图6 Proteus的运行界面
2.5.1电源电路的设计
电源作为整个电路的动力之源，要求具有比较高的稳定性，因此通用的集成芯片稳压模块是不错的选择。这里我选用了通用的LM7912芯片，电路如图7所示。
图7 电源电路设计图
电路中采用集成稳压芯片LM7812作为稳压核心元件，其主要参数为：最大输入电压35 V，最大输出电流1.5 A，最大耗散功率，20 W最高结温150℃。本文中电路功耗较小，所以1.5A的电流足以满足需求。另外电路中使用的变压器是220V变压至15V，低于LM7812的最大输入电压，并且存在3V的电压差，LM7812可以正常工作。LM7812的典型电路和管脚标号如图8所示。
图8 LM7812典型电路和管脚图
2.5.2比较电路的仿真设计
图9比较电路设计图
前面已经分析了，需要四个比较器来构成报警触发电路，所以比较电路选用LM324作为核心芯片搭建成比较器使用。其主要参数为：LM324是四运放集成电路，采用14脚双排直插封装，具有短路保护输出，真正的差分输入级，单电源电压操作：3.0～32V。
考虑冰箱运行状态的情况，则需要四个比较器。图10为改进后的电路。
图10改进后的电路
2.5.3 焊接与组装
电路的制作与焊接是在李金华、赵振明老师的指导下完成的。
首先按照仿真的电路规划期间摆放位置，然后焊接电路。图11为焊接完成的电源电路输出电压测试结果。从测试结果看出11.93V的输出电压符合LM7812的性能指标，满足后面比较电路的需求。
然后测试智能功率表的变送电流输出，并且通过取样电阻得到电压进行测试。测试中使用了一只40W的灯泡，实验结果显示在取样电阻500欧姆的情况下，40W功率可以得到0.469V的取样电压，如图12所示。
重复上述过程，分别将四个报警控制点a、b、c、d个点的电压测试出来。以冰箱功率150W为例四个控制点分别设置为0.4V、0.6V、2.3V和2.7V。
最后根据各功能模块的大小与尺寸进行组装，组装过程中需要留意220V市电应与比较电路保持一定的距离，避免强电对弱电信号的干扰，过程如图13所示。
图11 电源电路输出电压为11.93V 图12 智能功率表测量电灯的功率
图13 家用电器检测报警仪组装过程
3 实验测试结果
图15 电灯未点亮时进行测试 图16 电灯点亮时进行测试
完成组装后，进行总体测试，这里我们选用一只60W的灯泡进行测试。当灯泡不工作时，触动检测按钮，此时没有报警声，如图15所示。当灯泡工作时，功率表上读数为66.67W，此时触动检测按钮，蜂鸣器发出报警声。利用一只60W的灯泡和两只40W的灯泡来模拟冰箱工作时的功率，发现报警仪未发出报警声，当再增加一只灯泡时，报警声出现。
可以看出，家用电器检测报警仪可以可靠的工作，达到预期设想。