火灾报警器的仿真设计-电子科技大学

电子科技大学电子科技大学 模拟电路基础模拟电路基础 应用设计报告应用设计报告 设计题目 火灾报警器的仿真设计 学生姓名 解春阳 学号 2014020910016 教师姓名 李朝海 日期 2015 12 08 一 设计任务 设计要求 通过两个温度传感器获得的电压差实现火灾自动报警 正常情况下 电压差为零 发光二极管不亮 蜂鸣器不响 当有火情时 电压差增大 发光二极管发光 蜂鸣器鸣叫 设计指标 二 电路原理 此火灾报警电路框图如下 图1 原理框图 1 温度传感电路 常温下 硅管正向导通电压约为0 7V 当流过二极管的正向电流固定时 温 度每上升1度 正向电压下降大约2mV 所以可用1N4148型二极管作为实际温 度传感器 仿真时用电压源ui1 ui2模拟温度引起的电压变化 2 差分放大电路 发生火灾时 温度传感器的电压差可以迅速上升至几十到几百mV 根据后级 的比较电压 可选 确定放大倍数 通过差分放大器将电压放大到大于比较 电压 图2 差分放大电路 本次实验为使使电压差放大10倍 R Rf 分别取1K 和10K 运放采用UA741型集成运放 其结构图如下 图3 UA741集成运放 3 电压比较电路 本实验采用单限比较器电路 如图 差分电路输出的电压从A2 的正向输入端输入 与单限电压比较器的阈值电压UT进行比较 f OI2I1 R uuu R 实验中VCC为10V 查询稳压管参数可得UZ 5 1V 由设计指标 当Ui2 UI1 0 2V 即UO1 2V时 单限比较器输出高电平 所以不妨令UT 1V 此 时R3可选9K R4可选1K 即可满足要求 为确保稳压管不被击穿 需 要加限流电阻R6 查询参数得稳压管工作电流为75 44mA 此时取R6 100 即可 4 声光报警电路 当A2输出为高电平时 发光二极管导通 发光 此时对于LED支路 支路电压为5 1V 查询 LED参数得工作电压1 66V 工作电流15 20mA 由此可得R5 200 查询蜂鸣器参数可知工作电压9V 工作 电流0 5A 三极管放大倍数 100 则基极 电流IB 5mA 由 三 电路仿真和结果 选取电子元件 4 4 3 TCC R UV RR uo1UT时 uo2 UOH 6 ZBE B UU I R UBE 0 7V 可得R6 1K 图4 单限电压比较器 图5 声光报警电路 搭建仿真电路 图6 仿真电路 表1 元器件清单 仿真开始 LED亮起 蜂鸣器发出响声 用万用表测得蜂鸣器两端电压为9 896V 发光二极管两端电压为1 66V 仿真成功 四 电路加工及测试 可选 五 问题解答 1 R5的作用是什么 限流 防止电流过大烧毁稳压管 2 R8的作用是什么 调节基极电流 使晶体管导通 六 总结 通过这一次火灾报警电路仿真设计 我感到了理论转换为实际的复杂 也 认识到实践要有理论作为支撑才能成功 在这一过程中既让我加深了对电路原 理和结构的认识 也让我进一步掌握了对模电和仿真软件的运用 对于结构较 复杂的电路 需要注意划分模块