停电报警器电路设计论文

题目：无源停电报警器

专业：电气工程及其自动化班级：

组别：第一组

指导教师：赵峰

2010年7月1日

无源停电报警器

一、引言

1、选题意义

在电子科学技术高速发展的今天，电子产品越来越多的应用在我们的日常生活中，像日常我们工作所用的电脑、手机等等，这些高科技产品给我们带来了极大的方便。如今，日常生活也越来越走向电子化。

我们这里设计的无源停电报警器，它就是不需要备用电池，当220V交流电网停电时，它就会发出长约5min急促的“嘟-嘟-”报警声。它是根据光电耦合器4N25的性能，来改变具有振荡器功能与非门CD4011的工作状态,当起振时陶瓷片B 就会发出报警声音。人们知道停电后，可采用必要的方法保证工作和生活时间不受影响。

2、设计目标

（1）巩固课堂所学的知识提高把理论知识应用于实际中的能力，加强对实际工作的调研——设计——实施的过程认识。为提高自主能力打下基础，并为延伸校内实验室的实验、实习及设计创造了更好的方法和条件，同时通过实习活动，要求同学们自己收集并设计题目及有关的设计资料，做到有的放矢；

又注重对大家的品德教育，加强纪律性，加强科技意识及责任感，培养敬业精神。

（2）通过电子系统的制作，能够进一步熟悉电子系统的结构、工作原理和使用方法。了解电路理论的实际应用，掌握电子系统的装配和调试工艺，提高同学们的实际操作技能。

3、小组成员及分工

表1 小组构成及分工

二、基本原理

1.无源停电报警器的电路原理图如图所示：

2.无源停电报警器的电路的工作原理：

图中，A2即与非门A-D组成两个频率不等的振荡器，电路起振时，压电陶瓷片B就会发出“嘟-嘟”报警声响。VD1-VD5、C1和C2组成电容降压桥式整流稳压电路，当220V电网正常供电时，C2两端输出15V左右的直流电。

直流电一路经R1使LED发光，表示电网供电正常；另一路经R2注入光电耦合器A1的1脚，使光电耦合器内藏发光管通电发光，因而光电耦合器内藏光敏三极管导通。A1的5脚为低电平，使与非门A的输入端8脚也为低电平，有与非门的基础知识输出端4脚输出低电平，这时振荡器停振，压电陶瓷片B无声；真流电的第三条支路是经VD6向C5充上约15V直流电，为C5存储电荷。

一旦220V交流电网停电，C2储存电荷通过R1和LED泄放，很快降到0V。这时有电指示灯LED熄灭。同时，A1的内藏发光二极管也随之熄灭，光敏三极管截止，5脚输出高电平，使与非门A的输入端8脚也为高电平有与非门的基础知识输出端4脚输出高电平，所以A2的两个振荡器起振，B就发出“嘟-嘟-”报警声。

A2报警所需要电源来自电容C5储存的电荷，这时二极管VD6截止，C5储存电荷不会送到VD6左边电路去。C5储存电荷只供A2使用，由于C5容量很大，且A2是CMOOS电路耗电极小，已满足使用要求。当电网恢复供电时，LED又点亮，A1的5脚输出低电平，振荡器停振，C5又充满电荷。

3.振荡电路模块

此模块电路是无源停电报警器电路的主题电路，它是A2即与非门A-D组成两个频率不等的振荡器，正是这部分电路的输出决定陶瓷片B的效果。

通常振荡电路有4部分组成：放大电路、反馈网络、稳幅环节、选频网络组成。其中反馈电路是正反馈电路，放大器的输入端外加输入信号Ui为一定频率和幅度的正弦波，此信号经过放大器放大输出信号Uo,而它又作为反馈网络的输入信号，在反馈网络的输出端产生反馈信号Uf。如果把反馈信号Uf，作为输入端的输入信号Ui输入放大器，当Ui与Uf的大小相等且相位相同，输入端可维持一定频率和幅度的信号Uo的输出，从而实现自激振荡。

为了使振荡电路输出一个固定的频率正弦波，要求自激振荡只能在某一频率上产生，而在其他频率上不能产生，因此振荡电路必须有选频网络，使得只有通过选频网络输出的信号Uf和Ui相同的条件而产生自激振荡，而其他的频率不能满足条件产生不了自激振荡。

（1）电路构成及工作原理

①电路构成

其中电解电容C5是“电源”，当220V交流电断电时，它所存储的电荷为振荡电路供电。图中所示与非门B与R4,C3构成振荡器；与非门D与R5,C4构成振

荡器；由于数值有差别，所以是两个频率不同的振荡器，即构成振荡电路。陶瓷片B是振荡的电路的输出端，有声音效果。

②电路的工作原理

它是有与非门B、R4、C3组成的振荡器，以及与非门D、R5、C4组成的振荡器，其原理如下：用门电路组成的多谐振荡器(包括由反相器、与非门和或非门)在各种电子电路中几乎都能见到，用与非门组成的多谐振荡器如图所示。其振荡周期T=2．2R2·C1。

对于本设计，由于两个振荡器所包含的元件数值不同，有振荡周期公式

T=2．2R·C可计算出不同的振荡周期即不同的振荡频率。一个是以与非门B为中心的振荡器，它的振荡频率f=1/2.2*R4*C3;另一个是以与非门D为中心的振荡器，它的振荡频率f=1/2.2*R5*C4。显然两者产生频率不同的振荡频率，所以达到振荡效果，通过陶瓷片B就发出嘟-嘟的声音。

4.整流电路模块

这部分的电路的主要作用是整流，通过整流稳压电路把实际外电网中的220V交流电整流成本次毕业设计所用的直流电，整流后得到的电压约为15V的直流电。直流电基本分三条支路流动：直流电一路经R1使LED发光，表示电网供电正常；另一路经R2注入光电耦合器A1的1脚，使光电耦合器内藏发光管通电发光，因而光电耦合器内藏光敏三极管导通。A1的5脚为低电平，使与非门A 的输入端8脚也为低电平，振荡器停振，压电陶瓷片B无声；真流电的第三条支路是经VD6向C5充上约15V直流电。

（1）电路构成及工作原理

①电路构成

整流稳压电路是有VD1-VD5、C1和C2组成电容降压桥式整流稳压电路。如图所示