防盗门报警器庭盗贼侵入主要是门和窗,门盗的比例又大于窗盗。因而,在每个住户大门上安装一个报警器。如有盗匪撬门,报警器会即刻将此信息传输给家庭报警主机,主机报警并提示主人。
防盗门报警器的设计任务
我们设计的报警器基于最常见的绕轴打开的防盗门结构,利用光电传感器与门框上的反射板(如下图)实现功能电路与外界信号的交互。在报警器开启状态下,如果门被打开,光电传感器无法收到来自反射板的反射信号,此时报警器的功能电路将立刻发出报警音。
总体来说,除了与上述传感系统的配合外,功能电路还需要实现电源的稳压、可控制通断、功率放大、发声等基本功能。
防盗门报警器的功能实现原理
1、电源的稳压
日常生活中,插座提供的电压为220V,50Hz的交流电,在后续电路中,我们需要的是±15V,±5V的电源电压,即需要设计稳压电路。该电路基本原理如下:
根据以上基本原理和已学的模拟电路知识,通过电桥整流和稳压三极管7815、7915实现220V—±15V的稳压输出。我们设计的电路原理图如图3.1.2:
插头P1引入220V,50Hz的电压,变压器T1变压,电桥D1整流,再通过电容接地滤去交流部分,最后稳压三极管输出±15V。
后续电路中需要对555芯片供电,因而需要5V稳压电路,考虑到设计的简便性,我们直接采用上面得到的15V直流电压,利用稳压芯片(三极管),经下图3.1.3的稳压电路,获得5V电压。
2、传感器功能的实现
报警器基于最常见的绕轴打开的防盗门结构,利用光电传感器与门框上的反射板(如下图)实现功能电路与外界信号的交互。
根据机械结构的设计,我们选择反射式光电传感器DS50N1,同时需要配置反射板。这里不采用对射式光电传感器,是因为门框端传感器的电源供给将影响到防盗门的开关。同时还需通过调节光电传感器的螺丝,将感应距离控制在10cm左右,以避免感应不准,出现误报警或者漏报警。
将反射板安装于门框,光电传感器装于防盗门上随门开关发生位移。在报警器开启状态下,如果门被打开,光电传感器无法收到来自反射板的反射信号,此时报警器的功能电路将立刻发出报警音。
传感器有三个端口,两输入(VCC、GND),一输出(OUT),VCC接入15V,GND接地。光电传感器能收到反射光信号时,OUT=0;光电传感器收不到反射光信号时,OUT=VCC,以此将门是否打开这一机械信号转化为电信号。
同时需要注意的是机械开关存在着抖动,需要通过555电路消除抖动,避免误报警。传感器电路设计如图3.2.1。
3、防盗门报警器电路的通断控制
报警电路的通断控制由继电器完成。利用传感器系统的输出OUT来控制通断。门打开,OUT=VCC,K1打开,开始报警,反之则不报警。
4、报警电路
报警电路由3.3节机制控制工作与否。报警电路主要是通过音乐片发声,功放电路放大,其基本电路组成图3.4。音乐片选择我们曾经接触过的与三极管组合,两端加电压(4V-6V)发声。
5、总体结构
将以上功能模块按照总体设计原理图3.5连接。详见原理图文件。
防盗门报警器的PCB设计
在protel99se中建立网络表,生成PCB图。接着对布线、线粗进行调整,得到PCB设计图图4.
需要说明的是,由于变压器体积较大,我们不将它安排在PCB板上,而是单独安排,这也避免了强弱电混合造成的种种问题。所以左上角的输入信号为变压器输出的电压信号trans out。
PCB设计中,我们在老师的指导下,精心调整了布线和线宽,在封装上也选择了较为流行的贴片式,同时参考了网上优秀PCB布线的示例。
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