玻璃破碎报警器解析

1、南华大学电气工程学院电子技术课程设计任务书设计题目：玻璃破碎报警器专 业：本12通信01班学生姓名:范文武 学号:20124400130起迄日期：2014 年12月9日2014年12月30日指导教师：黄智伟教研室主任：王彦电子技术课程设计任务书1.课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、课程设计内容题目：玻璃破碎报警器要求：电源电压 dc12v ,利用压电陶瓷传感器作为玻璃破碎检测传感器，利用语音芯片完成声 音报警。注：可以采用 htd27a-1或ft27型压电陶瓷片，晶体管或者op等芯片制作。二、课程设计要求1 .综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成

2、电路芯片资料和相关文献，了解电 子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。2 . 一人一题，所设计的电路必须制作成功，并且全部或者部分通过计算机仿真。课程设计必须自己 独立完成，不得从网上下载，一经发现该课程成绩记零分。3 .课程设计设计说明书（报告）应包括有：电路工作原理分析电路元器件参数设计计算电路调试说明 电原理图和pcb图（必须自己画）元器件装配图（必须自己画）元器件清单自己的收获和体会要求字数不得少于 3500字要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 protel等软件绘制电原理图（sch）、元器件布局 图和印制电路板（pcb）。4 .所有的文档和表格必须

3、采用 word形式。5 .同类型的设计题可以组成一个设计组，组员之间可以开展研究与讨论。雷同者均计0分。6 .阅读有关芯片英文参考资料，理解资料内容。7 .英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图（不包括电原理图和pcb图）可以直接采用（pdf文档中的图可放大 300倍后裁剪到 word文档中），图中的英文可以采用英文（中文）方 式翻译在图下。8 .英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。9 .设计资料中的有关的公式可以直接采用。10 .课程设计结束，需要交制作的作品、文字稿和电子稿，采用 word文档形式。11 .成绩评定：按abcde分档，其中：优秀为 a,

4、良好为b,中等为c,及格为d,不及格为e。 课程设计设计说明书占 60%,实物制作占40%。2 .对课程设计成果的要求包括图表(或实物)等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书，语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 protel软件绘出原理图(sch和印制 电路板(pcb),器件的选择要有计算依据。3 .主要参考文献:(1)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练m北京:北京航空航天大学出版社，2011黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训m北京:北京航空航天大学出版社，2011(3)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计m北京:

5、北京航空航天大学出版社，2011(4)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计m北京:北京航空航天大学出版社，2011(5) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作m.北京：北京航空航天大学出版社，2011(6) 黄智伟等.基于ni multisim的电子电路计算机仿真设计与分析m .北京：电子工业出版社，2007(7) 黄智伟.印制电路板(pcb设计技术与实践m.北京：电子工业出版社，2009(8) 高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计m.北京：电子工业出版社，2002(9) 吴运昌.模拟集成电路原理与应用m.广州：华南理工大学出版社，2001年(10)谭博学等.集成电路原理及应用m.

6、北京：电子工业出版社，2003(11) 魏立军.cmos 4000系列60种常用集成电路的应用m.北京：人民邮电出版社， 1993(12)杨宝清.实用电路手册m.北京：机械工业出版社.2002(13)陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例m .人民邮电出版社1996(14)肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路m.人民邮电出版社.20034.课程设计工作进度计划:1.23456起迄日期2014.12.9 开始2014.12.9-2014.12.142014.12.14-2014.12.172014.12.17-2014.12.242014.12.24-2014.12.252014.12.30 结束

7、工作内容资料查找和阅读电路方案选择，电路设计和计算，电路仿真材料购买，电路设计和 pcb设计pcb制作，电路元器件安装作品调试主指导教师日期:2014年12月9日至2014年12月30日课程设计设计说明书写作引言1第一章设计内容21.1 设计要求21.2 电路工作原理分析21.3 电路元器件参数设计 3第二章玻璃破碎报警器仿真52.1 基于ni multisim 的电子电路仿真图 52.2 pcb原理图52.3 pcb布线图6第三章总结6第四章心得体会6参考文献8附录一 元件清单9引言在很多安全场合，比如文物防盗、博物馆防盗和重要机密或重要文件保存，都需要设置玻璃破碎报 警器来保证其安全，当然

8、，现在很多家庭也装玻璃破 碎报警器来防盗。目前采用最多的就是压电式玻璃破 碎报警器，它具有使用频带宽、灵敏度高、结构简单、 工作可靠、质量轻、测量范围广等许多优点。第一章设计内容1.1 设计要求电源电压dc12v,利用压电陶瓷传感器作为玻璃破碎检测传感 器，利用语音芯片完成声音报警。注：可以采用htd27a-1或ft27型压电陶瓷片，晶体管或者 op等芯片制作。1.2 电路工作原理分析电路结构图:图1玻璃破碎报警器电路原理：玻璃破碎报警器的电路见图1。压电陶瓷片b将碎发的振动信号或响声转换成电信号，这个极其微弱的电信号经过由三极管vt1和vt2构成的直耦式放大器放大后，利用 c2从vt2的集电

9、极上取出放 大信号，然后经二极管vdvd2倍压整流后使vt3导通。vt3导通 后在r4两端产生的压降使单向可控硅 vs导通并锁存，于是语言报警喇叭ha通电反复发出“抓贼呀一”喊声。这时，只有按一下sb,方可解除警报声。该装置的电源是由电源变压器 t将220v市电降压 为12v,经qd全桥整流、c5滤波后供给整机工作。为了防备交流电 中断，还增加了 12v电池组。这样，当电网停止供电时，g自动续接供电，当电网复电后，g自动停止供电，始终让报警电路处于准备 状态，十分实用可靠。这里由于制作设备的关系，电源我就直接用了 8节干电池代替。1.3 电路元器件参数设计元器件选择与制作：ha选用lq46-8

10、8d型语言报警喇叭。振动传感器b采用htd27a-1或ft27型压电陶瓷片（正品），并配用薄形塑料谐振腔 即可，它对碎发响声与振动很敏感，而对缓慢变化的声响无效。vs用1a、100v单向可控硅，如 mcr 100-1型等。vt1丫丁3均用9014 或3dg8型硅npn三极管，要求b 200。vd1vd3用1n4001型硅 二极管。qd用ql-la/50v整流全桥，亦可用四只1n4001型二极管 替代。t选用220v/12v、5w电源变压器，要求长时间轻载运行不发 热。g可用普通5号干电池八节串联而成。rp用wh7型微调电阻器。 r1r4均用rtx-1/8w型碳膜电阻器。c1、c2和c3均用cd

11、11-16v 型电解电容器，c4用ct1型瓷介电容器，c5用cd11-25v型电解电 容器。sb用普通常闭型自复位按钮开关，亦可用 kwx型微动开关 代替。b在具体安装时，为了迷惑外人，可在玻璃橱窗内帖上一些装饰画或字，将b用强力胶粘贴在装饰画或字上，使人从外面看不出里面安有报警装置，然后用两根细导线将 b接至主机上去。调整rp阻值， 可以微调信号放大器的增益，使报警器的灵敏度合乎使用环境要求。压电陶瓷片的原理压电陶瓷片具有正压电效应：压电陶瓷片在外力作用下产生扭 曲、变形时将会在其表面产生电荷，且产生的电荷量q与作用力成正 比，q=33df 33d为陶瓷的压电系数，f为极化方向作用力。压电传

12、 感器还具有一个重要特点：只能用于测量动态变化的信号，高频响应 较好。 玻璃破碎时会产生10k15k的高频声音信号，该信号可使压 电传感器的压电元件产生正压电效应。因而压电陶瓷片可对玻璃破碎 信号进行有效检测，并对10khz以下的声音有较强的抑制作用，从而 检测玻璃是否发生破碎。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同 玻璃的厚度、材料有关。使用石英玻璃在 25c、湿度25%寸的破碎频 率为12khz。第二章玻璃破碎报警器仿真2.1 基于ni multisim的电子电路仿真图图2.1 multisim 仿真图说明：信号发生器代替压电陶瓷片发出 3khz的正弦波2.2pcb原理图图2.2 pcb原

13、理图2.3pcb布线图图2.3 pcb布线图第三章总结本次课程设计运用了以往课程学习的知识，让我认识到了电容的作用，可 控硅的作用，压电陶瓷片的原理，在这个方案中，主要有压电陶瓷片把振动信号 转换为电信号，然后通过三个三极管放大，达到可控硅需要的电流，达到所需要 的要求。第四章心得体会通过这次的课程设计，使我了解了电子设计方面的知识，增强了自己的实践动手能力。在课程设计的过程中虽然遇到了一些问题， 但是向同学求助和通过一次又一次的思考和反复的检查中终于找出了问题所在，也暴露出了我们在设计方面的知识欠缺和经验不足。然而我也收获了很多东西：从熟悉各种简单元器件到复杂的集成芯片， 从最初的大体设计到

14、最后的焊接完成。我从中不仅巩固了学习过的知识，而且学习到了很多书本上没有的东西。在接到题目后，就开始在网上查找相关的资料以及往年的课程设 计内容，加上老师的指导，定下了玻璃破碎报警器的大致内容，之后, 开始熟悉设计中使用的各种集成块、电阻、电容，了解它们工作的原 理和具体的使用方法，完善了自己最终使用的电路图。通过不懈的努 力，终于完成了最终的 pcb图以及multisim仿真图形。对于第一 次完成实物设计的我来说，最终的实物焊接才是最大的担心，因为稍 不用心就可能导致芯片的烧坏、或者哪一条线没有接好，都会使得在 实验中无法取得正确的结果，所以存在着巨大的挑战和难度。在反复 的出错，检查过程中

15、我懂得了细心，慎重的真正含义，只有真正的用 心去做才能取得满意的结果。虽然之前的实验仿真都做的很好，并且也设计了多个实验方案。 但是在具体的实践操作中，还是遇到了不小的困难。比如：在仿真中 我知道具体元器件的准确参数以及接口方式，但是在具体的焊接过程 中，由于操作水平的问题和整体电路板布局不足的缺陷，导致一部分原件的多余焊接和无效焊接，使得最后的实物结果没有达到预想中的 那么完善，在做出更改后无法使其整齐的排列分布，外观差别太大。最后做出来的实物没有达到设计书上面的要求，但是通过这段时 间内的努力，我学习到了课程设计中的真正知识。 非常感谢老师在课 程设计中对我的指导和帮助，使我少走了很多弯路，以及这次的课程 设计使我收获颇丰！参考文献：(1)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练m .北京：北京航空航天大 学出版社，2011(2)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作m .北京：北京航空航天大学出版社，2011 黄智伟等.基于ni multisim的电子电路计算机仿真设计与分析m .北京：电 子工业出版社，2007(4)黄智伟.印制电路板(pcb)设计技术与实践m .北京：电子工业出版社， 2009(5)肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路m .人民邮电出版社.2003