火灾报警设计multisim仿真

要求：1.当有火灾时，传感器金属板上输出电压信号增加比塑料盒中电压行程差值，放大电路将产生输出电压，当无输出电压超出火灾阈值时即将引起报警器报警

2.用集成运算放大器搭建一个具有报警功能电路，供电呀±15V，输入级采用差分比例运算电路，比例系数为100倍，中间级比较电路，输出级采用分立元件设计声光报警（蜂鸣器的驱动电路30mA）

3.设计电路，分析工作原理。

4.分析各电路对于有反馈的电路指出反馈作用

5.根据报警信号的放大要求和供电电压的要求，设计电路各电阻的阻值，并验算是否电路正常工作

以下是设计思路：

内外传感器引起的电压变化极小，所以按题中要求对内外传感器输入的模拟电压信号进行差分放大，放大倍数为100倍，使得电压差值更易测量，经典差分比例运算电路如下所示：

U0=RfR*(uI2-uI1) ，故要使得放大倍数为100，则RfR=100 ，内部PT100输出接在uI1 端，外部PT100输出接在uI2 端，当外部温度上升时，uI2-uI1 逐渐增大，经过100倍放大后得到一个更易测量的电压；

将放大后的电压与阈值电压进行比较，可以将运算放大器当作比较器使用：

当Ui<UREF 时，输出U0=+VCC ，当Ui>UREF 时，U0=-VCC 。将UREF 设为阈值电压，当输出电压超过阈值时，输出约为+15V，用这个输出电压驱动后端的声光报警设备。

输出电压+15V，加限流电阻即可驱动发光二极管，而对于蜂鸣器，LM358放大器的输出电流与温度的关系如下：

当温度升高，尤其是着火需要报警的时候，输出电流达不到30mA，因此不能直接驱动蜂鸣器，所以采用三极管放大电流来驱动蜂鸣器。最后得到整体的电路如下：

略

4.反馈作用

输出端与输入端有反馈电阻，存在反馈，因输入端的“虚断”特性，同相输入端为高阻态，其输入电压值取决于R3，R9分压，为U1*100/101。因两输入端的“虚短”特性，可进而推知其反相输入端，即R2、R10串联分压电路，反向输入端电压同样为U1*100/101，这是反馈电压。放大器的控制目的是使反馈电压等于基准电压。温度上升时U1>U2，因同相输入端电压高于反相输入端，输出端电压往正方向变化，由R2、R10的阻值比例可知，R10两端电压降为U1*100/101-U2，则R2两端电压降为(U1*100/101-U2)*100，得到输出端电压为(U1*100/101-U2)*100+U1*100/101=（U1-U2）*100，实现了输入信号的差分放大作用。

5.使用三极管驱动蜂鸣器

三极管我们选择了2N3904三极管，其耐压值40V，Pcm=400mW，Icm=200mA，β=100-400。蜂鸣器接在三极管的集电极，假设三极管放大倍数为最小的100，蜂鸣器的工作电流为30mA，即Ic=30mA，Ib=Ic/β=0.3 mA。当基极电流大于0.3 mA时，蜂鸣器均可正常发声，即R7小于(15V-0.7V)/0.3mA=47.6kΩ时，蜂鸣器都可正常发声，在该设计中取R7=10kΩ。

multisim源文件见下方文件

火灾报警装置设计，multisim文件，含解析

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