遺物提醒器的系統設計與實現

摘 要：文章詳細介紹了一款短距離遺物提醒器的設計，并用常用的電子元器件進行了各部分電路的設計，實現了遺物提醒器的全部電路功能。該系統是通過對接收到發射器發射的無線信號的強弱來控制蜂鳴器的報警，即接收端接收到高頻發射器發出的信號且強度大于等于“門限”電壓值后，系統不會報警；反之，接收到的信號太弱且小于“門限”電壓值后，蜂鳴器立即報警。該設計具有一定的實用與推廣價值。

關鍵詞：遺物提醒器；高頻發射電路；高頻接收放大電路；報警系統

1 概述

隨著生活節奏的加快和工作任務的繁瑣，人們往往容易犯“暫時遺忘癥”的現象；比如：有人在打出租車或自駕車時，把自己的物品放在車內里，當下車離開時，容易將自己的物品遺忘在車內；還有年輕的父母常常會粗心與自己的小孩走散或遺忘在某地而大為著急等等；如果有種電子設備能在人們遺忘或脫離開自己貴重物品的關鍵時刻及時提醒主人，這不失為一種友好、忠實的“朋友”，為此，我們設計出來一套“遺物提醒系統”來有效的幫助人們及時挽回因一時粗心大意所來帶的不必要的損失。

2 系統設計方案

本設計主要由高頻信號發射系統[1]、高頻信號接收系統[1]和電壓比較報警系統[2]三大部分構成。如圖1所示：高頻發射系統主要由LC高頻正弦波振蕩電路[3]并通過天線發射出去。高頻接收系統主要由LC調諧放大電路[3]、檢波電路[4]、直流放大器[5]組成。電壓比較報警系統是由555觸發器電路構成。

由于接收到的高頻信號經調諧放大器放大后的電壓依然較小，不足以和比較器的門限電壓進行比較，所以我們就將放大后的高頻信號進行檢波取出直流電壓再通過運算放大器進行精準放大，使其能達到比較器“門限”電壓值的要求；當電壓值大于或等于“門限”電壓值時，比較電路輸出低電平蜂鳴器不報警，反之，當電壓值小于門限電壓值時比較電路輸出高電平蜂鳴器立即報警。通過這種方法也能使系統對信號的接收距離進行有限的調整。

3 電路設計

3.1 高頻信號源電路

在眾多的LC振蕩電路中，我們選用了高頻率穩定度高的石英晶體振蕩器。當振蕩器的工作頻率fg等于晶體的串聯諧振頻率f0時，晶體振蕩器的阻抗近似為零，相移位零，形成正反饋，滿足振幅和相位條件，產生7MHz的振蕩[6]。

3.2 小信號調諧放大器

我們選用的是由LC組成的單調諧回路諧振放大器[7]。該放大器具有較高的電壓增益和良好的選擇性，在諧振頻率f0=1/2？仔■時，放大器的放大倍數最大。放大器工作于甲類，C1、C5是輸入、輸出耦合電容，L1、L2、C3、C4是諧振在7MHz的諧振回路。

3.3 檢波電路

我們采用的是二極管包絡檢波電器[4]。該電路簡單，易于實現。電路由二極管D及RC低通濾波器組成。

3.4 直流放大電路

我們采用的是由741組成的集成運算放大器電路[5]。該電路設計簡單，易于實現對信號的精準放大。它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為

U0=（1+■）Ui R2=R1//RF

改變RF的阻值即可改變電路的電壓放大倍數。

3.5 電壓比較報警系統

該電路主要是由555構成的觸發比較器[2]。如圖2所示：當電路②號腳輸入信號電壓的有效值大于等于④號腳固定電壓值（5V）的1/3時，即“門限”值為1.67V時，電壓比較器電路輸出端③號腳輸出為低電平，此時蜂鳴器不會發聲；只有當②號腳接收到信號電壓的有效值小于1.67V時，電路輸出端③號腳由低電平變為高電平并驅動蜂鳴器發聲（報警）。

4 系統調試與分析

4.1 高頻振蕩及發射電路的調試

調節電位器RV2，使晶體管進入放大狀態，微調C5使電路諧振在7MHz。通過對電路的反復調節利用示波器監測輸出波形，使電路產生頻率為7MHz、電壓VPP=8V左右穩定正弦波。

4.2 小信號調諧放大器的調試

接上掃頻儀[7]，調節微調電容C3使調諧放大器電路的中心頻率為7MHz、增益為32db左右即可。

4.3 短距離高頻發射與接收報警系統的調節

將發射器與接收器分別擺放在相隔3米的距離，調節發射器與接收器的天線，使接收電路接收到7MHz、電壓為VPP=560mV的信號，此時，檢波輸出為0.15V的直流電壓，再調節運算放大器的RF使輸出UO=1.67V，剛好等于報警系統的“門限”值，此時電壓比較器電路輸出端還為低電平蜂鳴器不響；只有當發射器移開并大于3米距離后，接收信號減小，且小于“門限”電壓值時，電壓比較器電路輸出端將由低電平變為高電平并驅動蜂鳴器立刻發聲（報警）。

5 結束語

通過對遺物提醒器的系統設計、制作與實驗驗證，該系統能在3米內接收到7MHz的較強信號，并使信號電壓大于等于1.67V的“門限”電壓，蜂鳴器沒有發聲；移開發射器于3米之外時，蜂鳴器立刻發聲（報警）。該設計成功實現了短距離的有效報警功能，即遺物提醒器功能。

參考文獻

[1]姚桂祥.無線電收發信原理[M].北京：海洋出版社，1988：1-12.

[2]趙光.555時基電路應用280例[M].北京：化學工業出版社，2010：206-207.

[3]張肅文.高頻電子線路[M].北京：高等教育出版社（第五版），2009：68-75，261-267，272-274，308-309.

[4]（日）市川裕一，青木勝.高頻電路設計與制作[M].北京：科學出版社，2006：209-216.

[5]華成英.模擬電子技術基本教程[M].北京：清華大學出版社，2006：17-18.

[6]錢聰，陳英梅.通信電子線路[M].北京：人民郵電出版社，2004：87-90.

[7]余江，何光譜，盧林菊.高頻電子線路實驗指導[M].武漢大學出版社，2014：1-19.

作者簡介：余江（1964-），男，高級實驗師，主要從事電子技術實驗教學工作。