器不响。有火情时，金属板上的温度传感器因金属导热快温度上升较快，塑料壳内的温度传感器温度上升慢，使得ui1与ui2产生电压差。差值电压增大到一定数值时，发光二极管发光且蜂鸣器鸣叫报警。 分析：A1引入了负反馈，构成运算电路；A2没有引入反馈，工作在开环状态下，组成电压比较器；后面分立元件为声光报警电路及其驱动电路。 1.二极管温度传感器：以二极管作为温度传感器，将温度变化转 化为输出电压ui。 用恒定电流驱动二极管 输出电压ui 等于二极管的正向电压 温度上升时，二极管正向电压下降，输出电压下降。 2.电压放大电路：发生火灾时，温度传感器的电压差迅速上升至几十到 几百mV, 通过差分放大器将电压放大到大于比较电压。 放大后得到第一级输出电压 3.单限比较电路：差分电路输出的电压从A2的正向输入端输入，与 单限电压比较器（第二级电路）的阈值电压UT进行比较。 当Uo1UT，Uo2=UoH，输出高电平，使发光二极管和晶体管导通。 当Uo1UT，Uo2=UoL，输出低电平，使发光二极管和晶体管截止。 运放输出端可以用稳压管限幅，根据稳定电压和稳定电流、负载电流可以 计算 限流电阻。 4.声光报警电路：当A2输出为高电平时，发光二极管导通，发光。 根据稳定电压和发光二极管的导通电压（1.5-2V）、工作电流 （10-20mA）可以计算电阻R5。 当A2输出为高电平时，晶体管T导通，蜂鸣器鸣叫。 发光二极管的电流为ID=(UoH-UD)/R7，晶体管基极电流 IB=(UoH-UBE)/R8，蜂鸣器电流为Ic=βIB。 若晶体管导通时处于饱和状态，则Ic=(Vcc-Uces/RL)=βIB β≈120 电路仿真与结果 仪器选择： 运放U1，U2选择uA741；稳压管D1，D2选择1N4733A;三极管选择2N2222A;蜂鸣器选择频率为200HZ. Ui1=1.2V，Ui2=1V，Vcc=10V. R1=R2,R5为1kΩ;R3(Rf),R9为10kΩ;R4为9kΩ；R6为限流电阻100Ω； 从而，通过一级运放后的输出电压Ｕo1=R3(Ui1-Ui2)/R1=2V 第二级运放有门限电压稳压二极管选用±６Ｖ，因此ＵＯＨ＝ＵＺ＝６Ｖ，ＵＯＬ＝－６Ｖ。 发光二极管ＵＤ＝Ｖ，ＩＤ≦２０ｍＡ。由ＩＤ＝（ＵＯＨ－ＵＤ）／，可以得出ui1输入到A1的同向端为1.2V，ui2输入到反向端为1V。 当Uo2为高电平，发光二极管导通发光，与此同时晶体管T导通，蜂鸣器鸣叫 若令Ui1=Ui2,即为温度传感器的电压差为零（正常状况），结果如图