報(bào)警應(yīng)用電路

引言

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

MC14600報(bào)警IC，可簡單地視為一個比較器，確定是否存在報(bào)警條件及響應(yīng)驅(qū)動壓電揚(yáng)聲器（見圖1）。如圖1所示除比較器和壓電揚(yáng)聲器外，還有指示器件工作的LED和內(nèi)部低電池檢測電路。在低電池事件中MC14600提供信號使壓電揚(yáng)聲器發(fā)出啁啾聲。它的邏輯輸出用于驅(qū)動其他輸出，如LED。在外部設(shè)置MC14600報(bào)警閾值和振蕩器頻率，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活。MC14600功能框圖示于圖2。

報(bào)警閾值調(diào)節(jié)

用連接到引腳13的一個簡單電壓分壓器在外部將報(bào)警觸發(fā)點(diǎn)（報(bào)警閾值）設(shè)置到任一電壓電平。例如，把報(bào)警IC連接到一個傳感器（此傳感器在無報(bào)警條件期間輸出為1.0V和有報(bào)警條件期間輸出4.0V），其報(bào)警閾值電壓可用連接在VDD和地之間的2MΩ和1MΩ電阻器設(shè)置到3.0V(見圖3)。引腳13內(nèi)部連接到檢測比較器的負(fù)輸入。根據(jù)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(zhí)行的各種功能的定時。振蕩器定時影響LED脈沖之間周期、報(bào)警信號取樣、揚(yáng)聲器輸出脈沖和功耗。MC14600振蕩器的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)時)和41.67ms(報(bào)警時)。改變電阻器和電容器值可改變振蕩器的頻率。改變振蕩器定時將不改變揚(yáng)聲器圖形，但將改變頻率。表1列出RC值和相應(yīng)的取樣周期。

壓電揚(yáng)聲器接口

MC14600包含片上揚(yáng)聲器驅(qū)動器電路用以驅(qū)動3引線壓電揚(yáng)聲器。3引線揚(yáng)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(yáng)聲器反饋）、引腳10（揚(yáng)聲器Out1）和引腳11（揚(yáng)聲器Out2）連接壓電揚(yáng)聲器并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電流。引腳10和11交變其輸出，為揚(yáng)聲器提供振蕩。需要3個外部元件（R1，C1和R2）連接壓電揚(yáng)聲器到報(bào)警IC（見圖4）。R1通常為1.5MΩ左右，它不是最關(guān)鍵元件，只用于偏置揚(yáng)聲器。R2和C1對實(shí)現(xiàn)最大揚(yáng)聲器輸出是關(guān)鍵性的元件。這兩個元件必須設(shè)置使1/C（R2×C1）值接近所用揚(yáng)聲器的諧振頻率。表2列出一般揚(yáng)聲器頻率和可用的R2和C1值。

低電池閾值調(diào)節(jié)

報(bào)警IC含有一個內(nèi)部6V低電池基準(zhǔn)電壓。內(nèi)部電阻分壓器提供80% VDD電壓，此電壓與6V基準(zhǔn)電壓相比較（見圖5）。假若VDD電平降到7.5V左右，導(dǎo)致低電池條件和揚(yáng)聲器發(fā)出啁啾聲。在引腳3增加一個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(yīng)通過一個高阻抗緩沖器進(jìn)行測量以避免改變電壓電平。

報(bào)警鎖定方法

在一些檢測應(yīng)用中，如震動或運(yùn)動觸發(fā)事件報(bào)警是瞬時的。在這種情況下，報(bào)警IC簡短報(bào)警事件的發(fā)生，然后停止報(bào)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(xiàn)鎖定，改變報(bào)警閾值電平而保持報(bào)警條件。這是非常簡單的方法，只需一個連接到引腳1（檢測比較器輸出）的電阻器R3和在引腳13增加報(bào)警閾值電壓分壓器R1和R2。（見圖6）。在無報(bào)警條件期間，引腳1是高態(tài)，這使報(bào)警閾值電壓分壓器看似沒有連接R3，報(bào)警閾值保持在初始希望點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生報(bào)警條件時，引腳1變低態(tài)，從而顯著地減小到報(bào)警比較器的閾值電壓。當(dāng)報(bào)警信號結(jié)束，C14600將維持報(bào)警條件直到單元復(fù)位或引腳15接收的信號低于該報(bào)警閾值為止。連接到引腳1開關(guān)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，此開關(guān)通過電阻器連接到VDD。這種解決方案可能存在在報(bào)警條件下無限地不能鎖定。如前文所述基本質(zhì)是剛好要低于報(bào)警閾值電壓，假若來自傳感器的輸出在無報(bào)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?yàn)樗母咦杩馆斎胍_使它能連接到不同的系統(tǒng)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(yīng)環(huán)境的變化。例如，靠近熱敏電阻的一個簡單電路，當(dāng)溫度過高時可使MC14600報(bào)警。光電晶體管可連接用于產(chǎn)生光存在或不存在時的報(bào)警。

傳感器，特別是加速計(jì)和壓力傳感器也可用做MC14600的輸入。如加速計(jì)MMA12019可用于感測振蕩或沖擊。一個可能的方案示于圖7。圖中MC7805是電壓穩(wěn)壓器，為MMA1201P提供所需的5V電源。由于振動或沖擊所引起的MMA1201P輸出是非常短的，所以需要某種簡單峰值檢測電路來保持信號足夠高，以便MC14600鎖定在報(bào)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(biāo)輸出電壓（見圖8）。這是因?yàn)镸PX5010在無壓力時，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(jié)語

MC14600為廣泛的報(bào)警應(yīng)用提供一種簡單解決方案。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(bào)警條件的傳感器輸入有幾種簡單方法。它也有非預(yù)先確定報(bào)警閾值的特性，可根據(jù)應(yīng)用需要設(shè)置報(bào)警閾值在任何電平。MC14600內(nèi)含一個揚(yáng)聲器驅(qū)動器，用另外兩個電阻器和一個電容器可驅(qū)動3引線壓電揚(yáng)聲器。MC14600把報(bào)警器件所希望的特性都集成在一個簡單封裝中，這對于所有類型報(bào)警應(yīng)用都是靈活方便的。