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摘  要  本文提出了一種利用計算機聲卡，配合繼電器控制電路實現(xiàn)聲光報警功能的方法，實現(xiàn)了對環(huán)境或?qū)ο蟮慕】当O(jiān)測。并討論了電路設(shè)計的具體方案，給出了PSpice模擬仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明：該報警電路簡單可靠實用，完全可以實現(xiàn)聲光報警功能。基于聲卡的聲光報警裝置現(xiàn)已在橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。 
關(guān)鍵詞  聲卡  繼電器控制  聲光報警  PSpice
 
0、引言
    在健康監(jiān)測系統(tǒng)中，報警模塊是系統(tǒng)非常重要的模塊之一。在傳統(tǒng)的報警系統(tǒng)中，報警功能由專用儀器來實現(xiàn)。上位監(jiān)控計算機和報警儀器并存于工作現(xiàn)場無疑造成了資源的浪費，本文正是基于此，設(shè)計了一種基于計算機聲卡的報警裝置。該裝置簡單可靠實用、成本低廉，完全能實現(xiàn)聲光報警功能，是健康監(jiān)測系統(tǒng)中一種性價比較高的裝置。

1、設(shè)計目標(biāo)
    設(shè)計一個報警電路，該電路與計算機聲卡相連，計算機聲卡的輸出信號為其輸入信號。當(dāng)計算機聲卡有輸出時，電路中的繼電器線圈導(dǎo)通吸合，繼電器的常開觸點閉合，反之，其常開觸點斷開。將繼電器的常開觸點串入聲光報警器的工作回路中，可以控制聲光報警器的工作狀態(tài)。電路的原理框圖如圖1所示。

2、聲卡的輸出信號
    聲卡的輸出信號是極其微弱的信號，音箱的工作原理是將聲卡的輸出信號先經(jīng)過功放進行放大，然后驅(qū)動揚聲器來發(fā)聲的。同理，要設(shè)計一個報警裝置，首先要做的就是對信號進行放大。
   聲卡的輸出信號與電腦播放的音頻文件關(guān)系密切。當(dāng)播放音樂和電影等文件時，聲卡的輸出為脈動成分很高的電平信號，用示波器觀察的波形跳變激烈，其幅值電平大概在50mV～2V左右。為了保證電路中的固體繼電器的正常工作，本電路中采用標(biāo)準的正弦信號?？紤]到音頻文件的頻率特性和放大電路的帶寬等因素，利用Test Tone Generator軟件產(chǎn)生一個頻率為1K Hz，振幅為0.5V的正弦信號。如圖2所示。

3、設(shè)計方案及Orcad PSpice模擬仿真[1]結(jié)果
    對聲卡輸出信號的放大，有兩種方案。第一種方案是用二極管、三極管、電阻、電容等元器件直接搭建；第二種方案利用集成運放搭建。

3.1 基于三極管等元器件的放大電路及仿真結(jié)果
    基于三極管等元器件的放大電路[2] [3]如圖3所示，其Pspice仿真結(jié)果如圖4所示。

    
    電路的工作原理為：輸入信號通過三極管放大電路放大后，再經(jīng)過整流和濾波，得到一個比較穩(wěn)定的電平信號（見仿真圖上的紅色曲線）。理想情況下，該電平信號使三極管Q2飽和導(dǎo)通，繼電器J（額定電壓為12V）開始工作。事實上，由于受到電壓等因素的限制，經(jīng)整流和濾波后得到的電平信號上升時間過長，壓降偏小（<4V），難以得到理想的效果。如果增加放大電路的級數(shù)，雖然可以提高壓降，但是級數(shù)增加了，各級電路的工作點難以確定，這樣就很難保證各個三極管正常工作。
于是，想到采用運放，這樣很好地簡化了電路。

3.2 基于運放的放大電路及仿真結(jié)果
    基于運放的放大電路[4]如圖5所示，其Pspice仿真結(jié)果如圖6所示。

    電路的工作原理同上，從它的仿真曲線來看，該電路能提供一個理想的偏置電壓（接近10V），該電壓能確保三極管和繼電器正常工作。
所以在實際制作時采用了第二種方案。

4、結(jié)論
    實踐證明，采用運放搭建放大電路是成功的，在此基礎(chǔ)上制作的聲光報警裝置工作正常，效果理想，能滿足實際需求，并在橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。

參考文獻
[1] 賈新章等. OrCAD/PSpice 9實用教程.西安電子科技大學(xué)出版社.2001
[2] 楊素行等.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.高等教育出版社.1998.
[3] 閻石等.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.高等教育出版社.2006
[4] Donald A.Neamen,電子電路分析與設(shè)計.電子工業(yè)出版社.2003

Abstract   The article presents a circuit of sound-light alarm based on the sound card of computer and relay controlling circuit. What's more, the detailed plan is brought forward and the simulated result based on PSpice is put forward in this paper. The result demonstrates that the alarm circuit is simple, reliable and practical. The sound-light alarm based on the sound card of computer has being used in the monitor system of bridge's health. 
Keywords   Sound card    relay control   sound-light alarm   PSpice