火灾报警器的仿真设计-电子科技大学

电子科技大学《模拟电路基础》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1KΩ和10KΩ，运放采用UA741型集成运放，其结构图如下图3UA741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。fOI2I1()RuuuR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9KΩ，R4可选1KΩ，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=100Ω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=200Ω。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β100，则基极电流IB5mA，由三、电路仿真和结果选取电子元件443TCCRUVRR,uo1UT时，uo2=UOl；uo1UT时，uo2=UOH。6ZBEBUUIR，UBE=0.7V,可得R6=1KΩ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，需要注意划分模块连接调试，有助于发现电路问题。这次的火灾报警电路总体来说工作稳定，所选元件个数较少且常见，电路实用，易于调试，可以运用于实际当中去。