可燃?xì)怏w警報(bào)器電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-21 08:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高于設(shè)定電壓時(shí)輸出為低電平[6]。圖23中由RRRPRR5以及兩個(gè)穩(wěn)壓二極管組成的滯回比較器。其工作原理如下：從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出u0=177。UZ（其中UZ是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓）。假設(shè)uIUT1，那么uN一定小于up，因而u0=+UZ，所以u(píng)p=UT1。當(dāng)輸入電壓uI增大到UT2時(shí)，只要再增大一個(gè)無(wú)窮小量，輸出電壓u0就會(huì)從+UZ躍變?yōu)閁Z。同理，假設(shè)uIUT2，那么uN一定大于up，因而u0=UZ，所以u(píng)p=UT1。UTUT2分別是兩次越變時(shí)的閾值電壓，且知 （21） （22） 式中是參考電壓，可以調(diào)節(jié)RP1大小來設(shè)定此參考電壓值的大小當(dāng)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(shí)的閾值電壓。因?yàn)閮蓚€(gè)閾值電壓UTUT2大小不同，就出現(xiàn)了一個(gè)滯回窗口，當(dāng)輸入電壓值uI減小到UT1時(shí)，只要再減小一個(gè)無(wú)窮小量，輸出電壓u0就會(huì)從UZ躍變?yōu)?UZ，可見，由于u0從+UZ躍變?yōu)閁Z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(shí)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(dāng)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。為了提高電壓驅(qū)動(dòng)能力，在電路中引入反相比例運(yùn)算放大電路。反相比例運(yùn)算電路由圖23中ARR7組成。滯回比較器輸出信號(hào)輸入到反相比例運(yùn)算電路的反相輸入端，使輸出的信號(hào)與輸入信號(hào)相反，使R1上電壓低于設(shè)定值時(shí)報(bào)警電路輸入端得到的控制信號(hào)為低電平，R1上電壓高于設(shè)定值時(shí)報(bào)警電路輸入端得到的控制信號(hào)為高電平，通過翻轉(zhuǎn)信號(hào)使報(bào)警器收到準(zhǔn)確的控制信號(hào)。反響比例運(yùn)算電路可以通過更換電阻來提高對(duì)報(bào)警電路的驅(qū)動(dòng)能力[7]。（3）報(bào)警器上電延時(shí)由于開始給整個(gè)電路通電時(shí)，氣體傳感器GSA2的電阻值比其正常工作時(shí)電阻值小很多，導(dǎo)致電阻R1分壓較大，會(huì)使電路發(fā)生誤報(bào)警。為了防止這一現(xiàn)象，就需要在電路中加一個(gè)延時(shí)電路來延遲初次報(bào)警時(shí)間。上電延時(shí)電路如圖25所示。圖25上電延時(shí)電路延時(shí)電路是通過LM324同相輸入端與反相輸入端電壓進(jìn)行比較輸出控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。A3的輸出通過一個(gè)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(yùn)算放大器A3的同相輸入端，R11和R12輸入運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，因?yàn)橥姾箅娙菪枰欢ǖ臅r(shí)間充電，此時(shí)運(yùn)放的同相輸入端低于反相輸入端，輸出與反相端相同，運(yùn)算放大器A3輸出端為低電平，使A點(diǎn)的電壓被鉗制，所以R1上的負(fù)載電壓不會(huì)立即變化。通電一段時(shí)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(shí)信號(hào)檢測(cè)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(shí)電路的延時(shí)時(shí)間。電路工作一段時(shí)間后，運(yùn)算放大器A3的輸出端變?yōu)楦唠娖?，延時(shí)結(jié)束。根據(jù)具體情況針對(duì)電容的容值與電阻的阻值不同可設(shè)定不同的延遲時(shí)間，一般選用的延時(shí)都不要太大，否則影響檢測(cè)電路的正常工作。只需要保證氣體傳感器到達(dá)正常工作狀態(tài)之前電路不報(bào)警即可[8]?！?bào)警電路設(shè)計(jì)根據(jù)不同的用途，可以選擇不同的報(bào)警方式，較常用的是聲光報(bào)警方式，有時(shí)采用聯(lián)動(dòng)報(bào)警方式，不但可以起到報(bào)警作用，還可以配合外部設(shè)備對(duì)檢測(cè)到的危險(xiǎn)采取果斷措施。聯(lián)動(dòng)報(bào)警控制電路包括報(bào)警功能和控制外部聯(lián)動(dòng)裝置的功能。本設(shè)計(jì)報(bào)警功能主要由多諧振蕩電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，三極管8050驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警?？刂仆獠柯?lián)動(dòng)裝置主要是繼電器HKF11用來控制機(jī)外的報(bào)警器或排風(fēng)設(shè)備等聯(lián)動(dòng)裝置。下文中將對(duì)報(bào)警電路的聲報(bào)警電路和光報(bào)警及聯(lián)動(dòng)電路分別作詳細(xì)介紹[9]?！÷晥?bào)警電路本設(shè)計(jì)中聲報(bào)警功能是由多諧振蕩器產(chǎn)生矩陣脈沖驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)的。如圖26所示。 圖26 聲報(bào)警電路多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，當(dāng)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(shí)，4腳接收到控制信號(hào)后3腳輸出矩形脈沖，經(jīng)過隔直電容C11驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)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(jiǎn)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(shí)電路、檢測(cè)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27 555內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)其由三個(gè)電阻組成分壓器、兩個(gè)基本觸發(fā)器H1和H兩個(gè)比較器A1和A放電晶體管VT、輸出緩沖級(jí)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RDTHTROUTVT0XX0導(dǎo)通12/3Vcc1/3Vcc0導(dǎo)通12/3Vcc1/3Vcc不變不變1X1/3Vcc1截止多諧振蕩電路接通電源前電容C上無(wú)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(shí)有兩個(gè)狀態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ和暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ，在每個(gè)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(jìn)行著一個(gè)電容C充電、Uc升高的漸變過程，充電回路是Vcc→RR7→C→地，時(shí)間常數(shù)是（R6+R7）*C。當(dāng)Uc電壓升高到2Vcc/3時(shí),比較器A1輸出跳變?yōu)?,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)轱柡蛯?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)
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