受湿降温报警器

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初生婴儿时常拉尿,应及时更换尿布。孩子稍大后,夜间睡觉时常会踢被受凉,常使父母费心。本装置可在小孩拉尿或踢被时立即发出报警声响,通知父母或保育员及时处理。

工作原理

本装置外形见图1,电路见图2。它实质上是一个公用发声电路的受湿、降温报警器。

图1
图1 🔍原图 (544×668)
图2
图2 🔍原图 (834×599)

发声原理: 发声电路主要由电子开关(BG\(_{4}\))和音频振荡器组成。BG5和变压器B组成自耦变压器反馈式音频振荡器。振荡频率主要由变压器电感L和电容C\(_{2}\)决定,调节R9可改变反馈量,如果调节合适,便可获得悦耳的声音。

BG\(_{4}\)是个电子开关兼电流放大器。当其基极有足够的电流Ib4流过时,BG\(_{4}\)就饱和导通。于是BG5基极电阻R\(_{8}\)被接到地线上,形成BG5的基极电流。音频振荡器也就起振,喇叭就发出持续的叫声。如果I\(_{b4}\)太小或者为零,则BG4截止,音频振荡器不能起振,喇叭也就无声了。因为本机采用变压器耦合输出和锗、硅管交替使用,使本装置能在1.5伏的低压下,产生足够响亮的报警声。

受湿报警原理:只要把两根相互隔开的裸铜线排布在棉尿布底下,做成“受湿传感器”,并把它串接在开关管BG\(_{4}\)的基极回路上。那么,一旦棉尿布受湿时,传感器两端电阻立即会下降到100千欧以下,从而产生10微安以上的基极电流使BG4导通,使发声电路发出报警声来。当棉尿布干燥时,传感器两端电阻大于200kΩ,BG\(_{4}\)不导通,喇叭中也就无声。

降温报譬原理:环境温度降低时,用以启动发声电路的信号来自图2虚线左边的测温电路。它主要由测温电桥(R\(_{T}\)、R1和W、R\(_{5}\))、差分放大(BG1、BG\(_{2}\))和输出电路(BG3和二极管)组成。

热敏电阻R\(_{T}\)用极软的耳机线引出,并用捌针捌在小孩胸前上衣上或盖被内侧。在入睡前,先调W使电桥平衡,这时UA=U\(_{B}\),由BG1、BG\(_{2}\)组成的差分放大器输出UCD=0,故BG\(_{3}\)截止,开关管BG4因得不到足够的基极电流而截止,所以发声电路不工作。

当小孩踢被时,热敏电阻感受到的温度必然下降,只要这个温度下降大于1℃,就足以破坏电桥平衡,使差分管输出U\(_{C}\)高于UD。于是BG\(_{3}\)导通,从而推动开关管BG4导通,使发声电路工作,发出报警声。

元件选择与制作

差分管BG\(_{1}\)和 BG2要求尽量配件,β>50就可以了。为减少BG\(_{3}\)的穿透电流,BG3可选用3AG1等锗高频管,如果低频管3AX31的穿透电流小于100微安,也能使用。开关管BG\(_{4}\)要求β尽可能大,受湿灵敏度才能做得高。振荡管3AX31要求较低,β≥30,ICeo≤500μA就可以了。二极管D必须使用锗管,并且要求反向电阻大于500千欧。

变压器B的铁心可用半导体收音机用输入或输出变压器的铁心。线圈共绕1000圈,其中在300圈处抽一个头。只要绕得下,线径亦可不拘。

印刷电路板见图3。全部零件采用卧式焊在敷铜皮的那一面上。

图3
图3 🔍原图 (1128×808)

热敏电阻R\(_{T}\)可采用收音机推挽电路中用作温度补偿的热敏电阻,阻值在330欧左右。用极软的耳机线作引出线。用黑胶布将焊点包住后,穿上一根捌针即可使用(见图1)。电位器W必须与热敏电阻RT相配,通常可取其阻值约为热敏电阻常温下的阻值的1.3倍左右。

受湿传感器在塑料尿布上直接用两根裸铜线穿刺缝纫(见图1所示),使之相互间隔保持1厘米左右,然后从系带上用揿钮引出。

调整

首先将受湿传感器短路,喇叭应有叫声。如果无声,则可进一步将BG\(_{4}\)的C、e两脚短路。如果这时有叫声了,则说明问题出在BG4管上。如果这时仍然无声,则可调整一下BG\(_{5}\)的偏流电阻R8,一般应有声响了。否则应认真检查各元件是否完好,焊接是否有误,BG\(_{5}\)是否良好。

再断开受湿传感器,调整测温桥路。先用300Ω左右的电阻代替R\(_{T}\),接在桥路上做试验。旋转电位器W,喇叭也应能发声。如果电位器不论旋在什么位置上,均不能使喇叭停叫,则说明BG3穿透电流I\(_{Ceo}\)还太大。这时可减小R6或更换BG\(_{3}\)一试。当减小电位器W阻值,能使喇叭起叫,增大电位器W阻值,又能使喇叭停叫时,便可换上热敏电阻作试验了。换上RT并使它处在25℃左右,将R\(_{T}\)插入内衣里或紧握在手心上,调节电位器W,能使喇叭停叫和起叫,则说明测温桥路已调试正常,否则应更换W或RT的阻值,再作试验。

当测温电桥电路工作正常后,应对受温报警灵敏度再作一次检查。方法是用100千欧电阻代替受湿传感器,如果接上100千欧电阻时喇叭能发声,断开100千欧电阻后,喇叭又能停叫,则说明受湿报警电路工作正常。否则应检查二极管D的反向电阻是否太小,或BG\(_{4}\)的β是否太小。

最后再检查一下降温报警灵敏度。将热敏电阻放在25℃以下的室温条件下,调W使喇叭刚开始起叫,这时用手摸一下热敏电阻、喇叭不久即应停叫,说明灵敏度正常。至此调试即告结束。

使用

作拉尿报警器用时,应勿忘把热敏电阻接上(或者改用300Ω电阻代替之),否则尿布未湿,喇叭就已叫声不止了。使用时先把W调在喇叭不叫的位置,然后接上受湿传感器即可。当小孩拉尿时,棉尿布受湿,喇叭就会立即发出报警声来。

作踢被报警器用时,先将热敏电阻用小捌外捌在小孩子衣上或盖被内侧。几分钟后,被内温度上升并趋于稳定时,便可打开电源开关,调节电位器W,找到刚使喇叭发声的位置,再略微倒族电位器,使响声消失。这就是降温报警的最灵敏位置。在这个最灵敏位置上,当小孩踢被后,通常不到20秒钟,喇叭就能发出声响。

当小孩长大,不需再作拉尿、踢被报警时,本装置还可用作许多其它用途。如适当降低受湿灵敏度后,如在锅盖塑料旋钮上设计一个装拆自如的传感器,就可作烧饭时水滞外溢的报警器。利用本装置的发声电路,可作电子门铃。由于本装置只使用一节一号电池,故比普通电铃更为安全省电。(吴建兴)