报警应用电路

    引言

    Motorola公司的MC14600是一款报警应用的通用报警IC，用较少的外部元件很容易配置成各种报警应用电路。例如，MC14600可用在检测压力和温度变化、液面高度、运动或闯入等系统中。

    MC14600报警IC，可简单地视为一个比较器，确定是否存在报警条件及响应驱动压电扬声器（见图1）。如图1所示除比较器和压电扬声器外，还有指示器件工作的LED和内部低电池检测电路。在低电池事件中MC14600提供信号使压电扬声器发出啁啾声。它的逻辑输出用于驱动其他输出，如LED。在外部设置MC14600报警阈值和振荡器频率，使系统设计更灵活。MC14600功能框图示于图2。

    报警阈值调节

    用连接到引脚13的一个简单电压分压器在外部将报警触发点（报警阈值）设置到任一电压电平。例如，把报警IC连接到一个传感器（此传感器在无报警条件期间输出为1.0V和有报警条件期间输出4.0V），其报警阈值电压可用连接在VDD和地之间的2MΩ和1MΩ电阻器设置到3.0V(见图3)。引脚13内部连接到检测比较器的负输入。根据检测比较器的输入阻抗其阈值电压分压器最大总电阻为10MΩ。

    振荡器

    MC14600的主时钟频率由外部元件Rbias（引脚7）和Cosc(引脚12)确定。RC网络提供IC所执行的各种功能的定时。振荡器定时影响LED脉冲之间周期、报警信号取样、扬声器输出脉冲和功耗。MC14600振荡器的标准RC网络用8.2M电阻器（Rbias），将VDD连接到引脚7并用0.1μF电容器（Cosc）将引脚12连接到地。这种配置提供周期大约为1.65s(待机时)和41.67ms(报警时)。改变电阻器和电容器值可改变振荡器的频率。改变振荡器定时将不改变扬声器图形，但将改变频率。表1列出RC值和相应的取样周期。

    压电扬声器接口

    MC14600包含片上扬声器驱动器电路用以驱动3引线压电扬声器。3引线扬声器是自激励的，具有连接到闭环振荡器电路的反馈引脚。MC14600用引脚8（扬声器反馈）、引脚10（扬声器Out1）和引脚11（扬声器Out2）连接压电扬声器并实现驱动电流。引脚10和11交变其输出，为扬声器提供振荡。需要3个外部元件（R1，C1和R2）连接压电扬声器到报警IC（见图4）。R1通常为1.5MΩ左右，它不是最关键元件，只用于偏置扬声器。R2和C1对实现最大扬声器输出是关键性的元件。这两个元件必须设置使1/C（R2×C1）值接近所用扬声器的谐振频率。表2列出一般扬声器频率和可用的R2和C1值。

    低电池阈值调节

    报警IC含有一个内部6V低电池基准电压。内部电阻分压器提供80% VDD电压，此电压与6V基准电压相比较（见图5）。假若VDD电平降到7.5V左右，导致低电池条件和扬声器发出啁啾声。在引脚3增加一个电阻可改变被比较的VDD百分比。引脚3到VDD的电阻器将降低百分比，而引脚3到GND的电阻将增加百分比。只在LED脉冲期间才锁定低电池比较器信息。对于这种配置在LED脉冲期间将对引脚3上的电压进行测试。应通过一个高阻抗缓冲器进行测量以避免改变电压电平。

    报警锁定方法

    在一些检测应用中，如震动或运动触发事件报警是瞬时的。在这种情况下，报警IC简短报警事件的发生，然后停止报警。这是不合乎要求的，特别是事件期间关注可靠性。

    用迟滞概念可实现锁定，改变报警阈值电平而保持报警条件。这是非常简单的方法，只需一个连接到引脚1（检测比较器输出）的电阻器R3和在引脚13增加报警阈值电压分压器R1和R2。（见图6）。在无报警条件期间，引脚1是高态，这使报警阈值电压分压器看似没有连接R3，报警阈值保持在初始希望点。当发生报警条件时，引脚1变低态，从而显著地减小到报警比较器的阈值电压。当报警信号结束，C14600将维持报警条件直到单元复位或引脚15接收的信号低于该报警阈值为止。连接到引脚1开关实现复位，此开关通过电阻器连接到VDD。这种解决方案可能存在在报警条件下无限地不能锁定。如前文所述基本质是刚好要低于报警阈值电压，假若来自传感器的输出在无报警条件下低于该阈值，则锁定将不工作。

    取样检测输入

    MC14600是一款多用途器件，因为它的高阻抗输入引脚使它能连接到不同的系统和输入信号。对于输入，需要器件或电路产生电压变化以响应环境的变化。例如，靠近热敏电阻的一个简单电路，当温度过高时可使MC14600报警。光电晶体管可连接用于产生光存在或不存在时的报警。

    传感器，特别是加速计和压力传感器也可用做MC14600的输入。如加速计MMA12019可用于感测振荡或冲击。一个可能的方案示于图7。图中MC7805是电压稳压器，为MMA1201P提供所需的5V电源。由于振动或冲击所引起的MMA1201P输出是非常短的，所以需要某种简单峰值检测电路来保持信号足够高，以便MC14600锁定在报警条件。

    MPX5000系列压力传感器也可提供到MC14600的输入。例如，MPX5010的输出可直接馈入到MC14600的输入（引脚15）。假若需要上述的锁定，则需要在MPX5010输出用压力传感器电阻器定标输出电压（见图8）。这是因为MPX5010在无压力时，压力传感器的输出电压是0.2V，这可能低于降低的阈值电压。

    结语

    MC14600为广泛的报警应用提供一种简单解决方案。它的高阻抗输入引脚可连接到很多种传感器器件。对于需要锁定报警条件的传感器输入有几种简单方法。它也有非预先确定报警阈值的特性，可根据应用需要设置报警阈值在任何电平。MC14600内含一个扬声器驱动器，用另外两个电阻器和一个电容器可驱动3引线压电扬声器。MC14600把报警器件所希望的特性都集成在一个简单封装中，这对于所有类型报警应用都是灵活方便的。