火灾报警电路的设计报告9页

1、2013级模拟电子技术课程设计火灾报警电路的设计姓 名 学 号院、系、部班 号完成时间摘 要本设计电路中所实现的火灾自动报警系统，由负温度系数电阻特性的热敏电阻(NTC元件)为一臂组成惠更斯测温电桥采集温度信号，再利用差分放大电路、单限比较器等电路的合理连接，就可形成一个较为简单的火灾报警电路。根据热敏电阻随温度升高阻值减小的特性来控制比例运算电路的反相端的电压，从而使二级运放的输入电压增大而使其超过阈值电压，单限比较器实现电压的跳变，输出高电平使发光二极管和晶体管导通，从而驱动声光报警电路报警。此报警电路电路在火灾发生后，温度升高到一定程度时，扬声器鸣叫报警，若没有达到该临界温度，则不报警。

2、关键字：惠更斯电桥 差分放大电路 单限比较器 目 录第1章设计任务与要求1第2章方案与论证1第3章单元电路设计23.1热敏电阻23.2差分比例放大电路33.3 单限电压比较器33.4 声光报警部分分析4第4章 仿真与调试44.1 电路仿真44.2 调试中可能出现故障的原因54.3 查找故障的方法5第5章 结论与心得6参考文献6第1章设计任务与要求1.1 设计任务 在我们的生活中难免会遇到火灾的发生，为了能在火灾来临之前防患于未然，因此火灾报警器及时迅速的报警是十分必要的，本电路便为一种火灾报警电路。它包括了温度传感器、电阻、四运放LM324、发光二极管LED、扬声器、二极管等元件。其中温度传感

3、器是一个负温度系数电阻特性的热敏电阻，它可以通过感知温度的变化来改变电路中电流的大小，并影响电路中二极管和扬声器中所通过的电流，使其产生变化。从而使二极管发光以及使扬声器鸣叫发出报警，来达到预防火灾及减小火灾危害的作用。1.2 设计要求本火灾报警电路由负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）为一臂组成测温电桥，在正常情况下，测温电桥的两个输出电压相等，声光报警电路部分不工作（发光二极管不发光，扬声器不报警）。当有火情时，测温电桥的两个输出电压不相等，产生压差，当此压差增大到一定数值时，经过由集成运放组成的差分放大电路的放大以及单限比较器的状态比较，最终驱动发光二极管发光，扬声器鸣叫报警。第2

4、章设计方案及论证差分比例运放实现差分放大单限电压比较器声光报警电路温度控制电路图2.1基本原理电路论证： 1.温度控制电路中，热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，从而控制比例运算电路的输入电压。2. 差分比例放大电路实现电压差的放大，使其达到比较器的门限电平。3. 用单限比较器实现输出的数字信号的跳转。当接入单线电压比较器时：当大于U, 等于U 输出高电平，使发光二极管和晶体管截止。当小于U, 等于U 输出低电平，使发光二极管和晶体管导通4.不同的电压使单限比较器输出不同的电平，高电平使二极管和晶体管导通，控制报警电路。5.导通后二极管亮，扬声器发声报警。第3章单元电路设计3.1 热敏电阻图3.

5、1热敏电阻原理当发生温度升高时时，热敏电阻的电阻值变低，此时a、b两点间产生电压差，使得后面的电路有输入信号。其中R11为热敏电阻，其输入差分比例放大电路中，此时Ub为反向输入端，Ua为同向输入端。3.2 差分比例放大电路图3.2差分比例放大电路若电路中有两个输入且参数对称则可以实对差模信号的放大如图（3）,电路图中一级A1运放。当热敏电阻“R”发生改变时， 增大，即二级运放中输入的电压增大。3.3单限电压比较器 如图所示 图3.3单限电压比较器电路 当接入单线电压比较器时：当大于U, 等于U 输出高电平，使发光二极管和晶体管截止。当小于U, 等于U 输出低电平，使发光二极管和晶体管导通。3.

6、4 声光报警部分电路图3.4声光报警电路第4章仿真与调试4.1 电路仿真： 仿真结果为下图：当在常温时，即R为10K，此时，发光二极管不亮，喇叭不响。图4.1仿真结果电路图当超过90，即R为1000，此时发光二极管亮灯，喇叭嗡鸣。4.2 调试中可能出现故障的原因：1.实际电路与设计的原理图不符；2.元器件使用不当；3.设计的原理图本身不满足要求;4.误操作等4.3 查找故障的方法：把合适的信号或某个模块的输出信号引到其他模块上，然后一次对每个模块进行测量，直到找到故障模块为止；通过仪器、仪表观察到的读数和波形，直接判断故障发生的位置。第5章结论与心得根据热敏电阻的特性来控制比例运算电路的反相端

7、的电压，从而使二级运放的输入电压增大而使其超过阈值电压，单限比较器实现电压的跳变，输出高电平使发光二极管和晶体管导通，从而驱动声光报警电路报警。此报警电路电路在火灾发生后，温度升高到一定程度时，扬声器鸣叫报警，若没有达到该临界温度，则不报警。 在这次小学期，我的设计题目是火警报警电路，通过这次设计，我了解到在电路设计中电路元件的参数选择的重要性和必要性，在此试验中培养了我们在电路设计中掌控大局的思维，提高了我们在模拟电路时需要的精雕细琢的手艺，让我们亲身经历了用理论来指导实践，用实践来验证理论，在实践中检验真理的过程。就如按照已知条件设计好自己的方案模拟的连接好电路后，通过仿真技术观察输出数据，对照理论值进行分析比较，找出设计电路中存在的漏洞，分析各元件产生的误差。在这次实验过程中，遇到了很多的问题。其中，在最初设计电路图，电路中元件参数的计算和运用仿真技术的过程中造成很多困扰，通过自己的独立思考了一段时间后终于想到一个比较可行的方案，接着和周围的同学互相交流设计方案和在王老师的指导和帮助下，发现到自己再设计电路和计算参数中存在很多的不足。通过这次实验，让我更加体会到了严谨，认真的重要性。我想，这将使我受益终生。参考文献1杨素行. 模拟电子技术基础简明教程