电工课设.docx
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电工课设
防盗报警器课程设计
专业计算机科学与技术
班级一班
指导老师李维
学生姓名邱向荣
西安理工大学高科学院
2014年第1学期
目录
1、设计任务与要求.......................................3
1.1、设计一种防盗报警器,适用于仓库,等地防
盗报警......................................................................3
1.2、功能要求..........................................................3
2、电路简介.....................................................3
2.1、原理框图.........................................................3
2.2、单电路简介.....................................................4
2.2.1、控制电路................................................4
2.2.2、报警电路................................................4
2.2.3、总体电路图............................................5
3、单元电路的原理分析...............................5
3.1、控制电路........................................................5
3.1.1控制电路相关说明.................................5
3.1.2控制电路分析.........................................6
3.1.3控制回路中各个元件的作用.................6
3.1.4控制电路参数计算.................................6
3.1.5控制电路图.............................................7
3.2、报警声电路产生电路....................................7
3.2.1报警声电路产生电路相关说明.............7
3.2.2报警声产生电路分析.............................7
3.2.3报警产生回路中各个元件的作用.........8
3.2.4报警声产生电路参数计算.....................8
3.2.5报警声产生电路电路图.........................8
4、单元电路间的连接方法..........................8
5、电路仿真..................................................9
6、电路元件的选择....................................10
7、收获与体会............................................11
8、参考文献...................................................11
1、设计任务与要求
1.1、制作一种防盗报警器，适用于仓库、等地防盗报警
1.2、功能要求
（1）防盗路数可根据需要任意设定。
（2）在同一地点（值班室）可监视多处的安全情况，一旦出现偷盗，用指示灯显示相应的地点，并通过扬声器发出报警声响。
（3）用直流电源供电
2、电路简介
防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声、光报警信号的产生。
该电路采用三极管与可控硅进行控制，无偷盗情况时，使三极管处在截止状态，则被控器的声、光信号产生电路不工作；一旦有偷盗情况，立即使三极管导通，被控器的声、光信号产生电路产生声、光报警信号，呼叫值班人员采取相应措施。
2.1原理框图
报警器的原理框图如图2-1所示：
直流电源
控制电路
声光报警电路
图2-1多路防盗报警器原理框图
2.2单电路简介
如图2-3所示，本电路报警器为两路防盗报警器，每一路有相同的电路结构，控制电路也相同，均由可控硅控制。
由总体电路图可看出，此两路防盗报警器电路总共有两个基本组成单元。
分别是：
控制电路、报警声产生电路。
2.2.1控制电路
控制电路由三极管3DG12、电阻R1,R2,R3和可控硅SCR1共同组成，如图2-2-1所示。
电源电压12V通过R2给三极管3DG12提供基极直流偏置，初始状态下，开关S1断开。
三极管基极无电流，三极管发射极没有偏置电压，使三极管处于截止状态。
此时，可控硅的控制极上无信号或者紧有微小的信号，可控硅不能导通。
正常情况下，可控硅的T1、T2极间有正向偏压，但不导通。
一旦开关S1被触碰，将使整个电路导通，由于有电解电容，三极管导通前，电路先给三极管充电，直到三极管基极具有足够的电压使三极管发射极正偏，电压应高于0.7V。
可控硅即晶闸管导通后，使报警电路工作，发出声、光报警信号。
指示灯采用灯泡显示，控制电路输出信号使其发光。
图2-2-1控制电路
2.2.2报警回路
如图2.2.2所示，报警声回路采用NE555时基电路和阻容组件组成音调振荡器，控制回路的输出信号控制其工作，NE555的（3）管脚输出音频信号再通过放大电路T放大后使扬声
器发声报警。
图2.2.2
2.3总体电路图：
图2-3总体电路图
3、单元电路的原理分析
3.1控制电路
3.1．1控制电路相关说明
控制电路是整个多路防盗报警器电路中的核心；起着控制声、光报警信号产生的作用。
如图3-1-1，可控硅的右侧是声光报警信号的输入端，由图可看出，只需将一个较大的电阻
与灯泡串联后接到电源上，只要可控硅导通，声光报警信号便可发出。
3.1.2控制电路分析
控制电路由三极管3DG12、电阻R1,R2,R3和可控硅SCR1共同组成，如图3-1-1所示。
电源电压12V通过R2给三极管3DG12提供基极直流偏置，初始状态下，开关S1断开。
三极管基极无电流，三极管发射极没有偏置电压，使三极管处于截止状态。
此时，可控硅的控制极上无信号或者紧有微小的信号，可控硅不能导通。
正常情况下，可控硅的T1、T2极间有正向偏压，但不导通。
一旦开关S1被触碰，将使整个电路导通，由于有电解电容，三极管导通前，电路先给三极管充电，直到三极管基极具有足够的电压使三极管发射极正偏，电压应高于0.7V。
可控硅即晶闸管导通后，使报警电路工作，发出声、光报警信号。
要使三极管能正常工作，应先调节三极管的静态工作点，使其工作在放大区。
这样，三极管导通后才能将基极上微小的电流放大后送到发射极。
3.1.3控制回路中各个元件的作用：
①可控硅SCR1：
可控硅SCR1的导通前提条件是有正向偏压，然后，如果控制极上有一个高于阴极的电压信号，该可控硅便导通；另外，可控硅的一个重要特点是，一旦导通后，就可以维持导通状态，与控制极不再有关系。
②静态工作点的调节:
1.开关：
可将接触式开关串在三极管的基极上，正常情况下，开关断开，三极管基极上没有电压，仅有集电极直接与电源相连。
2.R1、R4、R2：
起到调节静态工作点的作用。
3.T1（8050）:
将基极的微弱电流信号放大到发射极的较大电流信号。
③R3、可控硅SCR1:
在发射极上串联一个较大的电阻R3，这样一来，在三极管导通后，发射极上电阻能获得较大的电势差，然后将其加到可控硅D1的控制极与阴极上，可控硅就可迅速导通。
④电容C5:
一般情况下，接触式开关只是短暂的闭合，不可能合上以后就
不再断开。
为了延长电路的工作时间，可在三极管的基极与地之间并联一个电解电容，用于延迟电路导通和延续电路的导通状态。
⑤12V灯泡：
用于当开关合并时，可控硅导通，使得加在灯泡上的回路通
路，所以灯泡亮，起到警报的作用。
⑥二极管D2：
产生报警声信号电路只有通过二极管D2然后再通过可控硅，才能正常产生报警声信号。
要使二极管D2导通，需要其有正向偏压。
要达到此目的，需使灯泡有一个较大的功率，使二极管的阴极电位
3.1.4控制电路参数计算：
（应使三极管始终工作在放大区）
由于各路电路相同，各路的电路参数也相同。
适当取R1=43kΩ,R2=180Ω,三极管为T1为高频小功率管。
三极管静态工作点的计算：
发光二极管的额定电压为2.2V,额定功率为0.0396W,额定电流为18ma,电阻为：
（12-0.7-3*2.2）/0.018=261Ω
可控硅的正向电流大于0.15A.
二极管D1阴极的电位为0.7V.
3.1.5控制电路图（如下图3-1-1所示）
图3-1-1控制电路图
3.2报警声产生电路
3.2.1报警声产生电路相关说明
报警声产生电路的主要元件是EN555，由EN555与部分的电阻和电容产生一定的频率，并且经过两级放大后驱动喇叭发出警报。
3.2.2报警声产生电路分析
如图3-2-2所示，I点为电源输入端，为整个报警声产生电路供电。
G点为接地端，如果G端能正常接地，整个报警声产生电路将接通，振荡信号便能驱动扬声器发出报警声。
控制电路正是利用控制G端来达到控制整个报警声产生电路的目的。
即将G点输出信号通过二
极管接到可控硅的阳极，可控硅就控制了整个报警声产生电路。
在I点与G点之间，555时基集成电路与R25、R26、C11共同组成无稳态多谐振荡器。
在555之后，12V直流电源保证输出级放大电路能正常工作。
R27用一个较大的电阻使三极管工作在放大区。
T7为硅材料NPN型高频中功率管，T8为锗材料PNP型低频小功率管。
两个晶体三极管构成两级放大电路为喇叭提供电压。
3.2.3报警声产生回路中各个元件的作用：
① R6、R8、C1和EN555:
共同组成无稳态多谐振荡器
② C2:
起到抗干扰的作用。
③ R8：
起到稳定输出信号的作用
④ R9：
起到分压的作用
⑤ T2（8550）：
起到电流电压的放大作用。
3.2.4报警声产生电路参数计算
R6、R7、C1与NE555构成音调振荡电路，振荡频率为：
f=1.44/（R25+2R26）C11,振荡频率为668Hz
三极管T2的静态工作点计算：
集成块产生的振荡频率为：
f=1.44/（R25+2R26）C11,振荡频率为：
668Hz。
T2的基级的电流为=（12-0.7）/180=0.0628ma 经三极管放大后集电极电流和发射极电流约为Ic=Ie=B1*Ib;在经过T2放大后在T2的集电极的电流为
Ic2=Ie=B1*Ib;之后为喇叭供电。
3.2.5报警声产生电路电路图（如图3-2-2所示）
图3-2-2报警声产生电路
4.单元电路间的连接方法
单12V电源为控制电路和警报产生电路提供电压。
控制电路通过可控硅连接报警光信号与报警声信号产生电路，并控制报警声、光信号的产生。
报警声信号产生电路与控制电路之间又连一个二极管，然后才连到可控硅的阳极上。
5.电路仿真：
图5-1-1是仿真过程中示波器所呈现出来的波形，通道CH1：
集成块EN555的第脚输出端的波形；通道CH2是接喇叭输出端的波形。
CH2
CH1
图5-1-1
图5-1-2是集成块EN555的输出极的波形，波形显示周期为1.530ms,频率为f=1/T=635HZ，与所计算是理论值668HZ相近。
集成块输出端的波形与读数
图5-1-2
6、电路元件的选择
元件名称
元件标号
数值
型号
电解电容
C5
47uF
瓷片电容
C1
22nF
223
C2
22nF
223
二极管
D2
1只
2CP10
可控硅
D1
1只
KP11
指示灯
DS1
1只
XZ8-0.15
集成块
IC2
1只
NE555
电阻
R1、R7
43K2只
色标
黄橙橙银
R3、R6
12K2只
色标
棕红橙银
R2
180Ω1只
色标
棕灰棕银
R8
1.1K1只
棕棕黑棕
R9
6.5K1只
蓝绿黑棕
R10
20Ω1只
红黑黑金
开关
K
1只
DS-03
晶体三极管
T1
1只
8050
T2
1只
8550
电位器
R4
22K1只
扬声器
Y
1个
直流电源
12V
此6路防盗报警器电路中所用的各种元件信息如下表：
可控硅选用普通反向阻断型，1A耐压100V,正向管压降0.4V-1.2V.指示灯的型号为XZ8-0.15，额定电压为8V，额定电流为0.15A，寿命为1500小时
7.收获与体会
通过我们组的努力，成功的做出了实验作品，回想这个过程真的很不容易啊，在起初的两天里，我们是豪情壮志的相信，我们很快就能过完成，但是总是事与愿违，每次这个地方弄好之后，又出现了另外一个问题，也许这个是好的，毕竟这个也是我们第二次制作、第一次调试，出现的问题可以提醒下一次制作时所该注意的。
而且这周我也学了挺多东西的，第一是在实验室里的那种感觉挺好的，也进一步学习了multisim仿真软件的使用；第二，理想与现实总是那么矛盾，尽管仿真出来的好好的，但制作起来却非常的吃力，想想后面几天里在老师帮助下，我懂得了精华是要懂得灵活变通，不要死死的卡在书面上，这就要求自己平时的阅历知识要广而精了；第三，永不言弃、勇于攀登，一次次的失败的成功的台阶，加油！
8、参考文献与资料
[1]康华光.《电子技术基础》模拟部分（第五版），高等教育出版社。
[2]王涛.《电工电子工艺实习》实验教程，山东大学出版社。
[3]韩亚萍.《ProtelDXP基础教程》，清华大学出版社。
[4]赵春云、曹经稳、赵春强.《常用电子元器件及应用电路手册》，电子工业出版社。
[5]黄继昌.《电子元器件应用手册》，人民邮电出版社。
[6]杨宝清、宋文贵.《实用电路手册》，机械工业出版社。
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