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1、电子测量与电子电路实验报告 刘良琪 北京邮电大学电子电路综合设计实验报告 课题名称：火灾报警电路的设计与实现学院： 信息与通信工程学院班级： 姓名： 学号： 班内序号： 火灾报警电路的设计与实现摘要： 通过测试两路温度传感器，使得两者产生的温度差值转变为电压差值，当此压差增大到一定数值时，经由集成运放电路构成的差分放大电路以及单限比较器的状态比较实现电平的转换。输出高电平使发光二极管导通发光，使cd4011模块构成的多谐振荡器产生方波驱动蜂鸣器鸣叫。 关键词： 热敏电阻；比例运算电路；单限比较器；多谐振荡器；声光报警电路1.设计任务要求：1.1要求电路能够通过热敏电阻实现对温度的控制，从而当温
2、度升高到一定程度时会有声光报警信号（灯发光，蜂鸣器发声）。1.2温度范围t=70。1.3 要求温度必须手动调整。2.设计思路2.1 系统组成框图声光报警电路单限电压比较器差分放大电路温度传感器2温度传感器1 3.分块电路与总体电路的设计3.1电阻电压转换电路：电路如上所示，其功能是将电阻R4的值（以K为单位）转换为同值电压（以V为单位）。电路由三个集成运放一个精密基准源和若干电阻组成。U2B的输出电压V02通过转换电阻R4与电阻R1串联分压，再经电压跟随器U1A输出电压V01，一路送给差分比例电路U2B同相输路端，U2B反向输入端接有精密基准源2.5V;另一路送给反向比例电路U3A.电路的输出
3、电压V03，最后以数字电压表显示V03的值。取R5=2.7K,R7=R8/R9=50K,R1,R2,R3,R6,R8,R9=100K由图可知V02=(1+R1/R4)V01而V02=V012.7V, V03=V01,故(1+R5/R4)V01= V012.7V,即V01=R4/R52.7V因此，V03=V01=2.7(R4/R5)=R4(以V为单位)这样就实现电阻-电压变换3.2 差分比例运算电路基本结构如图由于所用的温度传感器在常温下温度约为5欧姆，在8090摄氏度时温度约为78欧姆，因此所得的压差约为23毫伏，因此确定放大倍数为1000倍，可通过两级放大电路达成，分别放大20倍和50倍。一
4、级放大电路中选择R1=R2=100，R3=RF=2 K；二级放大电路中选择R1=R2=2 K，R3=RF=100 K。3.3 单限电压比较器基本结构如图:经过差分比例运算电路放大后的压差值约为23伏，因此取单限比较器的阈值电压为2伏，由R5,R6 分压提供，因此取R5=13 K,R6=2 K.将放大的压差值转换为高低电平两状态的变化。3.4 声光报警电路发光二极管发光报警电路由一个发光二极管及其限流保护电阻构成即可，限流电阻的取值范围可为：200510通过稳压管将单限电压比较器输出的高低电平维持在+/-7.4V，又因为普通发光二极管的正向饱和压降为1.6V2.1V,正向工作电流为520mA，因
5、此取R7=500.蜂鸣器报警电路：下图为cd4011管脚图：多谐振荡器：通过信号发生器产生方波测试蜂鸣器参数可知，当频率约为100赫兹时，声音较大，因此取R1=430千欧,R2=36千欧,C=0.1微法则产生方波：再通过三极管构成的放大电路扩大输出负载电流，增强电路的带负载能力即可驱动蜂鸣器启动报警。为防止电流过大，将蜂鸣器串接一个200欧姆的电阻，VCC=8V电阻转电压之后总体电路如图：4.所实现的功能说明：温敏电阻常温下大约5欧姆，实际测量时为0.00564V温敏电阻在温度=70摄氏度，温度约为78欧姆，实际测量为0.00784V.差分放大电路所测输出电压值为2.329V，实际放大倍数约为
6、1058倍比较器输出电压值为7.4990V多谐振荡器产生的方波峰峰值为12.5伏，频率为114.18赫兹接上三极管的基极后，最终实现声光报警，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫5.故障及问题分析在实验过程中遇到的第一个问题就是电阻电压转换电路，一开始电路接好了，用1千欧的电阻检验电路的正确性，可是所得的电压值始终接近0伏，于是开始分别检查电阻电压转换电路的三个运放电路是否完成了各自的功能，经检查发现U1A实现了电压跟随功能，U3A也实现了反相比例电路功能，而U2B则没有实现差分比例，因此得出问题出在U2B上，加上此前怀疑是不是因为没有给U2B加直流电源导致的，加上电源之后果然出现正确结果。而之前的问题
7、出在对lf353运放的不了解，原来一个运放lf353有两套独立的输入输出共用直流电源，因此实际电路中要注意这一点。遇到的第二个问题是，集成放大电路开始采用一级运放1000倍，实际却是接近2000倍，后来推测可能放大1000倍太大，采用两级放大电路后，实际测量倍数变为1058，接近1000倍。遇到的第三个问题是，发现温敏电阻在温度升高时电阻值温度上升有时所测电阻值变大有时变小，而后发现正接反接温敏电阻所测阻值不一样，若正接电阻则温度升高阻值变大，反之阻值变小，之前应该是没有注意这一点。遇到的第四个问题是一开始蜂鸣器一直没有声音，而方波的幅度足够大，频率也对，因此推测电流不够，于是用三极管放大电流
8、，蜂鸣器响，但紧接着三极管却烧了，推测是电流放的过大，于是串接一个电阻并减小电源电压达到减小电流的目的。第五个问题是，做实验的过程中不小心碰了电路，差分电路的输出变为13.5伏，而比较器的输出电压为3伏，没有稳压，又摸到稳压管很烫，觉得应该是烧坏了，换了稳压管之后，前面的差分电路输出也恢复了正常，也就是说后面的电路影响到了前一级电路的输出。6.总结和结论设计一个电路只有先透彻的弄明白每一部分电路的原理，才能在出现问题时，推测出可能出现问题的原因并进行纠正；对于大型的电路还要注意分层分块的完成然后系统连接，首先分块的测试电路是否可行再连接起来，遇到问题也要分块排除问题，只有这样才能最快的解决问题
9、；实际搭电路时，整齐有序的连接方式会使得电路更少的出现错误；再一方面电子电路的安装与调试技能培养了我的创新能力和对治学要严谨的态度，这次做火灾报警实验，还是学到了非常多的东西，从实践中进一步的加深对理论和电路原理的理解，能够做到将学到的东西运用到实际的问题当中来。7. 所用元器件及测试仪表清单元件序号型号主要参数数量备注18050三极管1良好2LF3533良好3UA7413良好4蜂鸣器1良好5发光二极管1良好6套管式温敏电阻2良好7电阻若干良好8电容3良好9CD40111良好10稳压管6.8V2良好11函数信号发生器1良好12双踪示波器1良好13直流数字电压表1良好14万用表1良好15直流信号源2良好8.参考文献电子测量与电子电路综合设计型实验讲义http:/
