家用震动报警器设计

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1、家用震动报警器设计　　摘要报警器在解决防盗问题方面起了至关重要的作用。本设计为家用震动报警器，报警器的作用就要求它应该具有反应灵敏，简单耐用的特点。由于单片机需要编程来实现功能，容易出现错误，并且价格可能偏高。因此，在此次设计中的所有功能全部使用硬件实现。其基本工作流程为：震动传感器接收震动信息转化为电信号，通过运算放大电路放大后触发一个NE555单稳态触发电路，该单稳态触发电流的输出电压驱动报警电路发出报警。整个电路元件的选用均以简单可靠、价格便宜为原则，以满足该报警器的功能以及适用人群。　　关键词震动传感器；NE555；　　中图分类

2、号TP277文献标识码A文章编号1674-6708（2014）118-0000-00　　1系统电路设计　　1.1信号采集部分　　震动传感器作为信号采集的核心元件能感受机械运动振动的参量（振动速度、频率，加速度等），并转换成可用输出信号的传感器。这里说的输出信号就是电信号。5　　对于本设计来说，震动传感器需要足够灵敏，另外还要考虑价格问题。在这里选择了HDX-1型电阻应变式传感器。该传感器当接收到外界的震动时，阻值会发生明显变化，拥有灵活且灵敏的触发性并且结构简单，非常适合报警器。　　1.2震动采集电路　　HDX-1型电阻应变式震动传感器

3、（又称为震动开关）是一种应用广泛且价格便宜的震动传感器。它当没有受到外界震动时，其阻值为零。而当感受到外界传来的震动时，其阻值会显著增大，大概能够达到1KΩ以上。将这个变化的电阻放进分压电路就将震动信息转变为电信号了。　　1.3放大电路　　HDX-1型电阻应变式震动传感器就像一个滑动变阻器，当受到持续的外界震动时，由于震动的幅度与频率不同，就会引起其电阻的不稳定变化。这就导致震动采集部分的输出电压也是一个连续变化不稳定的电压，不能直接用来驱动发声报警系统，还需要经过进一步的处理，使它变成一个持续的数值稳定的高电平或者低电平。　　为了让输

4、出电压能够变成一个稳定的电平，在此使用电压比较器LM393将震动采集电路的输出电压转变成一个稳定的电平。LM393为集成运算放大器，由于它的线性区域非常窄，并且在这里主要工作在非线性区域，在该区域内只有两种输出状态：高电平、低电平。　　1.4单稳态触发部分（延时电路）5　　那么从LM393双电压比较器集成电路中输出的稳定的电平能不能作为报警系统的控制电压呢？答案是否定的。因为作为一款报警器，其基本功能是报警。但是对报警时间也有一定的要求，一旦在接收到震动信息触发报警后，要一直长时间报警，直至主人发现匪患关掉电源。否则，震动才发声，就停止

5、震动不发声无法起到一个报警器的作用。因此就需要给系统加一个延时电路，是报警持续下去。在此，利用NE555构成单稳态触发器。单稳态触发器只有一个稳定状态，在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂态。该暂态维持一段时间又回到原来的稳态。　　震动传感器在没有感受到外界震动信息时电阻为0，LM393输出高电平，即NE555输入高电平，触发器工作在稳态，输出低电平；当震动传感器突然感受到外界震动信息时，其电阻变大，LM393输出低电平，NE555输入端由高电平降到低电平，下降沿触发，触发器由稳态立即翻转到暂稳态，NE555输

6、出高电平。　　震动信号经过一系列的变化后从NE555输出端输出一个稳定持续的高电平，该电平持续的时间即输出脉冲宽度是可以改变的。改变定时元件R、C的大小就可以改变输出脉冲宽度，即改变报警时间。　　1.5报警部分　　报警部分由单稳态触发器NE555的输出电压控制和驱动蜂鸣器发声报警。并且利用三极管的开关功能，让NE555的输出电压作为驱动信号接三极管的基极，蜂鸣器一端接电源一端接三极管集电极，漏极接地。这样当NE555输出低电平时，三极管工作在截止区，C极与E极间约呈断路状态，蜂鸣器没有电流通过，不工作。当NE555输出高电平时，三极管导

7、通，C极与E极间约呈导通状态，有相对于电源来说极小的压降，蜂鸣器有电流流过，发出报警声。　　1.6系统整体设计5　　前面介绍了家用振动报警器各部分的基本原理，将各部分电路整合到一起，就得到了一个完整的震动报警器的系统。具体电路如下图所示：　　图1家用振动报警器电路　　微小振动会使震动开关产生电信号输出，通过电压比较器将该电信号转变为稳定的电平，然后该电平作为NE555单稳态触发器的输入，经过触发器后输出的稳定持续的高电平作为蜂鸣器的驱动和控制信号，使蜂鸣器发声报警。　　该电路中通过调节滑动变阻器POT2可以改变电压比较器的同相输入端的输

8、入电压，即改变参考电压，以此来调节报警器的灵敏度。而通过改变NE555的定时元件R、C的大小还可以改变其输出脉冲宽度，即改变报警器的报警时间。　　电路中还有两个元件R4和C4，这两个元件是用来防止报警器误触