光控报警器电路设计概要

光控报警器电路设计

摘要：本设计要求设计一个光控报警电路，达到在有光的条件下报警的目的。本设计以光敏电阻和三极管的组合作为开关电路，在无光的条件下，运用光敏电阻阻值大的特点使三极管处于截止状态，报警电路达不到工作电压无法工作，在有光的条件下，光敏电阻阻值减小，三极管导通，报警电路获得正常电压，发出“滴……嘟……”报警声，从而达到光控报警的目的。报警电路方面，通过以双555达到双音报警的目的。这个电路可放进抽屉、保险箱等阴暗放置贵重物品的地方，小偷一旦打开抽屉，便会发出报警，使主人及时警觉。

关键字：光控报警 555

Abstract：The design requirements for the design of an alarm circuit, reach in the light of the conditions of the purpose of warning. This design uses a photoresistor and three transistor combination as the switching circuit, where there is no light conditions, using the photosensitive resistance characteristics of large so that the three transistor in the off state, the alarm circuit is not up to the work voltage and unable to work, in the light of the conditions, photosensitive resistance is reduced, the three transistor is conducted, the alarm circuit to obtain normal voltage, issued a " drop ... ... Du ... ..." Alarm sound, thereby achieving the purpose of alarm. The alarm circuit, through double 555 to two-tone alarm purpose. This circuit can be put into a drawer, a safe and a dark place valuables, the thief once opened the drawer, will then send out the alarm, so that the owner promptly alert.

Keywords: alarm 555 Light control

目录

一、系统方案设计

1.1任务要求 (3)

1.2总体方案设计 (3)

1.2.1设计思路 (3)

1.2.2 方案论证与比较 (3)

1.2.3 系统最终方案 (6)

二、单元电路设计与仿真

2.1 光控部分电路的设计与仿真 (7)

2.1.1光控电路的设计 (7)

2.1.2无光条件下的仿真 (8)

2.1.3有光条件下的仿真 (8)

2.2报警部分电路的设计与仿真 (9)

2.2.1 555多谐振荡器的原理 (9)

2.2.2 555振荡报警器的设计 (10)

2.2.3 555振荡报警器的仿真 (10)

三、结论

3.1设计评价 (12)

3.2设计的心得与体会 (12)

四、参考文献 (12)

五、附录 (13)

一、系统方案设计

1.1任务要求

实现一个以光控报警的设计，并要求在无光的条件下不报警，在有光的条件下发出“滴……嘟……”的报警声。

1.2总体方案设计

1.2.1设计思路

题目要求设计光控的报警电路，整个电路可划分为3个部分，电源部分，光控部分，报警部分。

图1.光控报警电路基本方框图

1.2.2 方案论证与比较

（1）电源电路的方案论证与选择

方案一：直接使用9v电源（图2）

方案二：自己制作电源，利用桥堆进行整流，电容滤波，就可以得到我们所需要的9v电压。（图3）

方案选择：考虑到直流稳压电源的制作增加了设计的复杂度，且成品体积过大，不符合报警器隐蔽小巧的特点，故本设计直接采用9v电池作为电源。

图2.碱性干电池

图3.直流稳压电源

（2）光控电路的方案论证与选择

方案一：用光敏三极管做光控电路

方案二：用光敏二激管做光控电路

方案三：用光敏电阻与三极管的组合做光控电路

方案选择：光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。当具有光敏特性的PN 结受到光

辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。由此可见光敏二极管与三极管灵敏度过高，造成可调性差的特点，且电路难于设计。

晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN 和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b 点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic，这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib 式中：β1--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：β= △Ic/△Ib 。式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。

根据三极管的特点，可采用通过控制基极电流控制三极管反偏还是正偏方式与光敏电阻进行搭配以达到光控开关的目的，故此设计采用光敏电阻与三极管的组合，既可达到光控的目的，可调性能也高。