防盗报警器的电路设计与制作

1、目 录标题1中文摘要11 引言12 元器件准备12.1 晶体二极管和发光二极管22.2 晶体三极管22.3 负载电阻器与电容32.4 蜂鸣器与按钮开关33 电路工作原理33.1 系统概述33.1.1 报警传感部分33.1.2 报警系统控制电路43.1.3 报警执行电路53.2 工作原理53.3 可靠性分析 64 制作与调试74.1 制作74.2 调试 75 结束语8参考文献8致谢.9附录.10外文页.11防盗报警器的电路设计与制作摘 要 本设计为一种以晶体二极管、晶体三极管等元器件组成电路为系统控制核心的防盗报警器执行电路。它采用两种报警方式：一种是常开报警按钮开关报警方式，主要用于防盗现场有

2、人时的报警；另一种是断线报警方式，主要用于防盗报警现场无人时的报警。通过上述两种报警方式控制防盗报警器的电路工作，实现声光报警。采用本方法设计的防盗报警器电路结构简单，容易制作，还兼顾有人及无人在现场时的报警功能，更大的扩展了报警器的应用范围。而且由于其成品体积较小，便于携带，可同时用于外出旅行时行李防盗报警。同时，防盗报警器成品具有价格低廉，操作简便、容易安装等优点，具有一定的使用价值。关键词 防盗报警器 电压触发报警 断线报警 自锁电路 1 引言 本文设计了一种简单的防盗报警器执行电路。组成防盗报警器电路的核心元器件为晶体二极管和晶体三极管，同时配以电阻、电容组成管外电路，以提供晶体二极管

3、和晶体三极管正常工作所需外部条件。防盗报警器电路总体分为报警传感部分、报警系统的控制电路、报警执行电路三部分。其中报警系统的控制电路又包含了触发电压鉴别电路以及报警自锁电路。这三部分各具功能，又相互联系，共同控制防盗报警器工作。防盗报警器传感部分采用常开报警按钮开关报警以及断线报警，分别用于报警监控现场有人和无人情况下的防盗报警。由于报警监控现场远离报警控制中心，报警连线容易遭到破坏，故本设计采用电压触发报警方式，增强了系统的安全性。由于自锁电路的控制作用，一旦报警系统发生报警，即使不再按下报警开关，防盗报警系统也能继续工作，除非按下复位开关或切断电源才能终止报警，增强了系统的可靠性。同时，由

4、于外界环境条件的影响，单一的声音报警会给报警系统的工作带来不便，故本设计采用声光报警，使报警器的功能更加完善。采用本方法设计的防盗报警器结构简单、容易制作，具有一定的使用价值。其成品安装容易、体积较小、便于携带，可应用于家庭防盗、行李看守等领域。2 元器件准备 在本设计中，主要以晶体二极管、晶体三极管半导体元器件作为主要元件，配以电阻、电容作为晶体管的管外电路设计防盗报警器电路。现将各器件功能特性、应用原理介绍如下：2.1 晶体二极管和发光二极管晶体二极管广泛应用于各种电子设备中，它主要由PN结构成，具有单向导电性。根据二极管的正向特性可将二极管用于开关电路。在开关电路中，利用二极管的单向导电

5、性以接通或断开电路3。 在本设计中采用一个二极管，主要是利用其单向导电性用于开关电路的特性控制报警系统的电压分配。在正常状态下，晶体二极管阳极电压较小，二极管处于截止状态，报警系统不发生报警。当系统发生断线报警时，晶体二极管的阳极电压升高，二极管导通，并改变三极管的工作状态，进而控制报警系统的触发电压鉴别电路及自锁电路，使报警系统工作在报警状态以达到报警目的。发光二极管是由电能转化为光能的半导体元器件，它也是由PN结构成，其基本功能与普通二极管相似，不过正向导通压降大一些4。本设计采用绿色发光二极管进行光信号报警，并由晶体三极管作为驱动管带动发光二极管发光。2.2 晶体三极管晶体三极管是由两个

6、靠的很近且背对背排列的PN结、三个导电区和三个电极组合而成，根据PN结排列方式不同，晶体三极管分为NPN和 PNP两种类型，如图2-1所示。 a NPN型三极管 b PNP型三极管 图2-1晶体三极管类型晶体三极管是非线性的电阻器件，其主要特性与工作模式有关，晶体管工作在饱和区与截止区时，晶体管将呈现低阻或高阻状态，其行为类似一个开关5。根据上述晶体三极管的主要特性，在本设计中采用一个PNP型的晶体三极管VT1和三个NPN型的晶体三极管VT2、VT3 、VT4。一方面，PNP型三极管VT1与一个NPN型三极管VT2组成触发电压鉴别电路。当系统发生报警时，传感部分端电压发生变化，通过触发电压鉴别

7、电路的控制，系统另两个NPN型晶体三极管VT3截止， VT4导通并作为驱动管带动蜂鸣器及发光二极管工作发出声光报警，从而实现对报警系统的控制。另一方面，两个NPN型三极管VT2、VT3还与负载电阻器组成自锁电路，一旦系统发生报警，由于负载电阻器的分压作用，组成自锁电路的晶体三极管VT2、VT3的工作状态将不会改变，报警系统将会一直工作在报警状态，除非按下复位开关S2或切断电源，否则报警器将会一直工作在报警状态。2.3 负载电阻器与电容在本电路中负载电阻器主要是用来达到分压与限流的目的，其中一个负载电阻器R9与按钮开关S1并联，构成常开报警按钮开关。采用这种设计的主要目的是，如果想要破坏开关或是

8、使负载电阻器R9短路或断路，都会引起报警系统报警，从而使报警系统更能稳定的工作。同时，负载电阻器在自锁电路中维持三极管的基极电压发挥了重要作用。而电路中两只电容均为消除干扰，稳定工作而设置的。2.4 蜂鸣器及按钮开关本设计中采用蜂鸣器进行声音报警，蜂鸣器内部带有振荡器，只要接通电源就会发出声音。在本设计，由晶体三极管VT4作为蜂鸣器的驱动管，当晶体三极管VT4导通时便可带动蜂鸣器工作。两个按钮开关，其中一个开关S1与负载电阻器R9并联，构成常开报警按钮开关，用来控制电路的通断。而另一个按钮开关S2在自锁电路中作为复位开关，一旦系统发生报警，即使不再按下常开报警开关S1系统也会继续报警功能，只有

9、按下复位开关S2才能中断报警。3 电路工作原理 3.1 系统概述 采用本方法设计的报警系统主要由报警传感部分、报警系统的控制电路、报警执行电路三部分构成，如图3-1所示。其中报警系统的控制电路是整个报警系统的核心部分，其又包括触发电压鉴别电路及自锁电路。现将各部分的功能介绍如下：传感部分控制电路报警执行电路图3-1 报警系统框图3.1.1 报警传感部分。报警传感部分的主要功能是启动报警装置，在本设计中采用常开报警开关以及漆包线构成报警系统的传感部分，如图3-2所示。报警传感部分采用常开报警按钮开关，即一个常开按钮开关S1与负载电阻器R9并联而成，此种设计的最大优点是，如果盗贼想要阻止人为报警破

10、坏报警开关，使报警传感部分短路或断路都会引起报警系统报警，增强了报警系统的安全性、可靠性。然而，常开报警按钮开关只能用于现场有人时的报警，大大限制了报警器的应用范围，为防盗工作带来不便。因此，本设计在此采用了断线报警方式，即当现场无人时，可在监控现场的隐秘位置或贵重物品周围布置漆包线，当盗贼无意中扯断漆包线时，相当于盗贼自己按下报警开关，从而引发报警系统报警。 图3-2 传感部分原理图然而，由于报警电路的传感部分一般在监控现场，远离报警控制中心，其与报警控制中心的连接是整个报警系统的薄弱环节。不论是开路报警还是短路报警连线都容易遭到破坏，故在本设计中采用电压触发报警方式，通过触发电压鉴别电路连

11、接监控现场与报警控制中心，使报警系统更加稳固可靠。3.1.2 报警系统的控制电路报警系统的控制电路是整个报警电路的中心环节。当按下常开按钮报警开关S1或发生断线报警时，控制电路输入端电压发生变化，通过电压触发鉴别电路控制报警执行电路。报警系统控制电路主要由晶体二极管、三极管等元器件配以管外电路组成。同时，根据电路中不同元器件组合电路的功能不同，又将报警系统的控制电路分为触发电压鉴别电路和自锁电路。触发电压鉴别电路由两只晶体三极管VT1和VT2组成，其功能相当于一个感应器。正常状态下，报警系统传感部分输入端为低电压，组成触发电压鉴别电路的两只晶体三极管均截止。当启动报警系统传感部分时，传感部分输

12、入端电压升高，电路中的晶体二极管导通，同时组成触发电压鉴别电路的三极管VT2导通，从而控制自锁电路及报警系统执行电路工作。自锁电路由两只三极管VT2和VT3及负载电阻器R9组成，其功能相当于一个保持器。正常状态下，组成自锁电路的两只晶体三极管VT2和VT3分别工作在截止状态或导通状态。报警器一旦发生报警，随传感部分输入端电压的变化，组成自锁电路的两只晶体三极管VT2和VT3的工作状态发生变化，并由负载电阻器维持晶体三极管VT2导通所需基极电压，使自锁电路发挥作用。由于自锁电路的控制，即使不再进行人为报警，也能继续防盗报警器的工作，达到自锁的目的。要解除报警状态，只有按下复位开关S2，或切断电源

13、。所以自锁电路是报警系统不可缺少的部分。3.1.3 报警执行电路报警执行电路主要由晶体三极管、发光二极管、蜂鸣器组成，其主要功能是发出报警信息。通过报警系统的控制电路的控制作用，组成报警执行电路的晶体三极管VT4导通，并由其作为驱动管带动蜂鸣器及发光二极管工作进行声光报警。3.2 工作原理防盗报警器的具体电路原理图由图3-3所示。在原理图中，按钮开关S1和负载电阻器R9组成常开按钮报警开关，晶体三极管VT1和VT2组成触发电压鉴别电路，晶体三极管VT2、VT3、负载电阻器R5以及常开按钮开关S2组成自锁电路，晶体三极管VT4作为驱动管带动蜂鸣器及发光二极管工作。图3-3 防盗报警器电路原理图

14、在正常状态下，常开按钮开关S1处于断开，负载电阻器R1、R2与常开报警按钮开关内的负载电阻器R9分压，使三极管VT1的基极电压大于5.4V,二极管VD的正极小于1V，三极管VT2基极电压不到0.6V，这样晶体二极管VD和两只晶体三极管VT1、VT2都截止。同时，由于负载电阻器R4、R6的分压作用，晶体三极管VT3的基极电压大于0.6V。而且，由于晶体三极管VT2截止，故R5中无电流通过，故而VT3的集电极电压接近0V，则晶体三极管VT3工作在饱和导通状态。而晶体三极管VT4由于基极电压较小，故而工作在截止状态，则蜂鸣器与发光二极管不工作。当按下常开报警按钮开关S1时，由于报警开关内的负载电阻器

15、R9被短路，致使R9不能产生分压作用，故而二极管VD的阳极电压接近0V，二极管VD截止。同时，由于负载电阻器R1、R2的分压作用，晶体三极管VT1的基极电压下降，三极管VT1导通，并通过负载电阻器R3为晶体三极管VT2提供了基极电流，晶体三极管VT2导通。此时，晶体三极管VT2与电阻器R5构成回路，则由于负载电阻器R5、R7分压作用，晶体三极管VT3的集电极电压为高电压，故而三极管VT3截止。同时晶体三极管VT4的基极电压升高，三极管VT4导通，并带动蜂鸣器鸣叫，发光二极管导通并发光，系统发出声光报警。如图3-3所示，漆包线与负载电阻器R9和地相连。正常状态下，由于负载电阻器R9的分压作用，二

16、极管VD、三极管VT1、VT2都截止，报警系统不工作。当漆包线被扯断时，负载电阻器R9不能产生分压作用，晶体二极管VD的阳极电压升高，接近6V，二极管VD导通。同时，晶体二极管VD导通后为晶体三极管VT2提供基极电流，则三极管VT2导通。由于负载电阻器R5的作用，晶体三极管VT3截止，晶体三极管VT4的基极电压升高，VT4导通，系统也发出声光报警。 电路中的三极管VT1和VT2还构成了电压触发鉴别电路。正常状态下，组成触发电压鉴别电路的两只晶体三极管VT1和VT2均截止。当按下常开按钮开关S1或扯断漆包线时，报警传感部分输出端电压发生变化，从而使三极管VT1和VT2工作状态发生变化，进而控制自

17、锁电路与报警执行电路工作。电路中的晶体三极管VT2和VT3还构成了自锁电路，这里负载电阻器R5的接法起了决定作用。一旦系统发生报警，晶体三极管VT2的基极电压大于0.6V，晶体三极管VT2导通，并与负载电阻器R5在电路中构成回路。当一次报警后，常开报警按钮开关S1又恢复断开状态，晶体二极管VD、晶体三极管VT1又处于截止状态。但晶体三极管VT3的集电极通过负载电阻器R7与电源正极相连，集电极仍为高电压，晶体三极管VT3仍然截止。同时，通过负载电阻器R5可以维持晶体三极管VT2的基极电压，使晶体三极管VT2、VT4保持在导通状态，故即使不再按下常开报警开关S1也能使防盗报警器继续工作，达到自锁目

18、的。若要解除报警状态，只有按下复位开关S2，此时晶体三极管VT2基极直接接地，则其基极电压为零，晶体三极管VT2截止。同时晶体三极管VT3饱和导通，其集电极电压降低，晶体三极管VT4截止，报警器停止报警。所以自锁电路也是报警器不可缺少的部分。3.3可靠性分析 在防盗现场，盗贼为了防止人为报警可能会毁坏报警传感部分，鉴于此种情况，本设计采用常开报警按钮开关及断线报警方式，增强了报警系统的可靠性、安全性。如图3-3所示，如果报警开关内的负载电阻器R9被切断，则二极管VD的正极电压升高，二极管VD导通，三极管VT2基极电压升高，VT2也导通，三极管VT3截止，三极管VT4导通，VT4作为驱动器带动发

19、光二极管发光、蜂鸣器鸣叫。实际上当报警开关内的负载电阻值增大到一定程度时，由于电阻的分压作用，二极管VD的正极电压也会升高，导致三极管VT2导通，使蜂鸣器鸣叫，发光二极管导通，报警系统工作。如果报警开关内的负载电阻器R9被短路，那么晶体三极管VT1的基极电压下降，三极管VT1导通，通过电阻器R3为三极管VT2提供了基极电流，三极管VT2再次导通，最后蜂鸣器也会鸣叫。同时当报警开关内的负载电阻值减小到一定程度时，三极管VT1的基极电压也要下降，使报警系统工作。同时，由于漆包线直接与负载电阻器R9直接相连，即使盗贼发现漆包线，想要移走该物品势必将会破坏漆包线，那么盗贼无疑是“自投罗网”，当切断漆包

20、线时，相当于盗贼自己按下报警开关，引发报警器工作。由此可见，盗贼无论以何种方式破坏报警系统的传感部分，都会引发报警系统工作。同时由于报警系统自锁电路的控制，一旦系统发生报警，即使不再按下报警监控现场传感部分的报警开关S1，报警器也会继续报警工作，只有按下报警控制中心的复位按钮开关S2或切断电源才能中断报警。综上所述，此报警系统具有有效的防破坏能力以及自锁控制能力，使报警器更有效的进行防盗报警工作，增强了报警系统的安全性、可靠性和实用性。4 制作与调试4.1 制作在制作的初期，先用Protel99画出电路原理图及电路板焊接图，然后根据PC板焊接图进行焊接。在焊接时，由于电路板上大部分电阻器的安装

21、孔较小，所以大部分电阻器选择立式安装焊接。焊接晶体二极管、三极管是要认清其焊脚，三极管VT1-VT3的放大倍数可以小一些，VT4的放大倍数应尽量大，小型蜂鸣器、电解电容、发光二极管焊接时也要注意其正负极不能搞错。电路中，报警传感部分可以作为一个独立的电路模块焊接在另一块电路板上，并用导线连接在防盗报警器控制电路及报警执行电路的电路板上，以便根据实际情况安置防盗报警器。按钮开关S2是复位开关，要用导线连接焊接在电路板上。最后焊接电源线。同时，焊接过程中应注意，不能使线路短路或断路，避免最终电路不能出现预期的效果。也不能出现虚焊的情况，否则电路不能正常运行。4.2 调试电路焊好后检查无误就可以通电

22、进行调试。调试之前，应确保电路的复位开关S2以及常开报警按钮开关S1处于断开状态。然后接通电源，按下常开报警按钮开关S1，电路导通后蜂鸣器开始鸣叫，发光二极管发出光信号，报警系统进入报警工作状态。这时需要按下复位开关S2，蜂鸣器即可停止鸣叫，发光二极管熄灭。当用导线短路一下1K的负载电阻器R9时，蜂鸣器仍然鸣叫，发光二极管发光。只有按下复位开关S2，报警器才会停止声光报警。如果去掉1K的负载电阻器R9，报警系统电路同样也会发出声光报警。随后对断线报警方式进行调试。正常状态下，防盗报警器不工作。然后切断导线（相当于漆包线被扯断），发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫，系统发出声光报警。此时，按下复位开关S

23、2，报警系统仍然处于报警工作做状态。重新连接被切断的导线，报警器的工作状态仍然没有改变。这时按下复位开关S2，蜂鸣器停止鸣叫，发光二极管熄灭，报警系统终止声光报警。经过调试可发现，负载电阻器R9阻值过大或过小都会引起报警器工作。因此可用一电位器代替负载电阻器R9，经过调解电位器可发现，当负载电阻器R9大于2K或小于400时电路都要报警。5 结束语1.采用本方法设计的防盗报警器电路结构简单，容易制作，同时兼顾有人及无人在现场时的报警功能，可作为家庭防盗报警器，具有很高的安全性、可靠性。2.采用本方法设计的防盗报警器成品体积较小，而且采用6V直流电源，所制成品便于携带，容易安装，除作为家庭防盗报警

24、器以外，还可以作为外出旅行的行李防盗报警器，更大的扩展了报警器的应用范围。3.采用本方法设计的防盗报警器成品具有价格低廉、容易安装、操作简便、可靠性高等优点，具有一定的使用价值。参考文献：1 何道清.传感器与传感器技术M.北京:科学出版社,2006：241-245.2 吴桂秀.传感器应用制作入门M.浙江:科学技术出版社,2004:71-75.3 康华光.电子技术基础（模拟部分）M.北京:高等教育出版社,2000:71-754 谢嘉奎.电子线路（线性部分）M.第四版.北京:高等教育出版社,2006:47-48.5 陈光梦.模拟电子学基础M.上海:复旦大学出版社,2006:73-75.6 电子制作

25、.2006年第8期J.北京:电子制作编辑部,67-68.7 电子制作.2006年第9期J.北京:电子制作编辑部,55-67. 8 A.S.K Kasalkin. Electrical EngineeringM. Mir Publishers Moscow,2004:270-275Design Of A Burglar Alarm CircuitAbstract This is an burglar alarm executive circuit which hardcore circuit was composed by diodes, transistors and other compon

26、ents. It uses two types of alarm, one is the normally open alarm, it was mainly used for security at the scene when there is someone ;another is disconnected alarm, mainly used for anti-theft alarm at the scene when there is no one. Through these two input the alarm warning signal, then triggered alarm circuits start to work and then achieve the effect of a