遺物提醒器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：文章詳細(xì)介紹了一款短距離遺物提醒器的設(shè)計(jì)，并用常用的電子元器件進(jìn)行了各部分電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遺物提醒器的全部電路功能。該系統(tǒng)是通過對(duì)接收到發(fā)射器發(fā)射的無線信號(hào)的強(qiáng)弱來控制蜂鳴器的報(bào)警，即接收端接收到高頻發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)且強(qiáng)度大于等于“門限”電壓值后，系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警；反之，接收到的信號(hào)太弱且小于“門限”電壓值后，蜂鳴器立即報(bào)警。該設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)用與推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：遺物提醒器；高頻發(fā)射電路；高頻接收放大電路；報(bào)警系統(tǒng)

1 概述

隨著生活節(jié)奏的加快和工作任務(wù)的繁瑣，人們往往容易犯“暫時(shí)遺忘癥”的現(xiàn)象；比如：有人在打出租車或自駕車時(shí)，把自己的物品放在車內(nèi)里，當(dāng)下車離開時(shí)，容易將自己的物品遺忘在車內(nèi)；還有年輕的父母常常會(huì)粗心與自己的小孩走散或遺忘在某地而大為著急等等；如果有種電子設(shè)備能在人們遺忘或脫離開自己貴重物品的關(guān)鍵時(shí)刻及時(shí)提醒主人，這不失為一種友好、忠實(shí)的“朋友”，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)出來一套“遺物提醒系統(tǒng)”來有效的幫助人們及時(shí)挽回因一時(shí)粗心大意所來帶的不必要的損失。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)主要由高頻信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)[1]、高頻信號(hào)接收系統(tǒng)[1]和電壓比較報(bào)警系統(tǒng)[2]三大部分構(gòu)成。如圖1所示：高頻發(fā)射系統(tǒng)主要由LC高頻正弦波振蕩電路[3]并通過天線發(fā)射出去。高頻接收系統(tǒng)主要由LC調(diào)諧放大電路[3]、檢波電路[4]、直流放大器[5]組成。電壓比較報(bào)警系統(tǒng)是由555觸發(fā)器電路構(gòu)成。

由于接收到的高頻信號(hào)經(jīng)調(diào)諧放大器放大后的電壓依然較小，不足以和比較器的門限電壓進(jìn)行比較，所以我們就將放大后的高頻信號(hào)進(jìn)行檢波取出直流電壓再通過運(yùn)算放大器進(jìn)行精準(zhǔn)放大，使其能達(dá)到比較器“門限”電壓值的要求；當(dāng)電壓值大于或等于“門限”電壓值時(shí)，比較電路輸出低電平蜂鳴器不報(bào)警，反之，當(dāng)電壓值小于門限電壓值時(shí)比較電路輸出高電平蜂鳴器立即報(bào)警。通過這種方法也能使系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的接收距離進(jìn)行有限的調(diào)整。

3 電路設(shè)計(jì)

3.1 高頻信號(hào)源電路

在眾多的LC振蕩電路中，我們選用了高頻率穩(wěn)定度高的石英晶體振蕩器。當(dāng)振蕩器的工作頻率fg等于晶體的串聯(lián)諧振頻率f0時(shí)，晶體振蕩器的阻抗近似為零，相移位零，形成正反饋，滿足振幅和相位條件，產(chǎn)生7MHz的振蕩[6]。

3.2 小信號(hào)調(diào)諧放大器

我們選用的是由LC組成的單調(diào)諧回路諧振放大器[7]。該放大器具有較高的電壓增益和良好的選擇性，在諧振頻率f0=1/2？仔■時(shí)，放大器的放大倍數(shù)最大。放大器工作于甲類，C1、C5是輸入、輸出耦合電容，L1、L2、C3、C4是諧振在7MHz的諧振回路。

3.3 檢波電路

我們采用的是二極管包絡(luò)檢波電器[4]。該電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)。電路由二極管D及RC低通濾波器組成。

3.4 直流放大電路

我們采用的是由741組成的集成運(yùn)算放大器電路[5]。該電路設(shè)計(jì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的精準(zhǔn)放大。它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為

U0=（1+■）Ui R2=R1//RF

改變RF的阻值即可改變電路的電壓放大倍數(shù)。

3.5 電壓比較報(bào)警系統(tǒng)

該電路主要是由555構(gòu)成的觸發(fā)比較器[2]。如圖2所示：當(dāng)電路②號(hào)腳輸入信號(hào)電壓的有效值大于等于④號(hào)腳固定電壓值（5V）的1/3時(shí)，即“門限”值為1.67V時(shí)，電壓比較器電路輸出端③號(hào)腳輸出為低電平，此時(shí)蜂鳴器不會(huì)發(fā)聲；只有當(dāng)②號(hào)腳接收到信號(hào)電壓的有效值小于1.67V時(shí)，電路輸出端③號(hào)腳由低電平變?yōu)楦唠娖讲Ⅱ?qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲（報(bào)警）。

4 系統(tǒng)調(diào)試與分析

4.1 高頻振蕩及發(fā)射電路的調(diào)試

調(diào)節(jié)電位器RV2，使晶體管進(jìn)入放大狀態(tài)，微調(diào)C5使電路諧振在7MHz。通過對(duì)電路的反復(fù)調(diào)節(jié)利用示波器監(jiān)測輸出波形，使電路產(chǎn)生頻率為7MHz、電壓VPP=8V左右穩(wěn)定正弦波。

4.2 小信號(hào)調(diào)諧放大器的調(diào)試

接上掃頻儀[7]，調(diào)節(jié)微調(diào)電容C3使調(diào)諧放大器電路的中心頻率為7MHz、增益為32db左右即可。

4.3 短距離高頻發(fā)射與接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

將發(fā)射器與接收器分別擺放在相隔3米的距離，調(diào)節(jié)發(fā)射器與接收器的天線，使接收電路接收到7MHz、電壓為VPP=560mV的信號(hào)，此時(shí)，檢波輸出為0.15V的直流電壓，再調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的RF使輸出UO=1.67V，剛好等于報(bào)警系統(tǒng)的“門限”值，此時(shí)電壓比較器電路輸出端還為低電平蜂鳴器不響；只有當(dāng)發(fā)射器移開并大于3米距離后，接收信號(hào)減小，且小于“門限”電壓值時(shí)，電壓比較器電路輸出端將由低電平變?yōu)楦唠娖讲Ⅱ?qū)動(dòng)蜂鳴器立刻發(fā)聲（報(bào)警）。

5 結(jié)束語

通過對(duì)遺物提醒器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能在3米內(nèi)接收到7MHz的較強(qiáng)信號(hào)，并使信號(hào)電壓大于等于1.67V的“門限”電壓，蜂鳴器沒有發(fā)聲；移開發(fā)射器于3米之外時(shí)，蜂鳴器立刻發(fā)聲（報(bào)警）。該設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了短距離的有效報(bào)警功能，即遺物提醒器功能。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：余江（1964-），男，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。