多功能防盗报警器.docx
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多功能防盗报警器
实践教学环节
课程名称
机电产品设计
课程编码
佳木斯大學
机械设计制造及其自动化专业
（卓越工程师）
设计说明书
（机电产品设计）
题目：
关于多功能防盗报警器的研究与制作
学院：
机械工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
姓名：
指导教师：
完成日期：
2013年6月27日
佳木斯大学机械工程学院
2013年6月
摘要
本文介绍了，多功能防盗报警器的制作过程、工作原理，以及多功能防盗报警器在生活中的应用。
目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点：
压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易误报，其可靠性低。
开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，误报率高，不可靠。
遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。
再者，就闭路监控电路防盗系统而言：
它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。
在认真的考虑以上报警器的不足之后，ZX2039型多功能防盗报警器利用NE555电路和GL9561电路为核心。
在控制上采用了水银开关，将振动转换为电路的连接，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。
这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。
关键词 防盗；可靠性；报警器
Abstract
Thisarticledescribes,burglaralarmmultifunctionproductionprocess,workingprinciple,aswellasmulti-functionalburglaralarminthelifeoftheapplication.
Currentlyonthemarketareequippedwithpressure-triggeredburglaralarm,electronicanti-theftalarmswitchandpressureblackouttriggeredburglaralarmandotheralarm,butseveralofthemorecommonalarm,therearesomedrawbacks:
pressure-triggeredalarmalarmduetothepressureplatemountedonthemat,whenthehoststopsworking,theownerwhenwalkinghome,veryeasytofalsepositives,itsreliabilityislow.Electronicanti-theftalarmswitchgenerallyonlyonepoint,theeffectiverangeissmall,andavarietyofswitchesalsoperishable,highfalsealarmrate,unreliable.Shadingstyleburglaralarmtriggeredbysunlightinwillcausefalsepositives,andifthewindblowsthecurtainscoveringthelightswing,etc.canalsocausefalsepositives,sothisalarmreliabilityisnothigh.Furthermore,theanti-theftsystems,closed-circuitmonitoringcircuit:
circuitcomplexityofitsinstallationandtechnicalrequirementsarerelativelyhigh,thepriceismoreexpensive,isnotconducivetoextensiveuse.
Inaseriouslackofconsiderationoftheabovealarmsafter,ZX2039multifunctionalanti-theftalarmcircuitusingtheNE555circuitandGL9561core.Thecontrolontheuseofmercuryswitches,thevibrationisconvertedtocircuitconnection,makingitsimple,lowcostinstallationmoreconvenient,andanti-theftperformanceisrelativelystable,anti-interferenceability,highsensitivity,safeandreliable.Thisalarminstallationconcealedanddifficulttobethievesdiscovered.
Keywordstheft;reliability;alarm
目录
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1研究背景1
1.2多功能报警器研究现状1
第2章报警器构件及原理3
2.1元件清单3
2.2基本原理4
第3章报警器电路设计5
3.1核心元件介绍5
3.1.1GL9561音乐报警片6
3.1.2NE555定时器6
3.1.3三极管90138
3.1.4水银开关9
3.2基本电路构成9
第4章报警器制作过程10
4.1元件识别检测10
4.2组装调试方法和流程11
4.3故障排除11
4.4产品合格标准11
4.5实物制作过程11
第5章总结16
致谢17
参考文献18
第1章绪论
1.1研究背景
随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，人们私有财产也不断地增多，因而也对防盗措施提出了新的要求从现代人们住宅发展的趋势来看，现代人们住宅主要是向群体花园式住宅区发展，向高空中发展，一般都是一个住宅区有几栋至几十栋以上，但目前市面上所拥有的家庭电子防盗报警器，不利于统一管理，而且也不能满足现代住宅区的发展要求，所以很有必要对家庭电子防盗报警器进一步完善和提高。
本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。
它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，不但可以用于单一的住宅区，也可以规模用于比较大规模住宅区的防盗系统，它的工作性能好，不易出现不报和误报现象，更加的安全可靠，准确率高。
1.2多功能报警器研究现状
防盗报警器是通过物理方法或电子技术产生报警功能一种电子设备，它主要由防盗报警主机与防盗报警配件共同组成。
通常在使用过程中，由防盗报警配件探测发生在布防监测区域内的侵入行为、或由配件主动触发，产生报警信号，报警信号再传输给报警主机，由报警主机发出报警提示。
防盗报警器的报警提示一般分为两种：
一种是现场警号响起，另外是通过网络或者通信方式将报警信息传达给指定的人或系统平台。
防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。
一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于迅速采取应急措施。
防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。
防盗报警系统通常由：
探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。
报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。
采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。
表1-1各类报警器
序号
成果名称
技术特点
1
机械式防盗
主要分为方向盘锁和排挡锁两大类。
它主要是靠锁定离合、制动、油门或转向盘、变速挡来达到防盗的目的，但只防盗不报警。
其优点是价格便宜，安装简便。
缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。
有时车主会给车辆装上数种机械式的防盗器，据业内人士介绍，这样做可以在一定程度上吓阻盗车贼，或增加盗贼被发现的可能性。
2
电子式防盗
为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。
它主要靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，同时具有防盗和声音报警功能。
遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠方便，可带有振动侦测门控保护及微波或红外探头等功能。
市场上还出现有双向功能的电子防盗器，车辆能将自身状态传送给车主，例如哪一侧的车门被开启或车窗玻璃破坏等。
但是这类防盗器普遍存在误报警现象，而且也没有根本上解决车辆丢失问题。
此类防盗器具有一定的防盗功能，超出有效距离和无人看管时，所以其防盗功能也将丧失贻尽。
3
网络防盗
GPS系统全称为“全球卫星定位系统”。
其主要用于汽车的导航与定位而衍伸出来的辅助防盗功能，它的优点是可以实时了解集团车队内每台车辆所处位置，以便监督。
它主要是车辆被盗后通过服务中心来控制或定位来寻获车辆，是在警情发生后的“追盗”手段。
GPS防盗的缺陷主要有：
一是没有建立卫星定位地面监控中心的地区GPS无法工作；二是由于卫星数量有限，信息扫描覆盖存在一定“盲区”，从而使监控实际上经常处于间断“丢失”状态；三是价格一般都在数千元以上，而且每年还得支付几百至上千元的服务费，使车主增加额外负担，令普通百姓望而却步。
因其是通过信息报警、网络覆盖不全和警情传达不直接，使其防盗性能大大降低，所以装了GPS汽车被盗屡屡发生。
第2章报警器构件及原理
2.1元件清单
表2-1必要附件
选项
名称
规格
数量
备注
必选
PVC导线
直径1mm
长度10cm
4
必选
干电池
5号
3
表2-2主要器件
名称
规格
数量
集成电路
NE555
1块
瓷电电容
103μF
1个
集成电路插座
8脚
1个
电解电容
47μF
1个
电解电容
10μF
1个
电阻
150K
1个
电阻
200K
1个
电阻
270K
1个
电路板
40*60mm
1块
音乐报警片
GL9561
1个
三极管
9013
1只
前、后盖
各1个
电池盖
塑料按钮
1个
1个
扬声器
喇叭压板
Φ50
1个
2个
水银开关
1个
电源开关
7*7
1个
2.2基本原理
本电路的核心元件是IC1（NE555）和IC2（GL9561），当按下电源开关S1时整个电路的电源接通，假设这时水银开关S2（水银开关，又称倾侧开关，是电路开关的一种，以一接着电极的小巧容器储存着一小滴水银，容器中多数为真空或注入惰性气体。
因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。
该报警器使用的玻璃壳封装的水银开关，也是使用最多的一种形式，这种水银开关倾斜一个工作角度时，两个电极通过水银便可进行开关的通、断动作。
玻璃管封装式水银开关的优点是可以从外部观察到它的工作状态，缺点是容易破碎。
水银开关是根据封装在玻璃外壳或金属外壳内的水银移动来实现开关通断的，因而水银开关与机械开关相比优越的多）处于断开状态，IC1的2脚处于高电平，3脚处于低电平无电压供给IC2使得执行机构扬声器不能发出声音；当振动或使水银开关S2接通时（然后断开），IC1的2脚接地处于低电平，这时IC1的3脚处于高电平，也就是直接将电源电压提供给IC2工作，通过IC2内部集成电路的处理后发出报警信号，这个报警信号很微弱，不足以推动扬声器发出声音，这个微弱的信号送给三极管VT经功率放大后才能使扬声器发出响亮的报警声，通过调节R3的阻值使得声音的音调有所变化，直到达满意的效果。
这里的R2和C1起到延时断开IC1第3脚的电压的作用，使得报警声响一段时间后自动停止报警，其中，水银的安装角度决定报警器的灵敏度，当未振动时S2是开路的，当振动时S2触发接通使报警器发出声音，然后马上断开，这样报警一段时间后便自动停止报警。
这里的C3是报警器的电源滤波电容，C2是IC1的旁路电容，R1提供IC1的信号工作点，IC1的4,8脚为电源电压输入端，1脚接地。
因此当传感器所监测的对象发生振动时，使得水银开关内部的水银触发连通电路，报警器就会发出报警信号。
第3章报警器电路设计
3.1核心元件介绍
表3-1核心元件
核心元件
数据
性能参数
集成电路NE555
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。
供应电压：
4.5-18V
供应电流：
3-6MA
输出电流：
225mA上升/下降时间：
100s
音乐报警片GL9561
1.处理信号：
数字信号
2.制作工艺：
膜集成
3.导电类型：
单极型
4.集成程度：
大规模
工作温度：
0~70（℃）
静态功耗：
0.05mW
三极管9013
NPN型，集电极-发射极电压25V、集电极-基电压45V、射极-基极电压5V、集电极电流0.5A、耗散功率0.625W、结温150℃、特征频率最小150MHz、放大倍数：
D64-91，E78-112，F96-135，G122-166，H144-220，I190-300
3.1.1GL9561音乐报警片
图3-1CL9561
CL9561模拟声集成电路是一种能发出警报声、汽笛声、警车声及机枪声的集成电路，由于9561报警音发生电路没有引脚引出，因此，制作者在制作时必须用管脚将其引出方能安装于电路板上，9561与线路板的连接，可以用9013三极管的管脚来完成，将三极管的基极（中间的脚）剪断后直接焊于音乐片9561上，然后将另外两脚穿出音乐电路，另一边也在9561上焊牢。
二根穿出的引脚用于焊于线路板上。
R3也直接焊于音乐片上，这样VT3和R3便与音乐电路9561装于一体，只需将报警电路与主电路板相连便可完成电路制作。
3.1.2NE555定时器
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
NE555管脚功能介绍：
它的各个引脚功能如下：
1脚：
GND（或Vss）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚：
TR低触发端。
3脚：
OUT（或Vo）输出端。
4脚：
R是直接清零端。
当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：
CO（或VC）为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：
TH高触发端。
7脚：
D放电端。
该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
8脚：
VCC（或VDD）外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3～18V。
一般用5V。
电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。
电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。
比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。
高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。
基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
图3-2NE555引脚
NE555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做NE555定时器或NE555时基电路。
但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。
此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。
由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。
NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器及无稳态多谐振荡器。
利用NE555可以组成相当多的应用电路，甚至多达数百种应用电路，在各类书刊中均有介绍，例如家用电器控制装置、门铃、报警器、信号发生器、电路检测仪器、元器件测量仪、定时器、压频转换电路、电源应用电路、自动控制装置及其它应用电路都有着广泛的应用，这是因为NE555巧妙地将模拟电路和数字电路结合在一起的缘故。
图3-3NE555内部结构
3.1.3三极管9013
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或9013为NPN型）结构。
中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
发射结施加正向电压且掺杂浓度高，所以发射区多数自由电子越过发射结扩散到基区，发射区的自由电子由直流电源补充，从而形成了发射极电流。
自由电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流。
图3-4三极管9013
3.1.4水银开关
水银开关，又称倾侧开关，是电路开关的一种，以一接着电极的小巧容器储存着一小滴水银，容器中多数为真空或注入惰性气体。
因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。
图3-5水银开关
3.2基本电路构成
本多功能报警器的电路图是用AltiumDesigner9.0进行绘制的，AltiumDesigner9.0原名protel,从2004年开始更名为proteldxp而后是新版 AltiumDesigner6.0，2009以后开始了以年份命名。
AltiumDesigner是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在WindowsXP操作系统。
这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。
AltiumDesigner除了全面继承包括Protel99SE、ProtelDXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。
该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。
图3-6报警器电路
第4章报警器制作过程
4.1元件识别检测
电阻用色环法定义：
通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。
现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。
表4-1各个色环的定义
色环
第一环
第二环
第三环（乘法）
第四环（误差环）
黑
0
0
1
棕
1
1
10
+/-1%
红
2
2
100
+/-2%
橙
3
3
1000
黄
4
4
10000
绿
5
5
100000
+/-0.5%
兰
6
6
1000000
+/-0.2%
紫
7
7
10000000
+/-0.1%
灰
8
8
100000000
白
9
9
1000000000
+5~-20%
金
+/-5%
银
+/-10%
无色环
+/-20%
识别电容器：
电容的标注分为直接标注和色标法，通过学习，明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。
而色标法则同电阻器的标注。
检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。
用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。
测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。
三极管的识别和检测：
很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是NPN或PNP型，以及各管脚所代表的极性。
而这些的判断都需要使用万用表。
判断极性：
对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为EBC极。
判断三极管的类型：
在基于以上极性判断的前提下，NPN管，基极接黑表笔，测得电阻较小。
PNP管正好相反。
以上就是对常用电子元件的识别和检测方法。
4.2组装调试方法和流程
1.将检验识别完好的元件有规则的插入电路板。
2.按图纸用导线将各元件连接到一起，检查电路板与图纸有没有不同之处，有没有短路或断路。
3.接通电源.
如果接通电源之后却没有任何的反应，所以我们又做了如下的处理：
a.
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