西门子6ES7513-1FL02-0AB0

、引言
在健康监测系统中，报警模块是系统非常重要的模块之一。在传统的报警系统中，报警功能由专用仪器来实现。上位监控计算机和报警仪器并存于工作现场无疑造成了资源的浪费，本文正是基于此，设计了一种基于计算机声卡的报警装置。该装置简单可靠实用、成本低廉，完全能实现声光报警功能，是健康监测系统中一种性价比较高的装置。

1、设计目标
设计一个报警电路，该电路与计算机声卡相连，计算机声卡的输出信号为其输入信号。当计算机声卡有输出时，电路中的继电器线圈导通吸合，继电器的常开触点闭合，其常开触点断开。将继电器的常开触点串入声光报警器的工作回路中，可以控制声光报警器的工作状态。电路的原理框图如图1所示。

2、声卡的输出信号
声卡的输出信号是极其微弱的信号，音箱的工作原理是将声卡的输出信号先经过功放进行放大，驱动扬声器来发声的。同理，要设计一个报警装置，要做的就是对信号进行放大。
声卡的输出信号与电脑播放的音频文件关系密切。当播放音乐和电影等文件时，声卡的输出为脉动成分很高的电平信号，用示波器观察的波形跳变激烈，其幅值电平大概在50mV～2V左右。为了保证电路中的固体继电器的正常工作，本电路中采用标准的正弦信号。考虑到音频文件的频率特性和放大电路的带宽等因素，利用Test Tone Generator软件产生一个频率为1K Hz，振幅为0.5V的正弦信号。如图2所示。

3、设计方案及Orcad PSpice模拟仿真[1]结果
对声卡输出信号的放大，有两种方案。种方案是用二极管、三极管、电阻、电容等元器件直接搭建；第二种方案利用集成运放搭建。

3.1 基于三极管等元器件的放大电路及仿真结果
基于三极管等元器件的放大电路[2] [3]如图3所示，其Pspice仿真结果如图4所示。

电路的工作原理为：输入信号通过三极管放大电路放大后，再经过整流和滤波，得到一个比较稳定的电平信号（见仿真图上的红色曲线）。理想情况下，该电平信号使三极管Q2饱和导通，继电器J（额定电压为12V）开始工作。事实上，由于受到电压等因素的限制，经整流和滤波后得到的电平信号上升时间过长，压降偏小（