玻璃破碎报警器Word格式文档下载.docx
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电源电压DC12V,利用压电陶瓷传感器作为玻璃破碎检测传感器,利用语音芯片完成声音报警。
注:
①可以采用HTD27A-1或FT27型压电陶瓷片,晶体管或者OP等芯片制作。
二、课程设计要求
1.综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识,阅读相关集成电路芯片资料和相关文献,了解电子电路设计的有关知识,方法和特点,掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。
2.一人一题,所设计的电路必须制作成功,并且全部或者部分通过计算机仿真。
课程设计必须自己独立完成,不得从网上下载,一经发现该课程成绩记零分。
3.课程设计设计说明书(报告)应包括有:
①电路工作原理分析
②电路元器件参数设计计算
③电路调试说明
④电原理图和PCB图(必须自己画)
⑤元器件装配图(必须自己画)
⑥元器件清单
⑦自己的收获和体会
⑧要求字数不得少于3500字
⑨要求图纸布局合理,符合工程要求,使用Protel等软件绘制电原理图(SCH)、元器件布局图和印制电路板(PCB)。
4.所有的文档和表格必须采用Word形式。
5.同类型的设计题可以组成一个设计组,组员之间可以开展研究与讨论。
雷同者均计0分。
6.阅读有关芯片英文参考资料,理解资料内容。
7.英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图(不包括电原理图和PCB图)可以直接采用(pdf文档中的图可放大300倍后裁剪到Word文档中),图中的英文可以采用英文(中文)方式翻译在图下。
8.英文资料中的一些词,如果翻译拿不准,可以采用英文(中文)方式标注。
9.设计资料中的有关的公式可以直接采用。
10.课程设计结束,需要交制作的作品、文字稿和电子稿,采用Word文档形式。
11.成绩评定:
①按ABCDE分档,其中:
优秀为A,良好为B,中等为C,及格为D,不及格为E。
②课程设计设计说明书占60%,实物制作占40%。
2.对课程设计成果的要求〔包括图表(或实物)等硬件要求〕:
设计电路,安装调试或仿真,分析实验结果,并写出设计说明书,语言流畅简洁,文字不得少于3500字。
要求图纸布局合理,符合工程要求,使用Protel软件绘出原理图(SCH)和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。
3.主要参考文献:
(1)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2011
(2)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训[M].北京:
(3)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京:
(4)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京:
(5)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作[M].北京:
(6)黄智伟等.基于NImultisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:
电子工业出版社,2007
(7)黄智伟.印制电路板(PCB)设计技术与实践[M].北京:
电子工业出版社,2009
(8)高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:
电子工业出版社,2002
(9)吴运昌.模拟集成电路原理与应用[M].广州:
华南理工大学出版社,2001年
(10)谭博学等.集成电路原理及应用[M].北京:
电子工业出版社,2003
(11)魏立军.CMOS4000系列60种常用集成电路的应用[M].北京:
人民邮电出版社,1993
(12)杨宝清.实用电路手册[M].北京:
机械工业出版社.2002
(13)陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例[M].人民邮电出版社1996
(14)肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路[M].人民邮电出版社.2003
4.课程设计工作进度计划:
序号
起迄日期
工作内容
1.
2014.12.9开始
资料查找和阅读
2
2014.12.9-2014.12.14
电路方案选择,电路设计和计算,电路仿真
3
2014.12.14-2014.12.17
材料购买,电路设计和PCB设计
4
2014.12.17-2014.12.24
PCB制作,电路元器件安装
5
2014.12.24-2014.12.25
作品调试
6
~2014.12.30结束
课程设计设计说明书写作
主指导教师
王彦
日期:
2014年12月9日至2014年12月30日
引言......................................................................1
第一章设计内容...........................................................2
1.1设计要求......................................................2
1.2电路工作原理分析.......................................................2
1.3电路元器件参数设计................................3
第二章玻璃破碎报警器仿真.........................................5
2.1基于NIMULTISIM的电子电路仿真图...................................5
2.2PCB原理图..........................................................5
2.3PCB布线图..........................................................6
第三章总结...............................................................6
第四章心得体会...........................................................6
参考文献..................................................................8
附录一元件清单...........................................................9
引言
在很多安全场合,比如文物防盗、博物馆防盗和重要机密或重要文件保存,都需要设置玻璃破碎报警器来保证其安全,当然,现在很多家庭也装玻璃破碎报警器来防盗。
目前采用最多的就是压电式玻璃破碎报警器,它具有使用频带宽、灵敏度高、结构简单、工作可靠、质量轻、测量范围广等许多优点。
第一章设计内容
1.1设计要求
1.2电路工作原理分析
电路结构图:
图1玻璃破碎报警器
电路原理:
玻璃破碎报警器的电路见图1。
压电陶瓷片B将碎发的振动信号或响声转换成电信号,这个极其微弱的电信号经过由三极管VT1和VT2构成的直耦式放大器放大后,利用C2从VT2的集电极上取出放大信号,然后经二极管VD1、VD2倍压整流后使VT3导通。
VT3导通后在R4两端产生的压降使单向可控硅VS导通并锁存,于是语言报警喇叭HA通电反复发出“抓贼呀—”喊声。
这时,只有按一下SB,方可解除警报声。
该装置的电源是由电源变压器T将220V市电降压为12V,经QD全桥整流、C5滤波后供给整机工作。
为了防备交流电中断,还增加了12V电池组。
这样,当电网停止供电时,G自动续接供电,当电网复电后,G自动停止供电,始终让报警电路处于准备状态,十分实用可靠。
这里由于制作设备的关系,电源我就直接用了8节干电池代替。
1.3电路元器件参数设计
元器件选择与制作:
HA选用LQ46-88D型语言报警喇叭。
振动传感器B采用HTD27A-1或FT27型压电陶瓷片(正品),并配用薄形塑料谐振腔即可,它对碎发响声与振动很敏感,而对缓慢变化的声响无效。
VS用1A、100V单向可控硅,如MCR100-1型等。
VT1~VT3均用9014或3DG8型硅NPN三极管,要求β>
200。
VD1~VD3用1N4001型硅二极管。
QD用QL-lA/50V整流全桥,亦可用四只1N4001型二极管替代。
T选用220V/12V、5W电源变压器,要求长时间轻载运行不发热。
G可用普通5号干电池八节串联而成。
RP用WH7型微调电阻器。
R1~R4均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。
C1、C2和C3均用CD11-16V型电解电容器,C4用CT1型瓷介电容器,C5用CD11-25V型电解电容器。
SB用普通常闭型自复位按钮开关,亦可用KWX型微动开关代替。
B在具体安装时,为了迷惑外人,可在玻璃橱窗内帖上一些装饰画或字,将B用强力胶粘贴在装饰画或字上,使人从外面看不出里面安有报警装置,然后用两根细导线将B接至主机上去。
调整RP阻值,可以微调信号放大器的增益,使报警器的灵敏度合乎使用环境要求。
压电陶瓷片的原理
压电陶瓷片具有正压电效应:
压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷,且产生的电荷量Q与作用力成正比,Q=33dF,33d为陶瓷的压电系数,F为极化方向作用力。
压电传感器还具有一个重要特点:
只能用于测量动态变化的信号,高频响应较好。
玻璃破碎时会产生10k~15k的高频声音信号,该信号可使压电传感器的压电元件产生正压电效应。
因而压电陶瓷片可对玻璃破碎信号进行有效检测,并对10kHz以下的声音有较强的抑制作用,从而检测玻璃是否发生破碎。
玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃的厚度、材料有关。
使用石英玻璃在25℃、湿度25%时的破碎频率为12kHz。
第二章玻璃破碎报警器仿真
2.1基于NIMULTISIM的电子电路仿真图
图2.1multisim仿真图
说明:
信号发生器代替压电陶瓷片发出3KHZ的正弦波
2.2PCB原理图
图2.2PCB原理图
2.3PCB布线图
图2.3PCB布线图
第三章总结
本次课程设计运用了以往课程学习的知识,让我认识到了电容的作用,可控硅的作用,压电陶瓷片的原理,在这个方案中,主要有压电陶瓷片把振动信号转换为电信号,然后通过三个三极管放大,达到可控硅需要的电流,达到所需要的要求。
第四章心得体会
通过这次的课程设计,使我了解了电子设计方面的知识,增强了自己的实践动手能力。
在课程设计的过程中虽然遇到了一些问题,但是向同学求助和通过一次又一次的思考和反复的检查中终于找出了问题所在,也暴露出了我们在设计方面的知识欠缺和经验不足。
然而我也收获了很多东西:
从熟悉各种简单元器件到复杂的集成芯片,从最初的大体设计到最后的焊接完成。
我从中不仅巩固了学习过的知识,而且学习到了很多书本上没有的东西。
在接到题目后,就开始在网上查找相关的资料以及往年的课程设计内容,加上老师的指导,定下了玻璃破碎报警器的大致内容,之后,开始熟悉设计中使用的各种集成块、电阻、电容,了解它们工作的原理和具体的使用方法,完善了自己最终使用的电路图。
通过不懈的努力,终于完成了最终的PCB图以及multisim仿真图形。
对于第一次完成实物设计的我来说,最终的实物焊接才是最大的担心,因为稍不用心就可能导致芯片的烧坏、或者哪一条线没有接好,都会使得在实验中无法取得正确的结果,所以存在着巨大的挑战和难度。
在反复的出错,检查过程中我懂得了细心,慎重的真正含义,只有真正的用心去做才能取得满意的结果。
虽然之前的实验仿真都做的很好,并且也设计了多个实验方案。
但是在具体的实践操作中,还是遇到了不小的困难。
比如:
在仿真中我知道具体元器件的准确参数以及接口方式,但是在具体的焊接过程中,由于操作水平的问题和整体电路板布局不足的缺陷,导致一部分原件的多余焊接和无效焊接,使得最后的实物结果没有达到预想中的那么完善,在做出更改后无法使其整齐的排列分布,外观差别太大。
最后做出来的实物没有达到设计书上面的要求,但是通过这段时间内的努力,我学习到了课程设计中的真正知识。
非常感谢老师在课程设计中对我的指导和帮助,使我少走了很多弯路,以及这次的课程设计使我收获颇丰!
参考文献:
(2)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作[M].北京:
(3)黄智伟等.基于NImultisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:
(4)黄智伟.印制电路板(PCB)设计技术与实践[M].北京:
(5)肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路[M].人民邮电出版社.2003
(6)陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例[M].人民邮电出版社1996
(7)杨宝清.实用电路手册[M].北京:
附录:
元件清单
名称及标号
型号及大小
数量
电容
电解电容
4.7u
1
1u
瓷介电容
电阻
1k
4.7k
二极管
IN4001
滑动变阻器
WH7型微调电阻器
三极管
9014
压电陶瓷片
HTD27A-1
可控硅
MCR100-6
语音报警喇叭
LQ46-88D
开关
普通常闭型自复位按钮开关
电源
干电池
8
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 玻璃 破碎 报警器