《模拟电路基础》应用设计报告火灾报警电路课程设计.doc

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。 2） 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。3） 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Uo1>UT，Uo2=UoH，输出高电平，使发光二极管和晶体管导通。当Uo1<UT，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。 根据选择的基极电流（IB）和稳定电压计算基极电阻R6。 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。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=IB。 若晶体管导通时处于饱和状态，则Ic=(Vcc-Uces/RL)<=IB120三. 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1k;R3(Rf),R9为10k;R4为9k；R6为限流电阻100；从而，通过一级运放后的输出电压o1=R3(Ui1-Ui2)/R1=2V第二级运放有门限电压UT=Vcc*R5/(R4+R5)=1V稳压二极管选用±，因此，。发光二极管1.82，。由（）R7，可以得出R7=(UoH-UD)/ID200;晶体管基极电流IB=(UoH-UBE)/R8，UBD0.7V，IB约为几毫安，故解得R8=(UoH-UBE)/IB10k蜂鸣器电流即集电极电流Ic=IB。 Multsim仿真电路为： 如图， 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 可以看到Uo2位低电平，发光二极管截止没有发光，三极管T也截止，蜂鸣器不报警。四 总结在这次设计学习中，我通过在网络上查阅资料，了解了火灾报警电路的基本构成部分，即差分放大电路、单限比较电路、声光报警电路。根据设计好的原理图，使用电路仿真软件完成设计，使我从中学到了电路分析和设计的基本方法，包括：分析要求和技术指标，确定方案，搜寻元器件，电路仿真和优化电路，加工和调测，总结，修改。这次的制作，让我能够主动自觉的去思考，主动学习相关的知识，培养了一定的自学能力，分析问题的能力和解决问题的能力，再动手的过程中也动了脑。而且还巩固了一些电子仪器的正确使用。一方面我对电路设计技术专业知识有了进一步的掌握并熟悉了更多电子仪器的使用方法，掌握电子电路的测试方法，了解常用电子器件的类型和特性，同时掌握如何合理选用电子器件的原则。有了更多对模拟电子技术综合性训练的机会。另一方面对于动手能力的培养和敏捷思维方式的形成起到很大的作用。设计一个电路首先要有合理的原理，再有合理的原理图，对于大型的电路还要注意分层分块的完成然后系统连接。在以后的工作中对于我们的实践训练这是很重要的。再一方面电子电路的安装与调试技能培养了我的创新能力和对治学要严谨的态度。