雙路防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)的理論分析與研究

摘要：報(bào)警器適用于家庭防警，也適用于中小企事業(yè)單位等場(chǎng)所。其特點(diǎn)是靈敏、可靠，一經(jīng)觸發(fā)，可以立即報(bào)警；也可以延時(shí)數(shù)十秒鐘的再報(bào)警，以增加報(bào)警的突然性與隱蔽性。報(bào)警時(shí)可以發(fā)出類似公安警車的報(bào)警聲之外，兩只警燈還可同時(shí)交替閃亮，增強(qiáng)了對(duì)犯罪分子的威懾氣氛。此次正題研究的系統(tǒng)主要使用四2輸入與非門、四2輸入或非門、555定時(shí)器等來(lái)實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警的功能，具有靈敏度高、可靠性好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電路組成 工作原理 與非門／或非門 555定時(shí)器

近幾年來(lái)，由于人民的生活水平及環(huán)境條件有了很大的提高與改善，越來(lái)越多的居民和單位十分關(guān)心財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題。而一些簡(jiǎn)易便宜的報(bào)警器其性能又不十分理想，可靠性差。綜合各種報(bào)警器的優(yōu)缺點(diǎn)，并兼顧可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等各種因素，現(xiàn)對(duì)雙路報(bào)警器進(jìn)行設(shè)計(jì)分析與研究。通常報(bào)警器都由電源穩(wěn)壓部分、延時(shí)觸發(fā)器、報(bào)警聲發(fā)生單元和警燈驅(qū)動(dòng)單元四部分組成。下面我們來(lái)研究各個(gè)單元結(jié)構(gòu)。

一、電源穩(wěn)壓器

現(xiàn)代電子沒(méi)備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器。常用三端式穩(wěn)壓器。這里就主要是以三端固定式集成穩(wěn)壓器作為輸出電壓Vo固定的典型電路，正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差為2～3V。電路中接入電容C₁、C₂用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾，C₃是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。D是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)，給輸出電容器C₃一個(gè)放電通路，防止C₃兩端電壓作用于調(diào)整管的be結(jié)時(shí)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。

二、延時(shí)觸發(fā)器

其主要功能為延時(shí)觸發(fā)和即時(shí)觸發(fā)。該部分電路主要由K₁常閉開關(guān)(延時(shí)觸發(fā)開關(guān))、K₁常開開關(guān)(即時(shí)觸發(fā)開關(guān))，或非門G₁-G₃，二極管D₁與D₂，電容C₁與C₂和電阻R₁-R₄及電位器R_w組成。延時(shí)觸發(fā)器的工作原理主要有三個(gè)過(guò)程：電源剛接通時(shí)、開關(guān)K。打開(延時(shí)報(bào)警)時(shí)、開關(guān)K₂閉合(即時(shí)報(bào)警)時(shí)如下：

A 電源剛接通時(shí)

因?yàn)殡娙軨₂的下極板接地為OV，由于電源剛接通的瞬間電容電壓不能突變，故C₂的上極板也為OV。低電平“0”信號(hào)脈沖輸入或非門島；又因開關(guān)K₂斷升，+6V電源使門G₂輸入信號(hào)為高電平(此時(shí)K，閉合，門G₁輸入低電平，輸出為高電平，二極管D₁截止，對(duì)基本RS觸發(fā)器無(wú)影響)，門G₂輸出(基本RS觸發(fā)器Q端)低電平“0”，門G，輸出高電平，從而使555定時(shí)器IC₂和IC₃的第4腳(異步復(fù)位端)為低電平，IC₂和IC₃不工作，報(bào)警器不發(fā)聲不閃亮。此時(shí)的延時(shí)觸發(fā)門為關(guān)閉狀態(tài)。

B 開關(guān)K₁打開(延時(shí)報(bào)警)時(shí)

電源通過(guò)電阻R₁和電位器R_w對(duì)電容C₁充電，同時(shí)C₁也會(huì)通過(guò)電阻R₂放電。如果適當(dāng)選擇R₁、R₂和R_w的阻值，滿足R₁+R_w2，可使C₁的充電電流大于放電電流，使C₁上的電壓緩慢上升。

c 開關(guān)K₂閉合(即時(shí)報(bào)警)時(shí)：當(dāng)K₂閉合，D₂導(dǎo)通，使R_s觸發(fā)器的Sd端為“0”，Rd端仍然為“1”，RS觸發(fā)器會(huì)立即被置“1”，延時(shí)觸發(fā)門即刻打開，防盜報(bào)警器會(huì)即刻發(fā)出報(bào)警。

三、報(bào)警聲發(fā)生單元

該部分電路主要由555定時(shí)器IC₂和IC₃，半導(dǎo)體三極管T₁～T₃，定時(shí)電容C₃和C₄，電阻R₅～R₁0。及揚(yáng)聲器組成。555定時(shí)器是一模擬功能邏輯功能巧妙結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電路，電路功能靈活，適用范圍廣，只要外部配上2、3個(gè)阻容元件，可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧或施密特電路。

定時(shí)器的主要功能取決于比較器，比較器的輸出控制-RS觸發(fā)器和放電三極管下的狀態(tài)。555定時(shí)器的功能表在這里就不列舉了。

報(bào)警聲發(fā)生單元的主要功能是，發(fā)生報(bào)警時(shí)，發(fā)出頻率為1.5～1.8kHz類似于警車的報(bào)警聲。報(bào)警聲發(fā)生單元的工作原理如下：

IC₂和R₅，R₆，C₃，組成周期約為1～2s的低頻振蕩器。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)，即延時(shí)觸發(fā)門的Rs觸發(fā)器Q=1時(shí)，IC₂開始工作。由于電源剛接通時(shí)，c，上電壓不能突變，使IC₂的高觸發(fā)端6腳和低觸發(fā)端2腳的電壓為0，其輸出端3腳(E)為高電平，IC₂內(nèi)部的放電管截止。IC₃和電阻R8，R9，C₄組成另一個(gè)低頻振蕩器。這里特別說(shuō)明的是：IC₃的電壓控制端5腳控制電壓是C₃的電壓(D點(diǎn))通過(guò)T₁的發(fā)射極耦合得到的。IC₃的輸出端F點(diǎn)得到的脈沖不是單一頻率，其振蕩頻率可在一定范圍內(nèi)周期變化。選擇合適的參數(shù)，其輸出頻率約在1.5kHz至1.8kHz之間。F點(diǎn)輸出的脈沖經(jīng)T₁和T₃放大后，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出高低頻率不同的聲音，類似公安警車的報(bào)警聲。

四、警燈驅(qū)動(dòng)單元

其主要功能是，發(fā)生報(bào)警時(shí)，使兩個(gè)警燈交替閃亮，周期約為1～2s，以增加報(bào)警時(shí)的緊迫感。該部分電路由或非門G₄，與非門G₅～G₈，三極管T₄～T₇，電阻R₁₁與R₁₂和兩個(gè)警燈HL₁與HL₂組成。警燈驅(qū)動(dòng)單元的工作原理如下：

(1)當(dāng)不報(bào)警(K₁閉合和K₂斷開)時(shí)：這時(shí)延時(shí)觸發(fā)門RS觸發(fā)器Q=0，封鎖了門島和G₆，使門G₇和G₈輸出總為0，三極管T₄～T₇，截止，警燈HL₁與HL₂不亮；(2)當(dāng)報(bào)警(K₁斷開和K₂閉合)時(shí)：延時(shí)觸發(fā)器Q=1，門G₅和G₆解除封鎖，IC₂產(chǎn)生的振蕩信號(hào)經(jīng)門G₄反相后送人門G₆的輸入信號(hào)和直接送人門G₅的輸入信號(hào)極性相反，使門G₇和G₈的輸出信號(hào)極性也相反，且它們?cè)贗C₂3腳輸出脈沖的控制下輪流交替出現(xiàn)高電平“1”，因而三極管T₄，T₅和T₆，T₇輪流導(dǎo)通和截止，警燈HL₁和HL₂便交替閃亮。選擇參數(shù)，可使警燈閃亮周期為1-2s。

當(dāng)然，我們其實(shí)只是對(duì)報(bào)警器進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述，如果要進(jìn)行設(shè)計(jì)及生產(chǎn)還需要進(jìn)行參數(shù)的選配與計(jì)算。而且，我們說(shuō)這種雙路報(bào)警器的電路設(shè)計(jì)也不是唯一的辦法，這里列舉的辦法僅供讀者參考。我們還可以借助PLC，單片機(jī)等其他措施實(shí)現(xiàn)，而且還可以更簡(jiǎn)單、方便。