温度报警器

1 绪论

温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制又十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，让人们也迫切需要检测与控制温度。

温度报警器广泛应用于工农业生产以及日常生活中：环境温度检测，机房温度监测及报警，蔬菜大棚、花窖、鱼塘水温监测，工厂用的烘箱、电炉，汽车低温报警（提示司机路面结冰），实验室，冷库、仓库温度监测及报警等等，其研究具有一定的学术价值和广泛的市场前景。

1.1 温度报警器概述

现代社会是信息化的社会，随着安全化程度的日益提高，机房作为现代化的枢纽，其安全工作已成为重中之重，机房内一旦发生故障，将导致整个系统的瘫痪，造成巨大的损失和社会影响。

造成高温火灾有：电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温或火灾；静电产生高温或火灾；雷电等强电侵入导致高温或火灾；最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间通电工作，导致设备老化，空调发生故障，而不能降温；因此机房内所属的电子产品发热快，在短时间内机房温度升高超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，这时超温报警系统就发挥应有的功能。

1.2 温度报警器技术状况

现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术) 、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。因此传感器在此温度报警器的制作中起了重要的作用。

(1) 传统的分立式温度传感器(含敏感元件) ；主要是能够进行非电量和电量之间转换。

(2) 模拟集成温度传感器/控制器。

(3) 智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

2 设计方案及思路

2.1整体电路构思

本次温度报警电路的设计我们用压电陶瓷蜂鸣器作为报警电路的电声元件，通过电压的变化来模拟温度的高低，以0℃为0mv，温度每上升1℃，递增2mv；由于变化的电压值较小，所以我们采用放大电路对其进行放大100倍，然后通过后级比较电路对电压进行比较，当温度在10℃至30℃范围内（允许误差±1℃）即电压在20mv至60mv时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，即当接收到的输入电压（前级放大器的输出）小于2V（10℃时放大器输出为2v）或者大于6v时（30℃时放大器输出为6v），输出高电平以驱动后级的发生报警电路报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即当温度高与30℃时，报警器发出两种频率交换的“嘀—嘟”声响；当温度低于10℃时，报警器发出单频率声响。

电路所需直流电源由5v和12v的直流电压提供。

2.2设计方案

电路框图如下：

根据整体构思，所设计电路分为四个模块：直流电源、信号放大电路，比较电路和报警电路。其中直流电源由变压器、整流桥、滤波电路、稳压器组成。其中放大器的设计，既可以采用三极管放大，也可以采用集成运放放大，考虑到电路检测的方便，采用集成运放设计放大电路。对于比较器的选择还是比较定向的，因为书上学过的比较器，例如单限比较器、滞回比较器等，都不能实现我们要控制一段连续区域的要求，所以我们就选择了窗口比较器，可以模拟实现高温低温。蜂鸣器有单双频之分，亦有两种设计方法：三级管构建单双频电路或555构建单双频电路，为使电路简单易检测，决定采用555构建单双频电路。

3 单元电路设计

3.1直流电源电路设计

直流稳压5v，12v电源的设计，输入交流电220v（峰值312v）50Hz。

稳定直流电源设计的一般思路是让输入电压交流电220v（峰值312v）50Hz先

通过电压变压器（降压到合适的数值，如16v），，再通过整流网络（将正弦波电压转

换为直流脉动电压（直交流成分均有）），然后经过滤波网络（减小电压的脉动），最

后经过稳压网络（使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻的影响）。

采用整流桥实现整流的目的，以2200uF的大电解电容作为滤波电路，采用固定式三端集成稳压器7805、7812来稳定输出电压。

如图所示：

（幅值311v）50Hz交流电经变压器220:16输出两组独立的16v交流电，经整流桥、大电容滤波后分别经过集成稳压块7812与7805作用得到+12v、+5v的直流输出电压。稳压电源组成如图1所示：

图3.1 直流电源系统方框图

电源变压器：将电网提供的220v交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。

TR1 TRAN-2P2S

BR1

BRIDGE

C1

3300uF

C2

0.33u

VI

1

VO

3

G

N

D

2

U2

7805

C3

0.33u

VI

1

VO

3

G

N

D

2

U1

7812

U1(VO)

V=12.0296

C4

0.01u

U1(VI)

V=49.7303

TR1(S1)

V=25.0176

图3.2 Proteus模拟直流电源电路图

3.2放大和比较电路的设计3.2.1放大器电路

图3.3 放大器电路图

此电路是同相比例运算电路，电路引入了电压串联负反馈。 该电路的放大倍数为：U R

R U RV 1

2

30)

1(+

=

R 1

处加一个+12v 的直流电压（即7812的输出端）

，通过滑动电位器R V 1

来改变放大器的输入电压U RV 1。根据实验设计要求（当温度在10℃至30℃范围内（允

许误差±1℃）时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响。以0℃为0mv ，温度每上升1℃，递增2mv ）即低于20mv 报警（単频），20mv-60mv 不报警，高于60mv 报警（双频）。

U

RV 1

经过LM 324放大100倍后，就变为0~1.9v 报警（単频），2v~6v 不报

警，6.1v~10v 报警（双频）。再经过窗口比较器… 注意事项：

R 1

与R

V 1

要取合适的值，R V 1应尽量小点，以提高电路的灵敏度。

3.2.2 窗口比较器电路