多功能防盗报警器设计说明书

实践教学环节课程名称机电产品设计课程编码佳木斯大學机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书（机电产品设计）题 目： 多功能防盗报警器 学 院： 机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：郭帅亮指导教师：陈光军完成日期： 2013年6月27日佳木斯大学机械工程学院2013年6月-II-佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书摘要本文主要介绍了ZX2093型多功能防盗报警器的制作过程，以及所使用的传感器原理和测试电路的设计1。随着时代的不断进步, 越来越多的科技成果被广泛的运用到人们的日常生活当中，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在企业、小区、家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。现在很多地方都安装了智能报警系统,因而大大提高了安全程度,有效保证了居民的人身财产安全，给我们的生活带来了诸多方便。多功能防盗报警器逐渐走入了千家万户，适用于家庭、别墅、商店、仓库等地方。在需要防范的区域（如家里的客厅、卧室、厨房、走廊，仓库，商店等）安装好探测器之后，如果有盗贼进入，探测器立即发出刺耳的警报声，主人可根据主机面板上的报警提示，明确报警地点，吓跑盗贼或前往抓拿盗贼。关键词：传感器，报警器，ZX2093AbstractIn this paper, ZX2093 type multi-functional anti-theft alarm system is mainly introduced in this paper, the production process, and the use principle and the design of test circuit of sensors.Along with the advance of age, a growing number of scientific and technological achievements has been widely applied to Peoples Daily life, the security of the people to their environment put forward higher requirements, especially in the enterprise, village, home security, have to always keep intruders. Now many places are installed intelligent alarm system, thus greatly improve the safety degree, effective guarantee the resident personal property safety, brings many convenient to our life. The multi-functional anti-theft alarm gradually into the homes, suitable for family, villas, shops, warehouses, etc. In the region of the need to guard against (e.g., home of the sitting room, bedroom, kitchen, corridors, warehouses, shops, etc.) is installed after the detector, if there is a thief enter, probe a shrill alarm immediately, the owner can according to the alarm prompt on the host panel, clear alarm location, scare thieves or to catch a thief.Key words: sensors, alarm, ZX2093佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 多功能能防盗报警器研究背景11.2 多功能能防盗报警器研究意义11.3 防盗报警器的国内外现状简介1第2章 传感器工作原理32.1 ZX2039型多功能防盗报警器工作原理32.2 主要元器件3第3章 测试系统电路设计6由AD软件绘制多功能防盗报警器电路工作原理图6第4章 多功能防盗报警器的制作74.1 元件清单74.2多功能防盗报警器制作的装配说明74.3 实际制作过程8第5章 结论10致谢11参考文献12-12-第1章 绪论 1.1 多功能能防盗报警器研究背景随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备，特别是近几年，安全防范的迫切需要给家庭防盗报警系统提供了越来越广泛的市场。本文开发一种多功能防盗系统，并利用相关的传感器。作为新一代的家居多功能防盗报警器，并日益受到广泛的重视和运用2。本文主要叙述了多功能防盗报警器的工作原理与制作过程。1.2 多功能能防盗报警器研究意义多功能防盗报警器，对于保障居民的生命财产安全，提高公安、消防、医疗、保安等部门的快速反应能力，有着十分重要的意义。为此，设计这个多功能防盗报警装置，它可以监测火灾、盗贼入室行窃和老年人发出的报警信号。整个系统以IC1(NE555)和IC2(GL9561)为核心，结合辅助装置配合使用。防盗报警器应用于各个领域，只要涉及到私人、群众以及国家利益的时候，防盗装置就必不可少。1.3 防盗报警器的国内外现状简介一般防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于迅速采取应急措施。为了研究和利用报警器，人们已经设计和制成了许多种类的报警器。总体上说，按传感器的种类分：磁控开关报警器、震动报警器、声报警器、超声波报警器、电场报警器、微波报警器、红外报警器、激光报警器和视频运动报警器。其中，红外报警器居多，报警器，分为机械式报警器和电子报警器，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域。为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品3。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。随着国内外安防市场的发展，目前报警器市场也日渐完善成熟起来，更加智能。譬如有：气压式免安装；通过先进的空气压力检测技术，真正实现免安装。从而保证原装电路不被破坏。双鉴传感技术；内置空气压差和振动传感器，通过短信或遥控器设置双鉴报警。也就是要在一定时间内触发振动和压力才通过短信和电话报警4。智能报警；如蝙蝠常出现的地方选用超声波探测器就容易引起误报，在受环境的影响下如空气流动、宠物行动等，还有人为的因素主要有用户操作不当、不小心触发报警器、误闯、误入已经设防的访区等都会产生误报。图1是两幅具有代表性的报警器： 图1-1 红外线报警器 智能报警器第2章 传感器工作原理2.1 ZX2039型多功能防盗报警器工作原理ZX2093型多功能防盗报警器的核心元件是IC1(NE555)和IC2(GL9561) 5，当按下电源开关S1时整个电路的电源接通，假设这时水银开关S2处于断开状态，IG1的2脚处于高电平，3脚处于低电平无电压供给IC2使得执行机构扬声器不能发出声音；当振动或使水银开关S2接通时(然后断开)，IC1的2脚接地处于低电平，这时IC1的3脚处于高电平，也就是直接将电源电压提供给IC2工作，通过IC2内部集成电路的处理后发出报警信号，这个报警信号很微弱，不足以推动扬声器发出声音，这个微弱的信号送给三极管VT进行功率放大才能使扬声器发出响亮的报警声，通过调节R3的阻值使得声音的音调有所变化，直到达到满意的效果。经过实验该电阻R3取在100 290比较好，这里电阻R2和C1起到延时断开IC1第3脚的电压的作用，使得报警声响一段时间后自动停止报警，这里水银开关的安装角度决定报警器的灵敏度，当未振动时S2是开路的，当振动时S2触发接通使报警器发出声音，然后马上断开，这样报警一段时间(由C1和R2决定)后便自动停止报警，这里C3是报警器的电源滤波电容，C2是IC1的旁路电容，R1提供IC1的信号工作点，IC1的4、8脚为电源电压输入端，1脚接地。图2-1为多功能报警器工作的原理图。音乐报警片芯片水银开关S2接通外界振动电源开关S1开不工作关扬声器报警三极管信号放大图2-1多功能报警器工作原理图2.2 主要元器件NE555NE555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为518V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器6脚A1的脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。NE555管脚功能介绍：1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入 电压大于2 UCC/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。图2-2 NE555引脚图NE555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做NE555定时器或NE555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。NE555集成电路内部结构图，如图2-3所示。图2-3 NE555集成电路内部结构图NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器及无稳态多谐振荡器。利用NE555可以组成相当多的应用电路，甚至多达数百种应用电路，在各类书刊中均有介绍，例如家用电器控制装置、门铃、报警器、信号发生器、电路检测仪器、元器件测量仪、定时器、压频转换电路、电源应用电路、自动控制装置及其它应用电路都有着广泛的应用，这是因为NE555巧妙地将模拟电路和数字电路结合在一起的缘故。音乐报警片报警音乐芯片GL9561为报警芯片，用于产生报警音乐的音频信号。触发电路由水银开关导通，即直接将电源电压提供给NE555工作，通过NE555内部集成电路的处理后发出警报信号，这个信号很微弱，不足以推动扬声器发出声音，因此将微弱信号送到三极管进功率放大可发出响亮的报警声，延时10秒停止后又处于待机状态。该电路灵敏度高，声音响亮，能较好的为人们服务。第3章 测试系统电路设计由AD软件绘制多功能防盗报警器电路工作原理图本电路的核心元件是IC1（NE555）和IC2（GL9561），当按下电源开关S1时整个电路的电源接通，假设这时水银开关S2处于断开状态，IC1的2脚处于高电平，3脚处于低电平无电压供给C2使得执行机构扬声器不能发出声音；当振动或使水银开关S2接通时（然后断开），IC1的2脚接地处于低电平，这时IC1的3脚处于高电平，也就是直接将电源电压提供给IC2工作，通过IC2内部集成电路的处理后发出报警信号，这个报警信号很微弱，不足以推动扬声器发出声音，这个微弱的信号送给三极管VT进行功率放大才能使扬声器发出响亮的报警声，通过调节R3的阻值使得声音的音调有所变化，直到达较满意的效果。经过实验该电阻R3取在比较好，这里电阻R2和C1起到延时断开IC1第3脚的电压的作用，使得报警声响一段时间后自动停止报警，这里水银开关的安装角度决定报警器的灵敏度，当本振动时S2是开路的，当振动时S2触发接通使报警器发出声音，然后马上断开，这样报警一段时间（由C1和R2决定）后便自动停止报警，这里C3是报警器的电源滤波电容，C2是IC1的旁路电容，R1提供IC1的信号工作点，IC1的4、8脚为电源电压输入端，1脚接地。AD绘制工作电路工作原理如图3-1所示。图3-1 AD绘制电路工作原理第4章 多功能防盗报警器的制作4.1 元件清单为方便后边的焊接，列出各元件清单如表4-1所示。表4-1 元器件清单序号名称型号规格位号数量1集成电路NE555IC11块2音乐报警器GL9561IC21片3三极管9013VT1支4扬声器58BL1个5电阻150KR21只6电阻200KR31只7电阻270KR11只8瓷电电容103C21只9电解电容47C11只10电解电容10C31只11电路板1块12电源开关S11只13水银开关S21只14集成电路插座8脚IC11只15导线4根16正负极簧片各1片17左右连体片各1片18前、后盖各1片19电池盖1个20塑料按钮1个21自攻螺丝3*81粒22自攻螺丝3*101粒23自攻螺丝3*62粒24喇叭压板2个25图纸1份4.2多功能防盗报警器制作的装配说明检查完图纸和电路原理图，若一切正常开始进行元件安装，R1、R2、R3均为卧式安装，特别注意两支电容C1和C3以及水银开关S2焊接时脚稍微留长一点以便弯曲，采用卧式安装，如是立式安装，电路板安装在机壳上将受到影响，IC1用集成电路插座安装，IC2应对准电路板字符的各个孔位并紧贴电路板，将三极管VT相对应的脚位和电阻R3穿过报警片插在电路板上焊接好，R3只焊报警片这面，三极管VT则应双面（报警片面和铜箔面）脚焊接6，另外，点也应双面焊接，它是报警片的电源，电源开关S1的安装也要小心，当开关按捏按下时开关接通，当松开按钮式开关断开，不要装反了。S2的安装应将引脚稍留长一些，使开关即可以任意调转角度（即调灵敏度），又不影响后盖的安装。S2角度调整的最佳状态是把整个报警器接正方向竖直放好振动一下使水银开关接通，然后马上又还原使水银开关断开。安装时焊接速度应尽量快一些，特别是IC2是怕热的报警芯片，当一次焊接不成功时，要稍微冷却一下在进行下次焊接，当全部焊接完毕后再检查一下有没有元件焊错了，有没有虚焊、错焊、短路、断路等，确实没有错误是再通电，将水银开关S2接通即可报警。4.3 实际制作过程第一步：分清各元件，对三个电阻分别测量，如图4-1所示。第二步：由防盗报警器工作原理图将元件插入电路板上，如图4-2所示。 图4-1 测量电阻的电阻值 图4-2 将元件插入电路板上第三步：几个主要元件的焊接如图4-3、4-4、4-5、4-6所示 图4-3音乐报警片和三极管的焊接 图4-4 集成电路NE555的焊接 图4-5 开关S1的焊接图 4-6 水银开关S2的焊接第四步：其它元件与电路板焊接，如图4-7所示。 图4-7 其它元件焊接第五步：将电路板固定好，装入电池，测试报警器是否工作正常，如图4-8、4-9所示。 图4-8固定安装 图4-9报警器的测试第5章 结论通过将近一周的机电制作，我学到很多课本上学不到的东西。在制作过程中，遇到了一些问题，通过向老师请教，以及同组几个同学的相互讨论，最终成功的做成实物，这个过程让我学到了遇到问题如何向老师同学请教、共同合作克服困难的能力。在学习软件AD过程中，多亏了几个同学的帮忙，让我对软件具有基本操作的能力，能够用所学的知识如期完成任务。在这短短的几天中，虽然累点，但是收获了很多。这让我能够对课本上的理论知识有了更进一步的理解，这让我体会到了理论与实践结合的重要性。致谢在这短短的一周中，我学到了很多知识，可以说是累并且快乐着。在这一周中感谢陈光军老师和陈永波老师的指导，让我学会了遇到困难如何去克服。同时也感谢室友的帮助，让我学到了很多。在本次说明文设计过程中，感谢学校，给了我学习的机会，在学习中，陈老师从选题指导、说明书框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议，给了我深深的启迪。感谢之余，诚恳地请各位老师对我的说明书多加批评指正，使我及时完善说明书的不足之处。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。参考文献1 张风言. 电子电路基础（第二版）. 北京：高等教育出版社, 1995.2 秦曾煌. 电子与电工技术上（第七版）. 北京：高等教育出版社, 2009.6.1.3 康华光.电子技术基础模拟部分M.第五版.北京：高等教育出版社.4 王俊峰, 斐炳南, 李传光. 电子产品的设计与制作工艺M. 北京理工大学出版社,1995.5 王丽敏,邓舒勇. 电路仿真与实验M.第一版.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2000.6 张风言. 电子电路基础（第一版）. 北京：高等教育出版社, 1986.