火灾报警电路--综合实验

一、实验目的
1、学习多个基本模拟电子电路的组合应用；
2、学习将集成运放应用电路应用于生产实际；
3、熟悉实用模拟电子电路的设计调试思路与方法。
二、预习要求
仔细阅读本次实验的实验原理说明，按要求提前设计并绘制出电路原理图。
三、实验说明
1、设计电路功能要求
火灾报警电路实现的基本电路功能为：测试两路温度传感器（安装在室内同一处，一路安装在塑料壳内，另一路安装在金属板上）的温度电压信号，在正常情况下，两路温度传感器所产生的电压相等，指示灯—发光二极管不亮，报警器—蜂鸣器不响。当有火情时，安装在金属板上的温度传感器会因金属板导热快而温度上升速度快，相比较而言，安装在塑料壳内的温度传感器的温度上升速度要较慢，从而令两者产生的温度电压信号产生压差。当此压差增大到一定数值时，经过由集成运放构成的差分放大电路的放大以及单限比较器的状态比较，最终驱动发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫报警。
根据设计要求，火灾报警电路对应的结构框图如图1所示：
图1 火灾报警电路结构框图
2、电路设计说明
（1）要求所选用的温度传感器含有温度变送器（将温度信号转换为电压信号），即不需设计温度测试电压变换电路。
（2）差分比例运算电路由单个集成运放构成，基本结构如图2所示。作用是对两路温度传感器的温度电压信号的压差进行放大，放大倍数根据所拟订的温度传感器变送出的电压信号的单位级数（微伏、毫伏或是伏）进行确定。
（3）单限电压比较器也是由单个集成运放构成，基本结构如图3所示。作用是将经过差分比例运算电路放大的两路温度传感器的压差值，转换为高低电平两状态的变化，以驱动发光二极管和蜂鸣器报警电路。单限电压比较器的阈值电压UT由R3、R4构成的分压电路来提供。UT 的压值大小即R3、R4阻值的选择，由前一级差分比例运算电路输入为零时的输出电压值来确定。
（4）发光二极管发光报警电路由一个发光二极管及其限流保护电阻构成即可，限流电阻的取值范围可为：200Ω～510Ω；蜂鸣器报警电路则需加入由单个三极管构成的放大电路，目的是扩大输出负载电流，增强电路的带负载能力，以驱动蜂鸣器与发光二极管启动报警，电路基本构成如图4所示。
四、实验仪器与器件
1、函数信号发生器
2、双踪示波器　　　　
3、直流数字电压表            
4、集成运放741 ×2
5、万用表
6、－5V~＋5V可调直流信号源
[注意：与±5V直流电源共用电源开关]
7、电阻器若干，阻值根据所设计电路进行配置
8、蜂鸣器（扬声器）×1，发光二极管×1 ，3DG6（或9013）三极管×1
9、两个0 ~18V可调直流稳压电源
五、实验内容
详细阅读本次实验设计原理说明部分，设计出满足设计功能要求的应用电路：
1、绘制出自行设计的规范具体的电路原理图；
2、制定详细的实验调试步骤与调试方法；
3、确定电路中各个参数取值；
4、对单元电路进行电路特性与参数的调试选择；
5、整体电路进行电路功能的匹配和电路特性的调试。
六、实验报告要求
1、实验目的；                 2、实验原理；     
3、实验仪器与器件；           4、实验电路；    
5、实验内容及实验步骤、实验数据；
6、对实验调试结果进行分析总结 ；
7、总结所设计电路的创新之处（优势）与仍需改进提高的部分。