停電來電報警電路

1、單位代碼 01 學號_050102109 分 類 號 TP202 密 級_ _ 畢業(yè)論文 來電、停電報警電路的分析 院（系）名稱信息工程學院 專業(yè)名稱電子信息工程 學生姓名郭萬順 指導教師高景霞2009 年 4 月 30 日日 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 I 頁 來電、停電報警電路的分析摘 要電是一種無污染、易轉化、優(yōu)質高效的能源，廣泛應用于國民經濟和社會生活中，已成為經濟社會發(fā)展的重要支柱。隨著電子產品的增多，對電能的需求量也在與日俱增，但由于電力的供應不足和電路故障，停電的事情時有發(fā)生。一但市電供應中斷，對人們的生活和生產都造成很大的損失，此時如果不加以及時補救，經濟損失就在所難免。而來電、

2、停電報警器便能在市電停電或來電時，及時的提醒人們盡早的采取相應的補救措施來減少經濟損失。這次論文論述幾種常見報警電路的工作原理，并依據(jù)經濟、可靠、實用，易于集成化，小型化的原則，對來電、停電多功能報警器作詳細的分析說明。對于多功能來電、停電報警器，在停電或來電時，信號通過電源電路、數(shù)字邏輯電路和控制輸出電路，從而使報警器鳴報警；在市電正?；蛲ｋ娖陂g，不報警；在發(fā)生緊急事故時，報警器報警。在電力重要并且緊缺的今天，使來電、停電報警器向多功能、集成化、小型化發(fā)展，還有很多的研究工作，所以具有廣闊的發(fā)展前景。關鍵詞：集成，數(shù)字邏輯，報警器，市電 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 II 頁 The analy

3、sis of incoming telegram or blackout alarm circuit calls Author:Guo WanshunTutor :Gao JingxiaAbstractElectricity is a kind of non-pollution, easy conversion, high quality and efficiency energy, it is widely used in the compilation of economic and social lives, and it has become an important pillar o

4、f economic and social development. With the electronic products increase, increasing demand for energy, but as a result of the electric power insufficient supply and the electric circuit break down, the power cutting sometimes occurs. Once the mains interrupt, it will cause great damage to peoples l

5、ife and production, if our action is not timely remedial, economic loss is unavoidable. The incoming telegram or blackout alarm will power when the commercial power income and fail, it timely remind people as soon as possible to take corresponding remedial measures to reduce the economic loss. This

6、article discusses several common alarm circuit principles of work, and according to the economy, reliable, practical, easy integration, militarization, principle of power is to make calls, a detailed analysis of the multi-functional alarm. For multifunctional power alarm, electricity normal or cut,

7、in power or power supply circuit, signals through digital logic circuit and control the output circuit, thereby alarm bell alarm, The normal mains or during the blackout in, alarm. In the event of an emergency, the alarm gives an alarm. In power and shortage of today, the alarm will become multifunc

8、tional, integration, militarization, so it has a lot of research and development work, so it has broad prospects for development.Key words: Integration，Digital logic，Alarm，Commercial power 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 III 頁目 錄1 緒 論.11.1 課題背景及意義.11.2 課題研究內容及方法.11.3 停電、來電報警器的發(fā)展前景. 22 報警電路的優(yōu)缺點分析和選取.32.1 停電來電報警電路（一）.32

9、.1.1 報警電路的結構.32.1.2 報警電路的工作原理.42.1.3 報警電路的優(yōu)缺點. 42.2 停電來電報警電路（二）.52.2.1 報警電路的結構.52.2.2 報警電路的工作原理. 52.2.3 報警電路的優(yōu)缺點.63 停電、來電多功能報警電路的分析. 83.1 報警電路的組成. 83.1.1 電源電路.83.1.2 數(shù)字邏輯電路. 103.1.3 輸出控制電路.133.1.4 附加電源電路.153.2 電路的工作原理. 17總結.19致謝.20參考文獻 .21 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 IV 頁附錄.22 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 1 頁1 緒 論1.1 課題背景及意義電是一種無

10、污染、易轉化、優(yōu)質高效的能源，廣泛應用于國民經濟和社會生活中，已成為經濟社會發(fā)展的重要支柱。隨著電子產品種類的不斷增長，人們的生活也在隨之改善，相應人們對電能的消耗也越來越大。電力的匱乏和一些大功率的電子產品應用的普及，停電的事情還時有發(fā)生，特別是在夏季的用電高峰期，發(fā)電廠也只能采取限電的措施。除了電力的匱乏，還有所引起的意外事故也時有發(fā)生。這些都對人們的生活，社會的生產和經濟帶來很大的負面影響。比如一些重要的工作場所，在停電時往往用多路市電或備用的發(fā)電機發(fā)電來滿足用電需要。而在電網(wǎng)恢復供電時，則希望能迅速停止備用發(fā)電機工作。電子產品的革新與換代越來越快，技術要求也越來越高，功能卻越來越多樣化

11、與智能化。大部分機械及功能電路都無須人工現(xiàn)場操作，而大部分情況下，當機械或是電路出現(xiàn)問題時，基本上都是用報警電路來提醒人們。這樣就需要報警電路能夠具有經濟、可靠、實用，易于集成化，小型化，功能多等特點，來適應人們的需要和市場的競爭。當工作市電停電時，通過報警器的警示，工作人員如果能夠即使地切換到進線市電，或啟用發(fā)電機，能在工作市電無電的情況下繼續(xù)正常的工作。在市電來電的情況下，通過報警器的提醒，能夠及時的讓進入市電工作，關閉發(fā)電機。這樣不僅可以提高工作效率和生產效益，還能減少不必要的浪費，在現(xiàn)實生活中具有重要的意義。1.2 課題研究內容及方法對本課題的分析，通過查閱相關資料，詳細的了解到了一些

12、停電、來電報警電路的相關知識，以及關于它的一些非常繁瑣、復雜的電路組成，所以在開始對次課題進行分析時，要先熟悉 TLP521-4、CD4011、CD4069 等元件的工作原理，并對報警器內部電路組成有比較熟悉的掌握，我們也需要了解濾波，整流元件在電路中的作用。另外，電力在現(xiàn)實生活中的供應不足，對人們的生活和社會的生產具有相當大的制約，讓人們在電力供應不足的情況下，能夠提醒人們換用其他方式來提高生產效益。因此，在這次課題分析中，停電、 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 2 頁來電報警電路在現(xiàn)實生活中具有很重要的意義。在最后的電路圖制作與布線中，我們常用的軟件就是 Protel99SE 電子制圖軟件，其具

13、有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的操作軟件，可以完成電路原理圖設計，印刷電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作。因而，利用此軟件進行電路圖的制作和自動布線也是這次課題的要求之一，是課題完成的必要手段。1.3 停電、來電報警器的發(fā)展前景電作為一種無污染、易轉化、優(yōu)質高效的能源，廣泛應用于國民經濟和社會生活中，并成為經濟社會發(fā)展的重要支柱。但由于電力供不應求和電力故障都在影響人們的生活和經濟的發(fā)展，停電、來電報警器能夠提醒人們在市電停電時，切換市電或啟用備用發(fā)電機，在來電時關閉備用發(fā)電機，以提高生產效益和降低生產成本，對經濟的發(fā)展有著重要的意義。電子產品發(fā)展到今天，由

14、于集成電路具有體積小、功耗低、可靠性高、性能好以及易于使系統(tǒng)整機實現(xiàn)少調整和不調整等優(yōu)點，集成化、小型化、多功能化已經成為當代電子產品的設計方向。使來電、停電報警器的內部電路也能夠集成化、小型化、多功能化，并且能夠經濟、實用、可靠，這些都是現(xiàn)在的報警器所不能具備的。所以來電、停電報警器仍有相當廣闊的發(fā)展前景。 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 3 頁2 報警電路的分析和選取2.1 停電來電報警電路（一）本例介紹的停電、來電報警器，使用時接在 220v 交流電網(wǎng)上，在市電停電后和再次來電時均會自動發(fā)出約 50s 的蜂鳴報警聲，告知使用者“已停電”或“已來電”的信息。針對報警電路的結構、原理以及電路的優(yōu)缺

15、點介紹如下。2.1.1 報警電路的結構此停電、來電報警電路由電源電路、市電檢測電路、超低頻振蕩器1、音頻振蕩器和音頻驅動輸出電路組成，其電路如圖 2.1 所示。在停電和再次來電時，會發(fā)出約有 50s 的蜂鳴報警聲。此電路中的電源電路由降壓電容器 C1、電阻器 R0、穩(wěn)壓二極管 VS、整流二極管 VD1 和濾波電容器 C2 組成；市電檢測電路由二極管 VD1、VD3、電阻器 R2 和六非門集成電路 IC（D1D6）內部的非門 D1 組成；超低頻振蕩器由非門 D2、D3、電阻器 R5、電位器 RP1 和電容器 C4 組成，其工作頻率約 2Hz；音頻振蕩器由非門 D4、D5、電阻器 R6、圖 2.1

16、 來電、停電報警電路（一） 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 4 頁電位器 RP2 和電容器 C5 組成，其工作頻率約 800Hz。音頻驅動輸出電路由非門 D6 和蜂鳴器 HA 組成。2.1.2 報警電路的工作原理交流 220V 電壓經 C1 降壓、VS 穩(wěn)壓、VD2 整流及 C2 濾波后，為 IC 提供 9V 的直流電壓。在市電路來電（或停電后又來電）時，VD1 因負極為高電平而處于截止狀態(tài)，C3 兩端的電壓不能突變，仍維持低電平，D1 輸出高電平，使 VD4 截止，超低頻振蕩器振蕩工作，輸出頻率約 2Hz 的超低頻振蕩信號2，對音頻振蕩器進行調制，使蜂鳴器 HA 發(fā)出“嘀、嘀”的報警聲，完成初始加

17、電或停電后又來電時的報警功能。與此同時，9V 電壓通過 R2 對 C3 充電，當 C3 兩端電壓升至闌值電壓（約 3V）時，Dl 輸出低電平，使 VD4導通，超低頻振蕩器和音頻振蕩器停振，HA 停止發(fā)聲。若市電突然中斷，則 VD1 負極的電壓消失，C2 上所充電荷對 IC 放電，維持對 IC 供電，此時 VD1 導通，C3 通過 VDl 和 VD3 迅速放電，使 D1 輸出高電平，VD4 截止，超低頻振蕩器又振蕩工作，其輸出的振蕩信號對音頻振蕩器進行調制，蜂鳴器 HA 再次發(fā)出“嘀、嘀”報警聲，告知用戶停電信息。當 C2 放電結束后，整個電路停止工作。2.1.3 報警電路的優(yōu)缺點此報警電路通過

18、電容降壓的方式，盡管電路簡單、成本低，但是是通過電容器把交流電引入負載中，自身對地有 220V 電壓，人易觸電，因而不安全，且降壓電容的相對壽命較短。蜂鳴器的報警時間相對較長，如果在人已感知的情況下，還在報警，這些聲音就成了人們生活中的噪音了。對于電源電路，應該先降壓，后整流，會使效率變低，并且調壓的范圍也會很窄。蜂鳴器的報警電壓，直接由 IC 提供，所提供的電壓如果不夠蜂鳴器的報警功率，則報警器可能不報警，就失去了電路報警的作用。 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 5 頁圖 2.2 來電停電報警電路（二）2.2 停電來電報警電路（二）本例介紹一款采用分立元器件制作的停電、來電報警器，它具有電路簡單、

19、容易制作等特點。以下就報警器的結構、原理以及優(yōu)缺點作以簡單分析。2.2.1 報警電路的結構該停電、來電報警器電路如圖 2.2 所示，由圖可以看出該電路由電源電路、電源檢測電路和音頻振蕩器組成。其中電源電路由電源變壓器 T、整流二極管 VD1、VD2 和濾波電容器 C1、C2 組成。電源檢測電路3由晶體管 V1、V2、電阻器 R1R4、二極管 VD3 和電容器 C3 組成。音頻振蕩器由晶體管 V3、V4、二極管 VD4、VD5、電容器 C4,電位器RP1、RP2 和揚聲器 Bl 組成。2.2.2 報警電路的工作原理交流 220V 電壓經 T 降壓后，在 T 二次線圈外側的 W2 和 W3 繞組上

20、分別產生交流 9V 和 6V 電壓。交流 9V 電壓經 VD1 整流和 C1 濾波后，為音頻振蕩器4提供工作電源。交流 6V 電壓經 VD2 整流和 C2 濾波后，作為 V1 和 V2 的工作電源。 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 6 頁在交流電源正常供電時，經 VD2 整流后的直流電壓經 R4 加至 V3 的發(fā)射極（約 5. 6V），使音頻振蕩器處于停振狀態(tài)，Bl 不發(fā)聲。停電后，C1 上存儲的電荷維持對音頻振蕩器的供電，音頻振蕩器振蕩工作，驅動 Bl發(fā)出音響報警聲。當 C1 放電結束后，此時 V3 發(fā)射極的高電平消失，音頻振蕩器停止工作，報警聲消失。停電后再來電時，由于 C3 兩端電壓在剛接通電

21、源時不能突變，仍維持低電平，V1 截止，V2 飽和導通，V3 的發(fā)射極為低電平，音頻振蕩器振蕩工作，Bl 發(fā)出報警聲。延時約10s，C3 充滿電時，V1 導通，V2 截止，V3 的發(fā)射極變?yōu)楦唠娖剑纛l振蕩器停振，Bl停止發(fā)聲。調節(jié) RP1 和 RP2 的阻值，可改變音頻振蕩器的振蕩頻率，從而改變報警聲的節(jié)奏和音調。2.2.3 報警電路的優(yōu)缺點變壓器把 220V 交流電隔離并降壓，然后經過整流電路給電池充電，有安全、穩(wěn)定、壽命長、效果好的優(yōu)點，但是體積大，成本較高，不利于集成化，小型化。在變壓器的右端，即 W2、W3 端沒有穩(wěn)壓器，如果在市電剛來時，電壓小于 220V 則可能會影響到電源檢測電

22、路和音頻振蕩器。此報警器采用模擬電路，其傳輸?shù)乃俣容^慢，準確性較差，不利于小型化和集成化。次報警器的報警時間，只有 10s，這樣短的時間，可能不能引起人們的注意，這樣就會導致人們不能及時的切換電路或開關發(fā)電機，造成損失。2.3 報警電路的選取報警電路的選取總攬以上兩種報警電路的優(yōu)缺點，所選用的電路應該具有一下特點。1多功能。此電路除了來電、電報警之外，還能在發(fā)生緊急事故時，提供警示，可以讓人們及早的預防，來減少生命和財產的損失。2集成化和小型化。首先，在電源電路中，應避免降壓電容的不安全性和變壓器的體積大以及成本高。其次，在邏輯分析和判斷電路中，避免用模擬電路，即使用數(shù)字電路。3準確性。電路選

23、用數(shù)字電路進行邏輯分析和判斷，不但能夠準確和快速的將高低 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 7 頁電平傳輸?shù)娇刂戚敵霾糠帧?報警時間。報警器的報警時間，由人為控制，可以更好并且更有效的提醒人們，不至于太長，產生多余噪聲；太短，不能有效的提醒人們。5可靠性高，經濟，實用。報警器報警的時候，報警器的電源采用外加電源供電，可以保證報警器的輸出有足夠的功率。外加電源采用蓄電池后備供電，以減少生產成本。由此可見，以上兩個報警電路均不符合電路選取的原則，故均不采用。對于另外一個報警電路來電、停電多功能報警電路來說，便滿足以上條件。首先，在電源電路中才用了 TLP521-4，CD4011 和 CD4069 就滿足了

24、電路的集成化和小型化，以及準確性。其次，對于報警時間的控制，由電路中的監(jiān)控開關控制，當市電都正?；蚬ぷ魇须娡ｋ姇r，監(jiān)控開關置停電報警位；當市電都停電，或進線市電的一路或兩路來電時，監(jiān)控開關5置來電報警位，監(jiān)控開關的切換可以控制報警的時間。再次，電路有緊急按鈕，即可保證在出現(xiàn)意外事故時，按下緊急按鈕，是電路報警，即電路的多功能性。最后，附加電源電路既能保證報警器的輸出功率，即可保證電路的可靠性。因此選用來電、停電多功能報警電路，以下就對報警電路的結構和原理作詳細的分析和說明。 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 8 頁 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 9 頁3 停電、來電多功能報警電路的分析3.1 報警電路的組

25、成該停電、來電多功能報警電路的市電檢測線有 4 個，分別是兩路市電進線 A 和 B，以及工作市電，和公共零線6組成。停電、來電報警電路由電源電路，數(shù)字邏輯電路，輸出控制電路，附加電源組成，其原理圖如圖 3.1 所示。3.1.1 電源電路電源電路由整流二極管，穩(wěn)壓二極管，降壓電阻和濾波電容器，以及光耦芯片TLP521-4 組成。電源電路能實現(xiàn)對市電強電進行隔離。電源電路通過穩(wěn)壓二極管、降壓電阻后，在旁路電容端得到較穩(wěn)定的 12V 直流電，然后加在光耦芯片端（1，3，5） 。在光耦芯片的另一端（12，14，16）輸出低電平（相應電路有 220V 左右的交流電） ，從而完成把市電有無轉換為高低電平。

26、整流二極管的作用是整流，把市電的交流電變?yōu)閱蜗蛎}沖電流。由于二極管的基本性圖 3.1 停電、來電多功能報警電路 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 10 頁圖 3.2 穩(wěn)壓管的伏安特性質是“單向導電”，交流電流過時，只有正（或負）半周時電流能流過，而在負（或正）半周時，電流是截止的，就是說，只有半個周期的電流流過，另半個周期因為電流方向是相反的不能流過，這樣在電路中就只有一個方向的電流了，也就是把交流電變成了單向脈動電流。穩(wěn)壓二極管7是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內（或者說在一定功率損

27、耗范圍內） ，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性。當把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。穩(wěn)壓管的伏安特性及符號如圖 3.2 所示。電容在電源電路中其濾波作用。整流電路將交流變成脈動14的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。穩(wěn)壓二極管8是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件.在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很少的數(shù)值,在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,根據(jù)這種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓

28、器或電壓基準元件使用。光電耦合器(簡稱光耦)，是一種把發(fā)光元件和光敏元件封裝在同一殼體內，中間通過電光電的轉換來傳輸電信號的半導體光電子器件。TLP521-4的內部原理圖如圖3.3所 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 11 頁圖 3.3 TLP521-4 的內部原理圖示。光耦以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合與傳遞，輸入與輸出在電氣上完全隔離，具有抗干擾性能強的特點。對于既包括弱電控制部分，又包括強電控制部分的工業(yè)應用測控系統(tǒng)，采用光耦隔離可以很好地實現(xiàn)弱電和強電的隔離，達到抗干擾目的。其工作原理單就1，2，15，16管腳進行說明，16腳接外加電壓+5V，15腳接地。當1，2兩腳之間存在外加電壓時，發(fā)光

29、二極管導通發(fā)光，光照在光敏三極管的基極，光敏三極管導通，則在光敏三極管的集電極輸出低電平。當1，2兩腳之間無電壓時，發(fā)光二極管不導通，不發(fā)光，光敏三極管截止，則16腳處于高電平。這樣便起到了強電隔離的作用。3.1.2 數(shù)字邏輯電路數(shù)字邏輯電路由 CD4011 與非門芯片和一片 CD4069 非門芯片，電阻，和兩個二極管組成。數(shù)字邏輯電路對電路進行邏輯分析和判斷。CD40119都是一個四輸入與非門集成電路，其引腳圖如圖 3.4 所示。CD4011 的四個與非門相互之間不無聯(lián)系，即 1，2 輸入，3 輸出；5，6 輸入，4 輸出，兩個門的輸入、 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 12 頁圖 3.4 CD4

30、011 的內部原理圖圖 3.5 TTL 與非門的模擬原理圖輸出不會相互影響。CD4011 在工作電路中，14 管腳接高電位，7 腳接低電位。對于與非門10的邏輯功能,用 TTL 與非門進行說明，如圖 3.5 所示。圖中的與非門電路由三三部分組成：第一部分由多發(fā)射極晶體管 T1和電阻 R1組成電路的輸入級，該級實現(xiàn)與功能；第二部分由 T2和電阻 R2、R3組成中間級，從 T2的集電極和發(fā)射級同時輸出兩個相位相反的電壓(實現(xiàn)倒相)，并分別送到 T3、T4管的基極，以滿足輸出級的需要；第三部分由 T3，D，T4和 R4組成輸出級，這種電路形式稱推拉式電路，它不僅輸出阻抗低，帶負載能力強，而且可以提高

31、工作速度。第二部分和第三部分共同實現(xiàn)了非功能。其工作原理為：當輸出高電位時 T3、D 導通，T4截止；輸出為低電位時，T3和 D 截 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 13 頁圖 3.6 與非門的電壓傳輸特性止 T4飽和導通。TTL 與非門的各級工作狀態(tài)如表 3.1 所示。 表 3.1TTL 與非門各級工作狀態(tài)輸入狀態(tài)輸出電位T1T2T3DT4全部為高電位 UIH低電位UOL反向放大飽和截止截止飽和一個或多個為低電位 UIL高電位UOH飽和截止導通導通截止TTL 與非門具有較高的開關速度，主要原因主要有兩點：一是由于采用了多射極管 T1，它縮短了 T2和 T5的開關時間。二是由于采用了推拉式輸出電路，

32、加速了 T5管存儲電荷的消散過程。此外，由于采用推拉式輸出級，與非門輸出低電平時 T5處于深飽和狀態(tài)，輸出電阻很低；而輸出高電平時 T3、T4導通，組成射極跟隨器，其輸出電阻也很低，因此無論哪種狀態(tài)輸出電阻都很低，都有很強的帶負載能力。TTL 與非門的電壓傳輸特性曲線如圖 3.6 所示。傳輸特性曲線大致分為四段：當輸入電壓小于 0.6V 時，T1工作在深飽和狀態(tài)，T2和 T5截止，T3、T4均導通，此段為截止區(qū)。當輸入電壓在 0.6V 和 1.3V 之間時，T2開始導通，T5尚未導通，T2處于放大狀態(tài)，集電極電壓隨輸入電壓的增加而下降，此段為線性區(qū)。當輸入電壓在 1.3V 和 1.4V 之間時

33、，T5開始導通，最后 T3、T4截止，T5進入飽和狀態(tài)，此段為轉折區(qū)。當輸入電壓大于 1.4V 時， 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 14 頁圖 3.7 CD4069 的內部原理圖隨著輸入電壓的增加，T1進入倒置工作狀態(tài)，T3導通，T4截止，T2和 T5飽和，因而輸出低電平，此段為飽和區(qū)。CD406911是一片 CMOS 非門芯片，其內部原理圖如圖 3.7 所示。非門又稱反相器，即當其輸入端為高電平時輸出端為低電平，當其輸入端為低電平時輸出端為高電平。也就是說，輸入端和輸出端的電平狀態(tài)總是反相的。在數(shù)字邏輯電路的后端輸出部分，兩二極管的作用實際起到了或門的作用，只要有一路為高電平，通過三極管控制繼電

34、器就會吸和，輸出+12V 的直流電到報警電路，使報警電路報警。3.1.3 輸出控制電路輸出控制電路主要由報警器，監(jiān)控轉換開關，C1815NPN 型三極管，緊急按鈕和繼電器組成。三極管和繼電器主要控制報警器的報警。三極管導通，繼電器吸合，報警器報警；三極管截止，繼電器不吸合，報警器不報警。繼電器是當輸入量 (如電壓、電流、溫度等)達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?(如電流、電壓、頻率、功率等 )繼電器及非電氣量(如溫度、壓力、速度等 )繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（

35、又稱輸出回路） ，通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 15 頁圖 3.8 繼電器的內部原理圖電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。電磁式繼電器12一般由鐵芯、 線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的，其原理圖如圖3.8所示。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點（3）與常開觸點（ 5）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與的常閉觸點（4）吸合。這樣吸合、釋

36、放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉 ”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為 “常閉觸點”。半導體三極管13有兩個 PN 結組成，故為雙極型晶體管，可以對電流起放大作用。有 3 個引腳，晶體三極管分別為 集電極（c） ，基極（b） ，發(fā)射極（ e） 。半導體三極管有 PNP 型和 NPN 型兩種，其電路符號分別如圖 3.9 和圖 3.10 所示。三極管最基本的作用是放大作用，即集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極圖 3.10 NPN 型三極管圖 3.9 PNP 型三極管 黃河科技學院畢業(yè)論文

37、 第 16 頁圖 3.11 三極管的輸入特性圖 3.12 三極管的輸出特性曲線電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化。三極管的輸入和輸出特性曲線如圖 3.11和 3.12 所示。 由三極管的輸入和輸出特性曲線和輸出特性曲線可以看出，三極管有放大，飽和，截止三個工作區(qū)。在截止區(qū)，集電結反偏，發(fā)射結也反偏，集體管無放大作用，猶如一個斷開的開關。在飽和區(qū)，集電結正偏，集電極吸收電子的能力下降，此時，基極電流再增大，集電極電流也不會增大了，三極管失去放大作用，即為飽和區(qū)。在放大區(qū)，發(fā)射結正偏，集電結反偏，發(fā)射極的電流隨著基極電流的增大而增大，處于放大作用。在本電路中，由于集電極接+12V 直流電源

38、，發(fā)射極接地，且基極電源也是有+12V 直流電源，經過電路原件，提供給基極。所以只要判斷基極為高電平或低電平就可判斷三極管的工作狀態(tài)，即當基極處于高電平時，三極管導通；基極處于低電平時，三極管截止。監(jiān)控轉換開關，當三路市電均正常時，置于停電報警位，與接 1.5k 電阻的+5V 電壓相連接，輸出高電平；當三路市電均停電時，置于來電報警位，與地相連，輸出低電平。監(jiān)控轉換開關選用普通開關即可。緊急按鈕14最好選用帶自鎖的按鈕開關。當沒用發(fā)生緊急事故時，緊急按鈕的開關處于閉合狀態(tài)，使+12V 電壓直接流過 22k 電阻入地，使電阻右端處于低電位。當發(fā)生緊急事故時，按下緊急按鈕，緊急按鈕開關斷開，使 2

39、2k 電阻處于高電位，輸入三極管的基極，使三極管導通，繼電器吸和，報警器報警。3.1.4 附加電源電路 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 17 頁圖 3.13 穩(wěn)壓器的內部原理圖圖 3.14 穩(wěn)壓器的內部結構框圖附加電源電路主要采用+12V 電源和穩(wěn)壓器 7805，濾波電容以及電阻組成。+12V 電源需要不間斷供電，也可以采用蓄電池后備供電，電源提供的額定電流需大于 2A，以保證報警器輸出足夠的功率。7805 為一固定輸出三端穩(wěn)壓器，其固定輸出電壓為 5V。穩(wěn)壓器15的內部原理圖和框圖如圖 3.13 和 3.14 所示。穩(wěn)壓器的取樣環(huán)節(jié)由 R1、R2構成；基準電壓由穩(wěn)壓管 VZ和限流電阻 R3構成；比

40、較放大器由 V2組成；V1為調整管；R4作用為：V2的集電極負載電阻，V1的基極偏流電阻，使 V1處于線性放大狀態(tài)。串聯(lián)性穩(wěn)壓電路的工作原理為，從輸出端取出部分電壓 U2作為取樣電壓，加至三極管 V2的基極，穩(wěn)壓管 VZ 以其穩(wěn)定電壓 UREF作為基準電壓，加在 V2的發(fā)射極上。 R3是穩(wěn)壓管的限流電阻。三極管 V2 組成比較放大電路，它將取樣電壓U2與基準電壓UREF加以比較和放大，再去控制三極管V1 的基極電位。由圖可見，輸入電壓Ui加在三極管 V1與負載 RL相串聯(lián)的電路上，因此，改變 V1集電極間的電壓降 UCE1便可調節(jié) RL兩端的電壓 UO。也就是說，穩(wěn)壓電路的輸出電壓Uo 可以通

41、過三極管 V1加以調節(jié)，所以 V1稱為調整管。由于調整元件是晶體管，而且在電路中與負載相串聯(lián)，故稱為晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。電阻R4和 V1的基極偏置電阻，也是 V2的集電極負載電阻。當電網(wǎng)電壓降低或負載電阻減小而使輸出端電壓有所下降時，其取樣電壓UB2相應減小，V2基極電位下降。但因 V2發(fā)射極電位既穩(wěn)壓管的穩(wěn)定 Uz 保持不變，所以發(fā)射極電壓 UBE2減小，導致 V2集電極電流減小而集電極電位 UC2升高。由于放大管T2的集電極與調整管 V1的基極接在一起，故 V1基極電位升高，導致集電極電流增大而管壓降 UCE1減小。因為 V1與 RL串聯(lián)，所以，輸出電壓 Uo 基本不變。 黃河科技學院畢

42、業(yè)論文 第 18 頁同理,當電網(wǎng)電壓或負載發(fā)生變化引起輸出電壓Uo 增大時，通過取樣、比較放大、調整等過程，將使調整管的管壓降UCE1增加，結果抑制了輸出端電壓的增大，輸出電壓仍基本保持不變。調整管 V1與負載電阻 RL組成的是射極輸出電路，所以具有穩(wěn)定輸出電壓的特點。在串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路的工作過程中，要求調整管始終處在放大狀態(tài)。通過調整管的電流等于負載電流，因此必須選用適當?shù)拇蠊β使茏髡{整管，并按規(guī)定安裝散熱裝置。為了防止短路或長期過載燒壞調整管，在直流穩(wěn)壓器中一般還設有短路保護和過載保護等電路。3.2 電路的工作原理在工作市電正常時（監(jiān)控開關置停電報警位） ，交流 220V 電壓經降壓電阻

43、降壓后，在濾波電容兩端得到穩(wěn)定的 12V 電壓，再經過 10k 的電阻加到光耦芯片的 1，3，5 管腳上，在芯片的另一端 12，14，16 腳輸出低電平。12 和 14 腳的低電平加在 CD4011 的 5和 6 管腳上，在 4 管腳輸出高電平。此時監(jiān)控開關置停電報警位， CD4011 和 CD4069的 9 管腳與接經過 1.5k 電阻的+5V 電壓相連，所以為高電平，CD4011 的 8 管腳與光耦的12 管腳相連，故為低電平，則在 CD4011 的 10 腳輸出高電平，在 CD4069 的 8 腳輸出低電平。CD4011 的 4 腳和 CD4069 的 8 腳加在 CD4011 的 1、

44、2 兩腳上，在 3 腳輸出高電平。CD4011 的 3 腳的高電平和 10 腳的高電平加到 12 和 13 管腳上，在輸出端 11 腳上輸出低電平。由于晶體管 C1815 基極為低電位，處于截止狀態(tài)，繼電器不吸合，報警器不報警。在 3 路市電均停電時， （監(jiān)控開關置來電報警位） ，在光耦的 12，14 和 16 腳輸出高電平，即 CD4011 的 5 腳和 6 腳為高電平，則 4 腳輸出低電平。由于此時監(jiān)控開關置來電報警位，CD4011 和 CD4069 的 9 管腳接地，故為低電平，CD4011 的 8 管腳與光耦的 12 管腳相連，故為高電平。則在 CD4011 的 10 腳輸出高電平，在

45、 CD4069 的 8 腳輸出高電平。CD4011 的 4 腳和 CD4069 的 8 腳加在 CD4011 的 1、2 兩腳上，在 3 腳輸出高電平。CD4011 的 3 腳的高電平和 10 腳的高電平加到 12 和 13 管腳上，在輸出端 11 腳上輸出低電平，同上晶體管 C1815 截止，繼電器不吸合，報警器不報警。 黃河科技學院畢業(yè)論文 第 19 頁當工作市電停電時，在光耦芯片的另段 16 腳產生高電平，由于此時的監(jiān)控開關處于停電報警位，則 CD4011 和 CD4069 的 9 管腳為高電平。則在 CD4011 的 10 管腳輸出低電平。無論 CD4011 的 3 管腳輸出低電平還是

46、高電平，在 CD4011 的 11 管腳輸出高電平。由于 C1815 的基極處于高電平，故晶體管導通，繼電器吸合，給報警器提供工作電源，報警器報警。在三路市電均停電，當兩路市電中的任何一路來電時，即光耦的 12 輸出高電平，14輸出低電平，或 12 輸出低電平，14 輸出高電平，此時 CD4011 的 5 腳和 6 腳有一路輸出低電平，則在 CD4011 的 4 腳輸出高電平，由于此時的監(jiān)控開關處于來電報警位，故CD4069 的 9 腳為低電平，則在另端 8 腳輸出高電平，CD4069 的 8 腳的高電平和 CD4011的 4 腳的高電平，加在 CD4011 的 1 和 2 管腳上，在另端的

47、3 管腳輸出低電平。此時，無論 CD4011 的 10 腳輸出低電平或高電平，即無論工作市電是否來電，CD4011 的 11 管腳都輸出高電平，并且通過二極管加在 C1815 的基極，由于基極處于高電位，晶體管導通，繼電器吸和，給報警器提供 12V 的工作電源，報警器報警。當兩路市電都來電時，即在光耦的 12 和 14 腳都輸出低電平，加在 CD4011 的 5 腳和 6 腳上，則在 CD4011 的另端 4腳上輸出高電平。此后的邏輯過程同上面一樣，在 CD4011 的 11 腳輸出高電平，繼電器吸和，報警器報警。當發(fā)生緊急事故時，按下緊急按鈕，12V 的電壓通過 22k 電阻流入二極管再經 4.7k電阻加在 C1815 的基極。此時無論 CD4011 的 11 管腳輸出高電平還是低電平，CD4011的基極都處于高電位，晶體管導通，繼電器吸和，報警器報警。 黃河科技學院畢業(yè)論文 第