磁控闪光防盗报警器.docx
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磁控闪光防盗报警器.docx
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磁控闪光防盗报警器
郑州科技学院课程设计报告
磁控闪光防盗报警器
院系:
电气工程学院
专业:
自动化
姓名:
学号:
201042104
指导老师:
张亚超
日期:
2012.11.4
前言
近些年随着物质生活的不断丰富,我们的生活水平有了很大的提高。
各种贵重的物品越来越多,而且人们积蓄数额也十分可观。
因此越来越多的家庭对财产安全问题十分关心。
目前,许多家庭都使用了较为安全的防盗门,如果能设计一种同样实用的报警装置,必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。
作为新世纪的大学生,我们应当紧盯生活实际,为解决生活中的实际问题尽一份力,报警器广泛应用于日常生活的各个领域。
在生活的各个地方我们都可以见到它的影子,我们设计了一种磁控闪光防盗报警器,可以比较广泛的应用在生产和日常生活中,我们希望这种性能灵敏可靠的防盗报警器。
可以为我们的生活带
来更多的安全保障。
我们通过小组的分工协同合作,反复设计修改方案,调试,在经过不懈的努力之后,完成了磁控闪光报警器的设计制作。
目录
磁控闪光防盗报警器1
1课程设计的目的3
2课程设计的任务与要求4
3设计方案与论证4
电阻色环所代表数据对照表6
4设计原理及功能说明8
5单元电路的设计(计算与说明)9
6硬件的制作与调试9
7总结10
附录一参考文献11
附录二元器件清单11
1课程设计的目的
本次模电设计中,我们需要利用仿真软件对电路原理图进行仿真,学会电路性能标测试方法,了解并掌握常用电子器件的使用方法,培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
在进一步复习和巩固所学的模电知识的同时,掌握模拟电子技术的精髓并提高自己的模电知识水平,并学会将所学理论知识,应用到日常生活中,做到理论与实际相结合。
用实际器件搭建电路,培养自我分析问题、解决问题的实践能力,提高实践能力,尤其是手工焊接能力。
2课程设计的任务与要求
这次模拟电子技术实验,老师要求我们每2到3个人为一个小组,每个小组选择一个模拟电子设计题目,要求一个星期时间确定题目并完成设计制作.我们小组的任务基本如下。
1我们小组设计了一种磁控闪光防盗报警器,它可根据外界磁场强度的变化改变电路的通断,达到报警目的。
2磁控闪光防盗报警器所用到的是3v的直流电源,我们用了两节干电池作为该报警器的电源。
3对所选择的电路设计方案进行仿真,查找并测量各个元件的工作参数,然后对其进行焊接和调试。
4巩固和加深我们对电子电路基本知识的理解,提高我们综合运用本专业所学知识的能力,提高我们的自学能力,独立分析,解决问题的能力和解决动手进行电路实验的能力。
5培养我们根据课程需要选择并学习有关参考书籍,查阅手册、图标和文献资料等的自学能力。
6严格根据老师要求进行各个环节的学习与实践,对自己的各个方面进行有效锻炼。
3设计方案与论证
我们小组计划设计一个磁控闪光报警器,报警器和磁铁分别装在门窗的两部分上,当门窗被打开时,报警器就会发出报警声。
我们使用一个干簧管作为电路的控制开关,当门窗被推开时,磁铁不再对干簧管产生作用,干簧管连通,电路导通,发出警报。
设计的电路中,我们需要使用电阻,发光二极管,三极管,电解电容,干簧管,等诸多电子器件。
由于器件较多,种类较杂,可能会有部分器件无法达到我们的使用标准,为保证实验的成功,我们必须对所有的实验需要用到的元器件进行检测。
各种元器件的检测方法如下;
电阻
色环标示主要用圆柱型的电阻器上,分为四环电阻和五环电阻。
四个色环电阻的识别:
第一、二环分别代表两位有效数的阻值;第三环代表倍率;第四环代表误差。
五个色环电阻的识别:
第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值;第四环代表倍率;第五环代表误差。
如果第五条色环为黑色,一般用来表示为绕线电阻器,第五条色环如为白色,一般用来表示为保险丝电阻器。
如果电阻体只有中间一条黑色的色环,则代表此电阻为零欧姆电阻。
快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内,例如是几点几K、还是几十几K的,再将前两环读出的数"代"进去,这样就可很快读出数来。
电阻检测时,应首先读出电阻所标识的读数,然后将万用表调到欧姆档的相应档位,检测电阻的实际阻值,查看其阻值是否符合实验所要求的标准。
电阻色环所代表数据对照表
银
金
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
无
有效数字
—
—
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
—
数量级
10^-2
10^-1
10^0
10^1
10^2
10^3
10^4
10^5
10^6
10^7
10^8
10^9
—
允许偏差(℅)±10±5—±1±2——±0.5±0.25±0.1—+50
二极管
二极管是由一个PN结构成的半导体器件,具有单向导电特性。
通过用万用表检测其正、反向电阻值,可以判别出二极管的电极,还可估测出二极管是否损坏。
1.极性的判别将万用表置于R×100档或R×1k档,两表笔分别接二极管的两个电极,测出一个结果后,对调两表笔,再测出一个结果。
两次测量的结果中,有一次测量出的阻值较大(为反向电阻),一次测量出的阻值较小(为正向电阻)。
在阻值较小的一次测量中,黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。
2.单负导电性能的检测及好坏的判断通常,锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右,反向电阻值为300左右。
硅材料二极管的电阻值为5kΩ左右,反向电阻值为∞(无穷大)。
正向电阻越小越好,反向电阻越大越好。
正、反向电阻值相差越悬殊,说明二极管的单向导电特性越好。
若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小,则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。
若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大,则说明该二极管已开路损坏。
三极管
判断三极管引脚的方法。
一、三颠倒,找基极三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同,可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R×100或R×1k挡位。
红表笔所连接的是表内电池的负极,黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时,我们任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;接着,再取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近:
即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。
二、PN结,定管型找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。
将万用表的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则说明被测三极管为NPN型管;若表头指针偏转角度很小,则被测管即为PNP型。
三、顺箭头,偏转大
找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?
这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1)对于NPN型三极管,穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理,用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,此时电流的流向一定是:
黑表笔→c极→b极→e极→红表笔,电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”),所以此时黑表笔所接的一定是集电极c,红表笔所接的一定是发射极e。
(2)对于PNP型的三极管,道理也类似于NPN型,其电流流向一定是:
黑表笔→e极→b极→c极→红表笔,其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致,所以此时黑表笔所接的一定是发射极e,红表笔所接的一定是集电极c
电容器
用指针式万用表检测电容,一般用R×1K档;对于1UF以下的电容,用R×10K档,将表笔分别接上电容的两极。
这时万用表指针将摆动,然后慢慢恢复到零位或零位附近。
这样的电容器是好的。
电容器的容量越大,充电时间越长,指针向00方向摆动得也越慢。
如果接上后,指针不动显示的阻值很少并不动,可以肯定是坏的电容器。
4设计原理及功能说明
用微电子技术制成的集成电路IC储存了四种声音,通过改变两个控制端的高,低电平可获得不同的声音。
此电路由二个部分组成,即多谐振荡器和四声报警器。
VT1,VT2主要构成多谐振荡器,通电后VD1,VD2交替闪光。
四声报警器同样通电后,输出的报警信号经VT3放大,推动扬声器工作,从而产生响亮的报警器。
当小磁铁靠近“干簧管”时报警器不发声,光;而磁铁块一旦远离报警器即以声,光方式报警;这就构成带闪光的防盗报警器。
磁控闪光报警器电路原理图
如上图,电路右半部分中干簧管在小磁铁未被拿走时为导通状态。
此时三极管Q1发射极为高电平,电路不导通。
当小磁铁被拿走之后,Q1的发射极变成低电平,电路导通,音乐芯片在电路导通后产生音乐电信号,在经过三极管Q2放大之后通过扬声器发出报警声,而另外一部分电路则是多协震荡电路,在多协震荡电路的作用下,两个发光二极管交替闪光报警。
在实际应用中可以将磁铁放到门窗的一边,报警器放置到另一边,这样当门窗关闭时报警器不报警,当门窗被打开时,电路导通,报警器报警。
5单元电路的设计(计算与说明)
在设计电路的过程中,我们曾经考虑采用激光的办法,就是在固定的激光光路被遮挡后,电路导通报警,但是由于元器件太贵,所以放弃了这套方案,后来采用了磁控的方式。
我们设计的电路比较简单,由一个磁控开关,一个声音放大电路,一个多协震荡电路组成。
在进行电路仿真时,我没有找到干簧管,由于开关和干簧管都是管电路的通断,于是就用了一个开关进行了代替。
另外因为仿真软件上没有音乐芯片所以仿真时就没有使用。
我们的电路中,和电源干簧管构成回路的电阻为100欧姆,太大或者太小都将影响电路的正常工作,而与三极管和电容器构成多协震荡电路的电阻则是20K欧姆,电容器则是47μF这样的组合在构成多协震荡电路之后二极管的闪光频率与间隔时间固定,运行效果较好。
而我们使用的3V直流电源则容易获取且价格低廉,使用时也不会烧坏元器件。
在进行仿真实验是,开关均导通(相当于磁铁没有拿开)时,三极管Q1为高电平,发声和多协震荡电路为低电平,电路不工作。
开关1闭合后(相当于拿开磁铁),三极管Q1时低电平,而多协震荡电路与发声电路时高电平,电路发声并闪光。
因为元器件实际参数比较合理,所以在电路连接好后可以工作。
设计并计算好电路,剩下的就是焊接调试。
6硬件的制作与调试
在计算机上设计好实验电路并进行模拟之后,计算好所需电子器件种类及其功率,买回来检测之后(可以到火车站的中州商场购买),就可以在万用电路板上进行布局设计,在符合设计要求的情况下,布局应尽量简单明了,以减少导线和焊接次数。
在确定好布局之后,就可以开始焊接元器件了,在焊接时,应当优先焊接那些低矮的耐热的电子元器件,后焊接容易损坏和较高的元器件。
并且在焊接时要注意电子器件的正负极,切勿放反。
焊接完后,仔细检查电路,确定没有错误在进行测试。
我们的电路使用的是万用板,这就需要对电路的整个布局进行合理设计,防置将简单问题复杂化。
在焊接过程中,需要判断二极管的阴极和阳极,可根据二极管的单向导电性,用万用表对其进行判断。
判断电容的正负极时,利用电容的交流隔直流的特性,将万用表调到交流电压档,对其进行测量,很容易判断出电容的正负极。
在判断三极管的三个电极,即基极b,集电极c,发射极e。
我的判断方法如下:
对于NPN型三极管,先用万用表的黑表笔定在其中任意一极,红表笔依次放在另外两极,如果两次测得的电阻都很大,且相差不大,则,黑表笔指的是基极b,另外两极是e极和c极,这样依次类推测下去。
PNP型三极管则相反。
接下来,该判断e极和c极,用手指在b极和其中任意一极之间形成一个偏执电阻,把红表笔放在这个极上,黑表笔放在另一极上。
如果电阻很小,则红表笔指的是c极,黑表笔指的是e极,顶多测两次就行。
对于PNP型三极管,刚好相反。
在完成焊接后,我们仔细检查了电路,确认无误后,我们用3V电源进行了测试,在磁铁离开干簧管后,扬声器发出报警声,发光二极管交替闪光,测试达到预期目的,成功,我们完成了调试。
7总结
在这一周的课程设计中,我虽然学习到了大量的专业知识,但是也深深地感觉到了专业知识的匮乏,对一些工作感到无从下手,往往不知所措。
直到这时,我才明白了什么是坐井观天,我的知识是多么匮乏。
这次学习,我复习了模电知识,也使所有用到的知识得到巩固。
在课程设计中,我也学会了独立分析和解决问题的能力,也能更好地和老师以及同学进行沟通和交流。
这次课程设计中我的动手能力得到极大加强,也学会了许多元器件的测量方法,在和别的同学的交流中,我发现了很多自己的缺点,也发现了很多其他人的优点,三人行,必有我师焉,在认识到了自己的缺点和他人的优点后,我一定要努力学习他人长处,改正自己的缺点,让自己更加优秀。
附录一参考文献
1.“模拟电子技术”(第三版)西安电子科技大学出版社江晓安董秀峰著
2.“电路基础分析”(第三版)西安电子科技大学出版社王松林著
3.“集成电路原理及应用”谭博学苗汇静著
附录二元器件清单
序号
名称
型号规格
位号
数量
1
音乐芯片
K9561(CL9561)
IC
1
2
三极管
9014
VT1VT2
2
3
三极管
9013
VT3
1
4
三极管
9012
VT4
1
5
发光二极管
Φ3,红色
VD1VD2
2
6
电阻
20K
R1R2
2
7
电阻
270K
R3
1
8
电阻
100Ω
R4
1
9
电解电容器
47µ/16V
C1C2
2
10
干簧管
常开
GH
1
11
弯角开关
单刀双掷
K
1
12
扬声器
8Ω
BL
1
13
万用电路板
1
14
导线
5
15
正负极片
各1
16
连体片
1
17
外壳
1
18
自攻螺丝
Φ3×6mm
2
19
永久磁铁
1
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