双路防盗报警器设计的理论分析与研究

来源:用户上传      作者: 华文珠

　　摘要：报警器适用于家庭防警，也适用于中小企事业单位等场所。其特点是灵敏、可靠，一经触发，可以立即报警；也可以延时数十秒钟的再报警，以增加报警的突然性与隐蔽性。报警时可以发出类似公安警车的报警声之外，两只警灯还可同时交替闪亮，增强了对犯罪分子的威慑气氛。此次正题研究的系统主要使用四2输入与非门、四2输入或非门、555定时器等来实现防盗报警的功能，具有灵敏度高、可靠性好、经济实用的特点。
　　关键词：电路组成　工作原理　与非门／或非门　555定时器
　　
　　近几年来，由于人民的生活水平及环境条件有了很大的提高与改善，越来越多的居民和单位十分关心财产安全问题。而一些简易便宜的报警器其性能又不十分理想，可靠性差。综合各种报警器的优缺点，并兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因素，现对双路报警器进行设计分析与研究。通常报警器都由电源稳压部分、延时触发器、报警声发生单元和警灯驱动单元四部分组成。下面我们来研究各个单元结构。
　　
　　一、电源稳压器
　　
　　现代电子没备中常使用输出电压固定的集成稳压器。常用三端式稳压器。这里就主要是以三端固定式集成稳压器作为输出电压Vo固定的典型电路，正常工作时，输入、输出电压差为2～3V。电路中接入电容C1、C2用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，C3是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。D是保护二极管，当输入端短路时，给输出电容器C3一个放电通路，防止C3两端电压作用于调整管的be结时，造成调整管be结击穿而损坏。
　　
　　二、延时触发器
　　
　　其主要功能为延时触发和即时触发。该部分电路主要由K1常闭开关(延时触发开关)、K1常开开关(即时触发开关)，或非门G1-G3，二极管D1与D2，电容C1与C2和电阻R1-R4及电位器Rw组成。延时触发器的工作原理主要有三个过程：电源刚接通时、开关K。打开(延时报警)时、开关K2闭合(即时报警)时如下：
　　A　电源刚接通时
　　因为电容C2的下极板接地为OV，由于电源刚接通的瞬间电容电压不能突变，故C2的上极板也为OV。低电平“0”信号脉冲输入或非门岛；又因开关K2断升，+6V电源使门G2输入信号为高电平(此时K，闭合，门G1输入低电平，输出为高电平，二极管D1截止，对基本RS触发器无影响)，门G2输出(基本RS触发器Q端)低电平“0”，门G，输出高电平，从而使555定时器IC2和IC3的第4脚(异步复位端)为低电平，IC2和IC3不工作，报警器不发声不闪亮。此时的延时触发门为关闭状态。
　　B　开关K1打开(延时报警)时
　　电源通过电阻R1和电位器Rw对电容C1充电，同时C1也会通过电阻R2放电。如果适当选择R1、R2和Rw的阻值，满足R1+Rw2，可使C1的充电电流大于放电电流，使C1上的电压缓慢上升。
　　c　开关K2闭合(即时报警)时：当K2闭合，D2导通，使Rs触发器的Sd端为“0”，Rd端仍然为“1”，RS触发器会立即被置“1”，延时触发门即刻打开，防盗报警器会即刻发出报警。
　　
　　三、报警声发生单元
　　
　　该部分电路主要由555定时器IC2和IC3，半导体三极管T1～T3，定时电容C3和C4，电阻R5～R10。及扬声器组成。555定时器是一模拟功能逻辑功能巧妙结合在一起的中规模集成电路，电路功能灵活，适用范围广，只要外部配上2、3个阻容元件，可以构成单稳、多谐或施密特电路。
　　定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制-RS触发器和放电三极管下的状态。555定时器的功能表在这里就不列举了。
　　报警声发生单元的主要功能是，发生报警时，发出频率为1.5～1.8kHz类似于警车的报警声。报警声发生单元的工作原理如下：
　　IC2和R5，R6，C3，组成周期约为1～2s的低频振荡器。当有报警信号，即延时触发门的Rs触发器Q=1时，IC2开始工作。由于电源刚接通时，c，上电压不能突变，使IC2的高触发端6脚和低触发端2脚的电压为0，其输出端3脚(E)为高电平，IC2内部的放电管截止。IC3和电阻R8，R9，C4组成另一个低频振荡器。这里特别说明的是：IC3的电压控制端5脚控制电压是C3的电压(D点)通过T1的发射极耦合得到的。IC3的输出端F点得到的脉冲不是单一频率，其振荡频率可在一定范围内周期变化。选择合适的参数，其输出频率约在1.5kHz至1.8kHz之间。F点输出的脉冲经T1和T3放大后，推动扬声器发出高低频率不同的声音，类似公安警车的报警声。
　　
　　四、警灯驱动单元
　　
　　其主要功能是，发生报警时，使两个警灯交替闪亮，周期约为1～2s，以增加报警时的紧迫感。该部分电路由或非门G4，与非门G5～G8，三极管T4～T7，电阻R11与R12和两个警灯HL1与HL2组成。警灯驱动单元的工作原理如下：
　　(1)当不报警(K1闭合和K2断开)时：这时延时触发门RS触发器Q=0，封锁了门岛和G6，使门G7和G8输出总为0，三极管T4～T7，截止，警灯HL1与HL2不亮；(2)当报警(K1断开和K2闭合)时：延时触发器Q=1，门G5和G6解除封锁，IC2产生的振荡信号经门G4反相后送人门G6的输入信号和直接送人门G5的输入信号极性相反，使门G7和G8的输出信号极性也相反，且它们在IC23脚输出脉冲的控制下轮流交替出现高电平“1”，因而三极管T4，T5和T6，T7轮流导通和截止，警灯HL1和HL2便交替闪亮。选择参数，可使警灯闪亮周期为1-2s。
　　当然，我们其实只是对报警器进行简单的论述，如果要进行设计及生产还需要进行参数的选配与计算。而且，我们说这种双路报警器的电路设计也不是唯一的办法，这里列举的办法仅供读者参考。我们还可以借助PLC，单片机等其他措施实现，而且还可以更简单、方便。

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