水银震动报警器是如何工作的？

一、主要元器件

水银震动报警器主要元器件的名称、型号、参数、代号、安装位见表8.2-1，下面对部分元器件作以介绍。

表8.2-1　水银震动报警器主要元器件参数

1.NE555

555定时器是一种多用途的数字 -模拟混合集成电路，常用于定时器、脉冲产生器和振荡电路。由于使用灵活、方便，在测量与控制、家用电器、电子玩具等领域有着广泛应用。

如图8.2-1所示，555定时器一般采用DIP8或SOP8封装，为了正确使用，必须掌握识别其引脚编号的方法。555定时器的识别标记一般为半圆形凹口、圆形凹坑或圆圈。识别时，将集成电路型号面朝向自己，识别标记朝左，则处于最左下方的是引脚1，引脚的编号按逆时针方向排序，依次为引脚1、引脚2、……、引脚8。

图8.2-1　集成电路NE555

该水银震动报警器使用的555定时器为DIP8封装的NE555，代号和安装位为IC1。如图8.2-2所示，NE555由分压器、比较器、触发器、开关以及输出等部分组成，分压器由3个5kΩ的电阻器组成，因而称为555定时器，其引脚名称及功能见表8.2-2。

图8.2-2　NE555定时器内部结构

表8.2-2　NE555定时器引脚名称及功能

2.CL9561

报警芯片CL9561是CMOS语音合成报警集成电路，采用软封装形式，芯片内储存了警车声、消防车声、救护车声、机枪声共4种声音。

如图8.2-3所示，该水银震动报警器使用了一个CL9561，代号和安装位为IC2，共用8个引脚，其引脚名称及功能见表8.2-3。

图8.2-3　报警集成电路CL9561

表8.2-3　CL9561引脚名称及功能

选声端SEL1和SEL2的接法不同，CL9561输出不同的报警声效，详情见表8.2-4。振荡端OSC0和OSC1接100～200kΩ的振荡电阻器，阻值不同报警声的频率也不同。

表8.2-4　CL9561的声效控制

3.三极管S9013

如图8.2-4所示，该水银震动报警器使用了一个S9013三极管，代号和安装位为VT。S9013的集电极 -发射极电压为25V，集电极-基极电压为40V，发射极-基极电压为5V，集电极电流为0.5A，最小特征频率为150MHz。电流放大倍数以字母表示，D代表64～91倍、E代表78～112倍、F代表96～135倍、G代表122～166倍、H代表144～220倍、I代表190～300倍。

图8.2-4　三极管

图8.2-5　扬声器

图8.2-6　色环电阻器

使用时，要注意识别三极管引脚的极性。将三极管型号面朝向自己，引脚向下，从左向右依次为发射极E、基极B和集电极C。

4.扬声器(www.xing528.com)

如图8.2-5所示，该水银震动报警器使用的扬声器BL的直径为58mm，标称功率为0.5W、标称阻抗为8Ω。

5.电阻器

用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差的方法称为色码法（详细介绍见章节3.1.1），采用色码法的电阻器称为色码电阻器或色环电阻器。该水银震动报警器使用了3个四环电阻器，R1的阻值为270kΩ，R2的阻值为150kΩ，R3的阻值为200kΩ。

如图8.2-6所示，当色环电阻器为四环时，第一、二环为有效数字，第三环为10的次方数，第四环为允许偏差且颜色一般为金或银。色环的不同颜色代表着不同数字。作为有效数字或10的次方数时：棕1、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6、紫7、灰8、白9、黑0；作为允许偏差时：金5%、银10%、无色20%。

假设四环电阻器的第一、二、三、四环的颜色分别为红（表示数字2）、黑（表示数字0）、黄（表示104）、金（表示允许偏差±5%），则该电阻器的阻值为20×104Ω=200kΩ、允许偏差为±5%。

6.电解电容器

如图8.2-7所示，电解电容器一般都是有极性的，使用时正、负极不要接反。新出厂的电解电容器长脚为正极，短脚为负极；电解电容器外壳上有-标志的色带对应的脚为负极，另一个脚为正极。该水银震动报警器使用了两个铝电解电容器，C1容量为47μF，C3容量为10μF。

7.瓷介电容器

在电容器上用三位代码表示出标称值的方法称为代码标注法（详细介绍见章节3.2.3）。代码从左到右，第一、二位为有效值，第三位为10的次方数，代码标注时电容器默认单位为p F。如图8.2-8所示的瓷介电容器上标注的数字是102，即表示该电容器的容量为10×102 p F=1nF。

该水银震动报警器使用的瓷介电容器C2标注的数字是103，容量为10nF。

图8.2-7　电解电容器

图8.2-8　瓷介电容器

图8.2-9　电源开关

8.电源开关

如图8.2-9所示，电源开关S1为六引脚自锁按钮开关。按下按钮时，引脚1和2、4和5接通，2和3、5和6断开；弹起按钮时，引脚1和2、4和5断开，2和3、5和6接通。

9.水银开关

如图8.2-10所示，水银开关又称倾侧开关，是在玻璃管或金属管内装水银，再引出电极密封而成。水银开关倾斜一定角度时，水银流至两个开关电极之间使开关导通。玻璃管封装水银开关的优点是可以从外部观察到它的工作状态，缺点是容易破碎，水银对人体及环境均有毒害，使用时要小心谨慎。

图8.2-10　水银开关

图8.2-11　电池簧片

10.电池簧片

如图8.2-11所示，电池簧片用来串联电池组成供电电源，一般分为正极簧片、负极簧片和正负极连体簧片。

该水银震动报警器的电源电压是4.5V，需要正极簧片、负极簧片各一个、正负极连体簧片两个把3个R6（俗称5号）电池串联起来。

二、水银震动报警器的工作原理

水银震动报警器的电路原理图如图8.2-12所示，电路中NE555工作于单稳态模式，NE555与R2、C1构成单稳态触发器。

按下电源开关S1，若水银开关S2处于断开状态，NE555触发端引脚2处于高电平，输出端引脚3输出低电平，放电端引脚7因内部放电开关管与地导通而输出低电平，C1两端电压为零，NE555处于稳态，CL9561无输入电压，扬声器不发声。

图8.2-12　水银震动报警器电路原理图

当震动或移动使水银开关S2接通然后断开时，NE555的触发端引脚2接地处于低电平，输出端引脚3处于高电平，并将此高电平为CL9561供电，通过CL9561内部集成电路的处理后发出报警信号，由于报警信号很微弱，需要将此微弱信号经过三极管VT进行放大后才能使扬声器发出响亮的报警声，通过调节R3的阻值可改变警报的频率。

R2和C1起延时断开NE555输出端引脚3电压的作用，使报警声响一段时间后自动停止。S2的安装角度决定报警器的灵敏度，当使S2接通报警器发出声音后马上断开S2，这样报警一段时间后便自动停止报警，C3是报警器的电源滤波电容，C2是NE555的旁路电容，R1提供NE555的信号工作点。