【文章內(nèi)容簡介】 UT1，那么 uN 一定小于 up，因而 u0=+UZ，所以 up=UT1。當輸入電壓 uI增大到 UT2 時，只要再增大一個無窮小量，輸出電壓 u0 就會從 +UZ 躍變?yōu)?UZ。同理，假 設(shè) uIUT2，那么 uN 一定大于 up，因而 u0=UZ，所以 up=UT1。 UT UT2 分別是兩次越變時的閾值電壓，且知 ZR E FT1 UR5R3 R3UR5R3 R5U ??? － （ 21） ZR E FT2 UR5R3 R3UR5R3 R5U ???? （ 22） 式中 REFU 是參考電壓，可以調(diào)節(jié) RP1 大小來設(shè)定此參考電壓值的大 小當輸入電壓。由式（ 21）（ 22）可以看出 :調(diào)節(jié)參考電壓值大小和穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓可以改變兩次越變時的閾值電壓。因為兩個閾值電壓 UT UT2 大小不同，就出現(xiàn)了一個滯回窗口，當輸入電壓值uI 減小到 UT1 時，只要再減小一個無窮小量，輸出電壓 u0 就會從 UZ 躍變?yōu)?+UZ，可見，由于 u0 從 +UZ 躍變?yōu)?UZ 和 u0 從 UZ 躍變?yōu)?+UZ 的閾值電壓是不同的，所以就出現(xiàn)了電壓跳變和返回時的窗口滯回區(qū)間。電壓傳輸特性如圖 24 所示。 圖 24 電壓傳輸特性 從上面電壓傳輸特性曲線上可以看出，當 UT1uI UT2，輸出電壓可能是177。 UZ。如果uI 是從小于 UT1 的值逐漸增大到 UT1uIUT2，那么 u0 應(yīng)為 +UZ；如果 uI 是從大于 UT2的值逐漸減小到 UT1uI UT2，那么 u0 應(yīng)為 UZ；曲線具有方向性。 6 為了提高電壓驅(qū)動能力，在電路中引入反相比例運算放大電路。反相比例運算電路由圖 23 中 A R R7 組成。滯回比較器輸出信號輸入到反相比例運算電路的反相輸入端，使輸出的信號與輸入信號相反，使 R1 上電壓低于設(shè)定值時報警電路輸入端得到的控制信號為低電平， R1 上電壓高于設(shè)定值時報警電路輸入端得到的控制信號為高電平 ，通過翻轉(zhuǎn)信號使報警器收到準確的控制信號。反響比例運算電路可以通過更換電阻來提高對報警電路的驅(qū)動能力 [7]。 （ 3）報警器上電延時 由于 開始給整個電路通電時， 氣體傳感器 GSA2 的電阻 值 比 其 正常工作時電阻值小很多， 導(dǎo)致電阻 R1 分壓較大，會使 電路發(fā)生誤報警。為了防止 這一現(xiàn)象 ， 就 需要在電路中加一個延 時 電路來 延遲初次報警時間 。 上電延時電路如圖 25 所示。 圖 25 上電延時電路 延時電 路 是通過 LM324 同相輸入端與反相輸入端電壓進行比較輸出控制信號來實現(xiàn)。A3 的輸出通過一個反向二極管連 接 到 A1 的反相輸入端。由 電阻 R10 和 電容 C12 輸入運算放大器 A3 的同相輸入端， R11 和 R12 輸入運算放大器 A3 的反相輸入端，因為 通電后電容需要一定的時間充電， 此 時運放的同相輸入端低于反相輸入端，輸出與反相端相同，運算放大器 A3 輸出端為低電平， 使 A 點的電壓被鉗制，所以 R1 上的負載電壓不會 立即變化。通電一段時間后電容穩(wěn)步充電，同相輸入端的電壓升高，使輸出與同相端輸出相同，輸出高電平經(jīng)過反向二極管截止，此時信號檢測電路 轉(zhuǎn)為 正常工作 狀態(tài) 。通過 改變 電阻 R10阻值 或電容 C12 容量 ，可調(diào)整 延時電路的 延時時間。電路工作一段時間后 ，運算放大器A3 的輸出端 變 為高電平，延時結(jié)束。根據(jù)具體情況針對電容的容值與電阻的阻值不同可設(shè)定不同的延遲時間，一般選用的延時都不 要 太大， 否則影響檢測電路的正常工作。 只 需要保證氣體傳感器 到達 正常工作狀態(tài)之前 電路 不報警 即可 [8]。 報警電路設(shè)計 根據(jù)不同的用途，可以選擇不同的 報警 方式，較常用的是聲光報警方式 ，有時采用聯(lián)R 1 04 . 7 MR 1 11 . 5 kR 1 21 . 8 k+A 3D 1+A 1V C CC 1 2 + 2 2 181。 FA 7 揚 聲 器 YV C CG N D R 1 43 6 kR P 2 R QT R D I SC V T H42537681C 1 00 . 0 1 181。 FC 90 . 0 1 181。 F1 5 0 K5 5 5+ C 1 12 2 181。 F控 制 信 號V C C動報警方式，不但可以起到報警作用，還可以配合外部設(shè)備對檢測到的危險采取果斷措施。聯(lián)動報警控制電路 包括 報警功能和控制外部聯(lián)動裝置的功能。 本設(shè)計 報警功能主要由多諧振蕩電路驅(qū)動揚聲器，三極管 8050 驅(qū)動 LED 發(fā)光二極管實現(xiàn) 聲光報警 。控制外部聯(lián)動裝置主要是繼電器 HKF11 用來控制機外的報警器或排風(fēng) 設(shè)備 等聯(lián)動裝置。 下文中將對報警電路的聲報警電路和光報警及聯(lián)動電路分別作詳細介紹 [9]。 聲報警電路 本設(shè)計中 聲報警 功能 是由多諧振蕩器產(chǎn)生矩陣脈沖驅(qū)動揚聲器實現(xiàn)的。 如圖 26 所示。 多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，當電路連接好之后，只要接通電源，在其輸出端便可獲得矩陣脈沖，由于矩形脈沖中除基波外還含有極豐富的高次諧波，所以把這種電路叫做多諧振蕩器。 NE555 芯片 正常工作時， 4 腳接收到控制信號后 3 腳輸出矩 形 脈沖，經(jīng)過隔直電容 C11驅(qū)動揚聲器 揚聲器，實現(xiàn)聲 音 報警。 如圖 26 可知， 多諧振蕩電路由 NE555 集成電路 和R14， RP2， C9 電容 組成可控多諧振蕩器。 NE555 集成電路是一種模擬和數(shù)字電路相混合的集成電路。它 不僅 結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活， 而且 用途十分廣泛，可以組成多種多諧振蕩器、波形發(fā)生器、定時電路、檢測電路、頻率變換電路等。 NE555 集成電路的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 27 所示。 圖 26 聲報警電路 8 圖 27 555 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 其由 三個電阻組成分壓器、兩個基本觸發(fā)器 H1 和 H 兩個 比較器 A1 和 A放電晶體管 VT、輸出緩沖級 H3 等組成。其引腳功能為： 1 地線， 2 觸發(fā)， 3 輸出電平， 4 復(fù)位，5 控制電壓， 6 閥值電壓， 7 放電， 8 電源 (Vcc)。 NE555 集成電路的邏輯功能如表 22 所示。 表 22 555電路的邏輯功能 RD TH TR OUT VT 0 X X 0 導(dǎo)通 1 2/3Vcc 1/3Vcc 0 導(dǎo)通 1 2/3Vcc 1/3Vcc 不變 不變 1 X 1/3Vcc 1 截止 多諧振蕩電路接通電源前電容 C 上無電荷，所以 在 接通電源瞬間， 電容還 來不及充 電，故 Uc＝ 0V，比較器 A1 輸出為 A2 輸出為 0，基本 RS 觸發(fā) Q=1， 3 腳輸出為高電平。接上電源多諧振蕩器工作時有兩個狀態(tài)，暫穩(wěn)態(tài) Ⅰ 和暫穩(wěn)態(tài) Ⅱ ，在每個暫穩(wěn)態(tài)后緊接著一次電壓翻轉(zhuǎn)，過程大致如下： (1)暫穩(wěn)態(tài) Ⅰ ： 起始狀態(tài) 3 腳輸出高電平是電路的一種暫穩(wěn)態(tài) ,在 此 狀態(tài)下 ,進行著一個電容 C 充電、 Uc 升高的漸變過程，充電回路是 Vcc→R6 、 R7→C→ 地，時間常數(shù)是（ R6+R7）*C。當 Uc 電壓升高 到 2Vcc/3 時 ,比較器 A1 輸出跳變?yōu)?0,基本 RS 觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到 零 狀態(tài)， 3 腳輸出低電平。 TD 變?yōu)?飽和導(dǎo)通 狀態(tài) 。 (2)暫 穩(wěn)態(tài) Ⅱ ： 3 腳輸出低電平是電路的另一種暫穩(wěn)態(tài)， 此時 D 飽和導(dǎo)通 。 在這種狀態(tài)下，同樣有一個電容 C 放電的過程，放電回路是： C→R2→TD→ 低。放電時間常數(shù)是 R2* C。 (忽略 TD 飽和導(dǎo)通電阻 RCES)。當 Uc 放電下降到 Vcc/3 時，比較器 A2 輸出跳變?yōu)?0，基本 RS 觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到 1 狀態(tài)。 3 腳輸出高電平， TD 變?yōu)?截至 狀態(tài) ，即暫穩(wěn)態(tài) Ⅰ 。 在暫穩(wěn)態(tài) Ⅰ ，電容 C5 又充電、 Uc 再上升，接通電源之后電路就在這兩個暫穩(wěn)狀態(tài)之 9 間來回翻轉(zhuǎn)，于是 由 555 芯片 構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出端就產(chǎn)生了矩形脈沖 信號 。電路的工作波形如圖 28 所示 。 圖 28 555 芯片輸出端脈沖波 5 腳是控制電壓端，加上控制電壓可以改變參考電壓，此次設(shè)計中將這一引腳連