【文章內(nèi)容簡介】 平，當R1上電壓高于設定電壓時輸出為低電平[6]。圖23中由RRRPRR5以及兩個穩(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uIUT1，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)閁Z。同理，假設uIUT2，那么uN一定大于up，因而u0=UZ，所以up=UT1。UTUT2分別是兩次越變時的閾值電壓，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UTUT2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)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應為+UZ；如果uI是從大于UT2的值逐漸減小到UT1uI UT2，那么u0應為UZ；曲線具有方向性。為了提高電壓驅動能力，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ARR7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?yōu)楦唠娖?，延時結束。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]?！缶娐吩O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)動報警方式，不但可以起到報警作用，還可以配合外部設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。本設計報警功能主要由多諧振蕩電路驅動揚聲器，三極管8050驅動LED發(fā)光二極管實現(xiàn)聲光報警?？刂仆獠柯?lián)動裝置主要是繼電器HKF11用來控制機外的報警器或排風設備等聯(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]?！÷晥缶娐繁驹O計中聲報警功能是由多諧振蕩器產(chǎn)生矩陣脈沖驅動揚聲器實現(xiàn)的。如圖26所示。 圖26 聲報警電路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。它不僅結構簡單，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)部邏輯結構如圖27所示。圖27 555內(nèi)部邏輯結構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導通12/3Vcc1/3Vcc0導通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，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→RR7→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)?,基本RS觸發(fā)器立即翻轉到零狀態(tài)，3腳輸出低電平。TD變?yōu)轱柡蛯顟B(tài)。(2)暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ：3腳輸出