報警應用電路

引言

Motorola公司的MC14600是一款報警應用的通用報警IC，用較少的外部元件很容易配置成各種報警應用電路。例如，MC14600可用在檢測壓力和溫度變化、液面高度、運動(dòng)或闖入等系統中。

MC14600報警IC，可簡(jiǎn)單地視為一個(gè)比較器，確定是否存在報警條件及響應驅動(dòng)壓電揚聲器（見(jiàn)圖1）。如圖1所示除比較器和壓電揚聲器外，還有指示器件工作的LED和內部低電池檢測電路。在低電池事件中MC14600提供信號使壓電揚聲器發(fā)出啁啾聲。它的邏輯輸出用于驅動(dòng)其他輸出，如LED。在外部設置MC14600報警閾值和振蕩器頻率，使系統設計更靈活。MC14600功能框圖示于圖2。

報警閾值調節

用連接到引腳13的一個(gè)簡(jiǎn)單電壓分壓器在外部將報警觸發(fā)點(diǎn)（報警閾值）設置到任一電壓電平。例如，把報警IC連接到一個(gè)傳感器（此傳感器在無(wú)報警條件期間輸出為1.0V和有報警條件期間輸出4.0V），其報警閾值電壓可用連接在VDD和地之間的2MΩ和1MΩ電阻器設置到3.0V(見(jiàn)圖3)。引腳13內部連接到檢測比較器的負輸入。根據檢測比較器的輸入阻抗其閾值電壓分壓器最大總電阻為10MΩ。

振蕩器

MC14600的主時(shí)鐘頻率由外部元件Rbias（引腳7）和Cosc(引腳12)確定。RC網(wǎng)絡(luò )提供IC所執行的各種功能的定時(shí)。振蕩器定時(shí)影響LED脈沖之間周期、報警信號取樣、揚聲器輸出脈沖和功耗。MC14600振蕩器的標準RC網(wǎng)絡(luò )用8.2M電阻器（Rbias），將VDD連接到引腳7并用0.1μF電容器（Cosc）將引腳12連接到地。這種配置提供周期大約為1.65s(待機時(shí))和41.67ms(報警時(shí))。改變電阻器和電容器值可改變振蕩器的頻率。改變振蕩器定時(shí)將不改變揚聲器圖形，但將改變頻率。表1列出RC值和相應的取樣周期。

壓電揚聲器接口

MC14600包含片上揚聲器驅動(dòng)器電路用以驅動(dòng)3引線(xiàn)壓電揚聲器。3引線(xiàn)揚聲器是自激勵的，具有連接到閉環(huán)振蕩器電路的反饋引腳。MC14600用引腳8（揚聲器反饋）、引腳10（揚聲器Out1）和引腳11（揚聲器Out2）連接壓電揚聲器并實(shí)現驅動(dòng)電流。引腳10和11交變其輸出，為揚聲器提供振蕩。需要3個(gè)外部元件（R1，C1和R2）連接壓電揚聲器到報警IC（見(jiàn)圖4）。R1通常為1.5MΩ左右，它不是最關(guān)鍵元件，只用于偏置揚聲器。R2和C1對實(shí)現最大揚聲器輸出是關(guān)鍵性的元件。這兩個(gè)元件必須設置使1/C（R2×C1）值接近所用揚聲器的諧振頻率。表2列出一般揚聲器頻率和可用的R2和C1值。

低電池閾值調節

報警IC含有一個(gè)內部6V低電池基準電壓。內部電阻分壓器提供80% VDD電壓，此電壓與6V基準電壓相比較（見(jiàn)圖5）。假若VDD電平降到7.5V左右，導致低電池條件和揚聲器發(fā)出啁啾聲。在引腳3增加一個(gè)電阻可改變被比較的VDD百分比。引腳3到VDD的電阻器將降低百分比，而引腳3到GND的電阻將增加百分比。只在LED脈沖期間才鎖定低電池比較器信息。對于這種配置在LED脈沖期間將對引腳3上的電壓進(jìn)行測試。應通過(guò)一個(gè)高阻抗緩沖器進(jìn)行測量以避免改變電壓電平。

報警鎖定方法

在一些檢測應用中，如震動(dòng)或運動(dòng)觸發(fā)事件報警是瞬時(shí)的。在這種情況下，報警IC簡(jiǎn)短報警事件的發(fā)生，然后停止報警。這是不合乎要求的，特別是事件期間關(guān)注可靠性。

用遲滯概念可實(shí)現鎖定，改變報警閾值電平而保持報警條件。這是非常簡(jiǎn)單的方法，只需一個(gè)連接到引腳1（檢測比較器輸出）的電阻器R3和在引腳13增加報警閾值電壓分壓器R1和R2。（見(jiàn)圖6）。在無(wú)報警條件期間，引腳1是高態(tài)，這使報警閾值電壓分壓器看似沒(méi)有連接R3，報警閾值保持在初始希望點(diǎn)。當發(fā)生報警條件時(shí)，引腳1變低態(tài)，從而顯著(zhù)地減小到報警比較器的閾值電壓。當報警信號結束，C14600將維持報警條件直到單元復位或引腳15接收的信號低于該報警閾值為止。連接到引腳1開(kāi)關(guān)實(shí)現復位，此開(kāi)關(guān)通過(guò)電阻器連接到VDD。這種解決方案可能存在在報警條件下無(wú)限地不能鎖定。如前文所述基本質(zhì)是剛好要低于報警閾值電壓，假若來(lái)自傳感器的輸出在無(wú)報警條件下低于該閾值，則鎖定將不工作。

取樣檢測輸入

MC14600是一款多用途器件，因為它的高阻抗輸入引腳使它能連接到不同的系統和輸入信號。對于輸入，需要器件或電路產(chǎn)生電壓變化以響應環(huán)境的變化。例如，靠近熱敏電阻的一個(gè)簡(jiǎn)單電路，當溫度過(guò)高時(shí)可使MC14600報警。光電晶體管可連接用于產(chǎn)生光存在或不存在時(shí)的報警。

傳感器，特別是加速計和壓力傳感器也可用做MC14600的輸入。如加速計MMA12019可用于感測振蕩或沖擊。一個(gè)可能的方案示于圖7。圖中MC7805是電壓穩壓器，為MMA1201P提供所需的5V電源。由于振動(dòng)或沖擊所引起的MMA1201P輸出是非常短的，所以需要某種簡(jiǎn)單峰值檢測電路來(lái)保持信號足夠高，以便MC14600鎖定在報警條件。

MPX5000系列壓力傳感器也可提供到MC14600的輸入。例如，MPX5010的輸出可直接饋入到MC14600的輸入（引腳15）。假若需要上述的鎖定，則需要在MPX5010輸出用壓力傳感器電阻器定標輸出電壓（見(jiàn)圖8）。這是因為MPX5010在無(wú)壓力時(shí)，壓力傳感器的輸出電壓是0.2V，這可能低于降低的閾值電壓。

結語(yǔ)

MC14600為廣泛的報警應用提供一種簡(jiǎn)單解決方案。它的高阻抗輸入引腳可連接到很多種傳感器器件。對于需要鎖定報警條件的傳感器輸入有幾種簡(jiǎn)單方法。它也有非預先確定報警閾值的特性，可根據應用需要設置報警閾值在任何電平。MC14600內含一個(gè)揚聲器驅動(dòng)器，用另外兩個(gè)電阻器和一個(gè)電容器可驅動(dòng)3引線(xiàn)壓電揚聲器。MC14600把報警器件所希望的特性都集成在一個(gè)簡(jiǎn)單封裝中，這對于所有類(lèi)型報警應用都是靈活方便的。