模電課程設(shè)計(jì)—之火災(zāi)報(bào)警器學(xué) 院：電子工程學(xué)院指導(dǎo)老師：李朝海學(xué) 生：劉浩學(xué)號(hào)：201502092016年12月18日

一、實(shí)驗(yàn)原理總覽圖說(shuō)明：第1級(jí)電路為信號(hào)采集電路，負(fù)責(zé)將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第2級(jí)電路為一個(gè)差分放大電路，負(fù)責(zé)將較小的信號(hào)放大第3級(jí)電路為一個(gè)單限比較器，判斷是否發(fā)生了火災(zāi)；第4級(jí)電路為報(bào)警電路，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，LED亮，蜂鳴器發(fā)聲。二、信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)1、如何檢測(cè)溫差？我們沒有溫度傳感器，現(xiàn)在用二極管代替，常溫下，硅二極管正向?qū)〞r(shí)的通電壓約為0.7V。流過二極管的正向電流固定時(shí)，溫度每上升1度,正向電壓F降大約2mV0

然后我們用兩個(gè)一樣的硅二極管，一個(gè)放在容易發(fā)現(xiàn)感受火災(zāi)的位置，把另一個(gè)保護(hù)起來(lái),用來(lái)感受常溫。電路連接見圖1。R2lx1.0kQ-12VR2lx1.0kQ-12V2、如何模擬溫度升高？如圖1所示，我們使用了兩個(gè)運(yùn)放,由于運(yùn)放"虛短"和"虛斷”的特性,Un二UP=0V,導(dǎo)致輸出電壓BD兩個(gè)二極管DI、D2上電壓與電阻1、2上電壓之和，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，上下兩個(gè)電路完全一樣，所以輸出也一樣；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，運(yùn)放U1的輸出電壓會(huì)減小，以此來(lái)模擬發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度升高時(shí)二極管上9勺電壓口降。開關(guān)打開時(shí)，如圖1:UI、U2輸出都為630mV,說(shuō)明沒有溫差（火災(zāi)）；開關(guān)閉合時(shí)，如圖2:Ul=521mV,U2=630mV,產(chǎn)生了109mV電壓差，換算成溫度大約為109/2=54.5度，視為發(fā)生火災(zāi)。

2kQKev=Space2D11N414912V1rp「obel?V;521mVI：-54.5uAD212VFrobel2kQKev=Space2D11N414912V1rp「obel?V;521mVI：-54.5uAD212VFrobelV;630mVI：684uAR51kD—1kfl

R6圖23,元件參數(shù)如何選擇？首先要選擇合適的觸發(fā)溫差，這里我們選的觸發(fā)溫差為54.5度，對(duì)應(yīng)的二極管下降電壓為109mV,經(jīng)過調(diào)試，當(dāng)電阻1、2為2千歐時(shí)能滿足這個(gè)條件；二極管DLD2選擇1N4149,導(dǎo)通電壓為520.75mV;由于運(yùn)放的關(guān)系，R1~R6對(duì)電路影響不大，在合理取值內(nèi)可就設(shè)定為圖2中的參數(shù)：R1=R3=220千歐，R2=R4=R5=R6=1千歐;運(yùn)放電壓源設(shè)為12V。三、差分放大電路設(shè)計(jì)電路原理圖:

R71kQ-VXA —^AA 1kQR8R1091kO91kCR9 Wv VCC12VUo=-(Up-Un)=-AU

R R公式191kCR9 Wv VCC12VUo=-(Up-Un)=-AU

R R公式19.918VEHE?R109.918VEHE?R1091kQ設(shè)計(jì)的觸發(fā)電壓差A(yù)U為109mV,所以91vUo=_xl09mV=9.919V仿真結(jié)果如圖4,可見Uo=9.918V,符合設(shè)計(jì)要求。91KQR9R71kQ W\―^0-109V Wv-1kQ

R8、單限比較器設(shè)計(jì)

由于觸發(fā)信號(hào)由差分放大電路放大后為Uo=9.918V,我們?cè)O(shè)計(jì)的比較電壓要很接近Uo才行，因此要設(shè)y吩壓電路,電壓源選擇Vcc二12V,電路如圖6:圖6由分壓公式：Uo_Uo_Vcc—UoR9—RIO 公式2我選R9=100千歐，得R10=22千歐。仿真結(jié)果如圖7,可見Un=9.84V,單限比較器輸出為正10,001V,符合設(shè)計(jì)要求。--VCC V1^9.918VMultimeter-XMM2達(dá)XMM2啥JC1O--VCC V1^9.918VMultimeter-XMM2達(dá)XMM2啥JC1O10.001VVEE當(dāng)Uo<9.84V時(shí)，例如Uo=9V時(shí)，如圖8,輸出為負(fù)10,001V,與設(shè)計(jì)相符。五,報(bào)警工作電路電路原理圖9:BUZZER200Hz2N2222AO'2BZ2.2JLLED1R1120002N2222AO'2BZ2.2JLLED1R11200002BZ2.2^^圖9說(shuō)明：小電阻R11是限流電阻，D3、D4是穩(wěn)壓二極管,穩(wěn)壓值為6V,R12是保護(hù)電阻，LED1導(dǎo)通電壓為5mA。

仿真結(jié)果如圖10,可見LED發(fā)光，聽見蜂鳴器發(fā)出“嘟嘟嘟嘟”的聲音，符合設(shè)計(jì)要求。圖10六,完整火災(zāi)報(bào)警器電路測(cè)試開關(guān)斷開（無(wú)火災(zāi)）時(shí)：LED不發(fā)光，蜂鳴器不響；S1C>^=Space2nD1VEE~J——|^-VEE2kQ1N4149-12VVEER1-Wv-220kQR21.0kQ-12VVCC12VV:12.0VI:112pA%robe1riProbe6Probe307AHVCC12VR11D2200Q'ferobeB2N2222A1N4149-12VVEER10.22kQFrobe2R9：>100kQpF07AHV:630mVI:-54.5uAV:1.19mVI：6.83uAV:1.84VI:18.4uAV:630mVI：61.4UAR3-12VVEER1-Wv-220kQR21.0kQ-12VVCC12VV:12.0VI:112pA%robe1riProbe6Probe307AHVCC12VR11D2200Q'ferobeB2N2222A1N4149-12VVEER10.22kQFrobe2R9：>100kQpF07AHV:630mVI:-54.5uAV:1.19mVI：6.83uAV:1.84VI:18.4uAV:630mVI：61.4UAR3220kQR7-Wv91kQBUZZER200HzR51kQWV10kQMA-p-WV1kQR612kQR41.0KQLED1D402BZ2.2”8""^rooe4D302BZ2.2太U4V:-7.14VI:-35.8pAVCC12V開關(guān)閉合（發(fā)生火災(zāi)）時(shí)，LED發(fā)光（紫色框），蜂鳴器發(fā)出“嘟嘟嘟嘟”聲七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)總的來(lái)說(shuō)，這次的課程設(shè)計(jì)由于有老師ppt的完美輔助，設(shè)計(jì)fl勺難度就大大減小了，而且電路都很簡(jiǎn)單，計(jì)算量非常小，這多虧了有運(yùn)放