实验报告
实验名称: 声控报警电路设计
实验学生:
所属班级:
班内序号:
一,摘要
近年来,随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,生活节奏的加快,人们对电子报警器的需求日益增加。
电子报警器应用于安全防范,系统故障,交通运输,医疗救护等领域,和社会生产密不可分。例如声控报警系统在生活中处处可见, 楼道里的声控节能灯, 店铺联网报警器等等,其功能简单,成本较低,因而广泛应用于各种家用电器和小电子产品中。
本课题基于应用需求,结合实验要求设计电路。报告介绍了简易的声控报警器的电路设计和电路的搭建调试。
关键词:报警器; CD4011;无源蜂鸣器; LM358
二,引言
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,电子设备、电子仪器的出现日新月异, 在市场上电子产品的竞争较为激烈。
本课程设计利用驻极体式咪头作为声传感器获得电压,经 LM358 放大电路两级放大, 然后通过电压比较器和多谐振荡器 , 输出驱动蜂鸣器和发光二极管工作报警。
,设计要求
,设计任务要求
设计一个声控报警电路,在麦克风附近击掌(模拟异常响动),电路能发出报警声, 持续时间大于 5 秒。声音传感器采用驻极体式咪头,蜂鸣器用无源式蜂鸣器。
,提高要求
1 ,增加报警灯,使其闪烁报警; 2,增加输出功率,提高报警音
量,加强威慑力。
,电路设计
,系统组成框图
,系统总体设计思路
驻极体式咪头作为声音传感器,将击掌产生的声音信号转化为电
信号,微弱的电信号经过同相放大器放大后便于传输和驱动, 放大信号进入同相比较器, 比较器根据实验可以设置合理的比较电压 V REF ,当放大信号高于比较电压 V REF 时,
放大器输出高电平促发方波振荡器开始工作,振荡产生的方波经
三极管放大即可驱动无源式蜂鸣器发出报警声音。
但由于一次拍手产生的电信号只有短暂的脉冲, 故还需要在比较器后加入延时电路, 减缓脉冲电压下降的速度来实现延时报警。
,单元电路设计思路
声音采集单元设计原理简述
驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键
元件是驻极体振动膜, 当驻极体膜片遇到声波振动时, 引起电容两端的电场发生变化,从而
产生了随声波变化而变化的交变电压。其膜片与金属极板之间的电容量比较小,因而它的输出阻抗值高,约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。
所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。
因为驻极体式麦克风内部结构含场效应管,所以驻极体话筒必须提供直流电压才能工作。本实验采用漏极输出型电路,电路图如下
实际电路参数
麦克风中的场效应管的 UDS一般在 1.5V~4.5V 之间,而 IDS 一般
在 0.1mA~1mA之间。若供电电压 VCC 在 6V~8V时,可知 RD 约在
2.2K~5.1K 之间。实验电路可预取 2.8K 。C 为隔直电容,可采用 22uF
的电解电容。
3 ,信号放大单元设计原理简述
由驻极体式麦克风转化产生的电信号是微弱信号,经测量在击掌瞬间麦克风输出的最大值约为 12mV ,该信号必须经过放大器放大之后与比较器比较。
该部分信号的放大由 LM358来实现,用 LM358构成一级放大约 100 倍,第二级电压跟随的形式。
一级电路设计原理如下:
第一级采用同相放大电路, 输入信号从直流补偿电阻 R1 输入到运放的
同相输入端。反馈网络为 R2 和 R3,构成深度电压串联负反馈放大电路。根据分析集成运算放大电路的两个重要特点 (“虚短”、“虚断”)可知:
因为 U + = U- = U i (“虚短”,但不是“虚地”), I + = I-
= 0
所以 U p =U i =U N
U N I i =R 1
同相输入运算放大器中,当 R f =0 或 R 1 = ∞时, A uf =1+ (R f
R 1)=1,即输出电压与输入电压大小相等,相位相同,这种电路称为电压跟随器。
实际电路参数
麦克风的测量中,输出的电信号约为 150mV ,故初步设定放大倍数为 100 倍,使放大级输出约为 1.5V 。放大部分电路参数如图 2.3.2 (a )。再放大
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