智能化感煙式火災(zāi)探測器設(shè)計

1、 河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）智能化感煙式火災(zāi)探測器設(shè)計學(xué)生姓名_系（部）_專 業(yè)_指導(dǎo)教師_年 月 日目錄緒 論2第一部分 傳 感 器 的 簡 介51.1.1傳感器的基本概念51.2傳感器的基本特性7第二部 分火災(zāi)探測器的分類82.11 根據(jù)感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)不同分為：92.1.2根據(jù)火災(zāi)探測器類型分為：9第三部分 光電感煙火災(zāi)探測器103.1.1光電感煙火災(zāi)探測器分類：10第四部分 光電感煙火災(zāi)探測器的電路模塊分析124.1.1倒相電路(圖5)134.1.2穩(wěn)壓、限流電路(圖6)134.1.3振蕩電路(圖8)154.1.4接收放大電路(圖10)174.1.5抗干擾電路(圖11)184.1.6報

2、警接口電路(圖12)194.1.7光電感煙火災(zāi)探測器總電路圖如圖13。204.1.8光電感煙火災(zāi)探測器的電路原理：22結(jié) 論24致 謝25參考資料26緒 論 隨著經(jīng)濟的發(fā)展、大量樓宇的建成與使用，用于保障人身和財產(chǎn)安全的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)顯得越來越必要。世界上火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的使用已有100多年的歷史了。在我國，隨著建筑防火規(guī)范的實施，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在消防工程中已得到了廣泛的應(yīng)用，火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)也有了很大的發(fā)展。近些年來，我國的建筑市場非常活躍，高層建筑特別是智能建筑的興起，對建筑物火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提出了越來越高的要求?；馂?zāi)探測器可以形象的比喻為現(xiàn)代建筑消防系統(tǒng)中的哨兵，在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下，“

3、哨兵”的執(zhí)勤狀態(tài)不能有絲倦怠，稍微的疏忽和大意都會給整個系統(tǒng)帶來無法想象的惡果，最終導(dǎo)致自動報警系統(tǒng)所保衛(wèi)的整座建筑毀滅在一個“生病”的“哨兵”身上。火災(zāi)探測器是傳感器大家族中的一個特殊分支，現(xiàn)在使用較多的有煙霧傳感器(分離子感煙式和光電感煙式兩類)、紅外感光傳感器和感溫傳感器。其中煙霧傳感器應(yīng)用數(shù)量最多，應(yīng)用場合最為廣泛，約占比例在90%以上，是我們將之比喻為“哨兵部隊”的主要組成分. 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從低級到高級的發(fā)展過程。尤其在近二十年中，火災(zāi)自 動報警系統(tǒng)在技術(shù)上取得了長足的發(fā)展，其產(chǎn)品已相當成熟和實用。這些火災(zāi)報警產(chǎn)品的使用有效地預(yù)防和減小了火災(zāi)造成的損失。許多國家制

4、定了相關(guān)法律來保證建筑物正確地安裝火災(zāi)自動報警產(chǎn)品。而火災(zāi)報警探測器也正在從開關(guān)量模式、模擬量模式發(fā)展到現(xiàn)在的本地分布式智能化探測器，同時，探測器也從單個探測源獨當一面發(fā)展到先進的二復(fù)合、三復(fù)合源。 火災(zāi)的探測是以物質(zhì)燃燒過程中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)，實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。感煙式火災(zāi)探測器是目前世界上應(yīng)用最普遍、數(shù)量最多的探測器。據(jù)了解，感煙式火災(zāi)探測器可以探測70以上的火災(zāi)。感應(yīng)式火災(zāi)探測器又可分為離子感煙式和光感煙式兩種，從發(fā)展趨勢來看，光電感煙式已越來越受到用戶的歡迎，它已廣泛用于圖書館、檔案資料館及高層的民用建筑上，同時也用于航空、航天飛行與空間站上。本文對光電感煙式火災(zāi)探測器進行了分析，重

5、點介紹該探測器的電路設(shè)計?；馂?zāi)探測就是監(jiān)視火情可能引起的煙霧、溫度上升、火焰等物理現(xiàn)象，達到一定條件后發(fā)出報警信號。針對不同的監(jiān)視對象、火情階段和不同的場合，常用的火災(zāi)探測器有以下6種：離子感煙探測器、差定溫探測器、光電感煙探測器、紅外對射探測器、線纜式感溫探測器和火焰探測器。在當前火災(zāi)探測傳感方法中最常用的有兩大類，即感溫探測和感煙探測。感煙探測有利于早期發(fā)現(xiàn)火警，而這個早就是火災(zāi)預(yù)防追求的核心，所以在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，感煙探測器的使用占絕大多數(shù)。感煙探測器又分為離子型和光電型兩大類。早期廣泛使用的以離子型居多，光電型則使用較少。似乎原因之一是相比較而言，離子型更敏感于早期陰燃煙(煙粒徑更小)

6、。僅就靈敏度這點來說，完全可以從靈敏度設(shè)置來解決，它并不是早期人們熱衷于離子型感煙探測器的主要原因。其實人們對離子型中的放射源的隱憂是一直存在的，然而由于離子型探頭的標定技術(shù)易于掌握，實現(xiàn)很容易，產(chǎn)品靈敏度易于保持一致。而光電型探頭，起先是環(huán)境及雜散光的干擾問題，當光源及光電對管和光迷宮解決之后，干擾問題就基本得到解決。當前一般廠家多困擾于標定技術(shù)，較之離子感煙探測器的標定，光電探測器的標定，實施起來相對要難得多，如果方法不當，往往使產(chǎn)品的靈敏度很分散，成品率亦受影響。所以很多廠家仍棄光電型而開發(fā)生產(chǎn)離子型。由于經(jīng)濟的發(fā)展，社會財富的迅速增長，火災(zāi)預(yù)防愈受重視。這使得探測器的使用數(shù)量急劇增長，

7、離子型探頭中放射源的后處理，就成為受到人們關(guān)心的一大環(huán)保潛在問題。因此，當光電型感煙探頭質(zhì)量有保證，而價格相當時，人們將更愿意選用光電感煙探測器。所以形勢正迫使離子型退出霸主地位而讓位于光電型探頭。尤其今后發(fā)展模擬量火災(zāi)報警技術(shù)，以取代開關(guān)量報警技術(shù)或準(偽)模擬量探測技術(shù)，已是大勢所趨。生產(chǎn)出靈敏度一致性合乎要求的光電探頭，增加產(chǎn)品合格率，掌握生產(chǎn)中最后一關(guān)-高精度的標定技術(shù)，就成為必須解決的問題了。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，尤其是半導(dǎo)體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的發(fā)展以及人工智能與模式識別理論的實用化，為開發(fā)新一代智能化火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持。這里所說的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的智能，是指應(yīng)用現(xiàn)代

8、半導(dǎo)體技術(shù)、計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)，根據(jù)實際應(yīng)用的需要，解決傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題或增加新的功能?；馂?zāi)監(jiān)控系統(tǒng)通常由火災(zāi)探測器、報警控制器、聯(lián)動控制裝置以及信號傳輸線路等組成。就目前來看，對火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化主要表現(xiàn)在：火災(zāi)探測一報警、火災(zāi)信號傳輸和火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理等方面?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報警裝置、火災(zāi)警報裝置，以及具有其他輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報警系統(tǒng)。它是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現(xiàn)和通報火災(zāi)，并及時采取有效措施，控制和撲滅火災(zāi)，而設(shè)置在建筑中或其他場所的一種自動消防設(shè)施，是人們同火災(zāi)作斗爭的有力工具但火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)置后，往往會發(fā)覺系統(tǒng)有些不盡如人意的地方。如

9、：火災(zāi)探測器經(jīng)常失效或損壞，維護費用增大；探測器經(jīng)常誤報警，使得消防值班人員飽受困擾。排除了設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)等情況后，我們發(fā)現(xiàn)這些情況往往是由于探測設(shè)備受到干擾而造成的。下面將從火災(zāi)探測器的工作原理入手，逐步分析探測器的部分和主要干擾來源，并對此提出一些改進的方法。第一篇 智能化感煙式火災(zāi)探測器設(shè)計第一部分 傳 感 器 的 簡 介傳感器是現(xiàn)代檢測和控制裝置的重要組成部分，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的地位越來越重要。各類傳感器的研制、推廣和使用飛速發(fā)展，作為現(xiàn)代信息技術(shù)三大支柱之一的傳感器技術(shù)將是二十一世紀人們在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個至高點。實際應(yīng)用中，人們通常把將非電量信號轉(zhuǎn)換成電量信號的裝置叫做

10、傳感器1.1.1傳感器的基本概念傳感器實質(zhì)上是一種功能塊，其作用就是把非電量信號的被測量（如力、熱、聲、磁和光等物理量）轉(zhuǎn)換成與之成比例的電量信號（如電壓和電流），然后再經(jīng)過適當?shù)臏y量電路處理后，送至指示器以發(fā)出指示或送至記錄儀進行記錄。它是系統(tǒng)信號獲取、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)钠骷瑸橄到y(tǒng)進行處理和決策提供所需要的信息。 1.1.2 傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件：其作用是直接“感知”被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：作用是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：作用是將上述的電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。實際上，有些傳感器很簡單

11、，有些較復(fù)雜。最簡單的由一個敏感元件組成，它直接將“感知”的被測量轉(zhuǎn)換成電量輸出。1.1.3傳感器的分類傳感器的分類方法很多。按傳感器構(gòu)成原理分為：結(jié)構(gòu)型與物性型兩大類。結(jié)構(gòu)型：主要是通過機械結(jié)構(gòu)的幾何形狀或尺寸的變化將外界被測量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻、電感、電容等物理量的變化，從而檢測出被測量信號，目前此種傳感器應(yīng)用較廣泛。物性型：利用某些材料本身物理性質(zhì)的變化而實現(xiàn)測量。還可按傳感器工作機理分為：物理型、化學(xué)型、生物型等。按其工作原理分為：電學(xué)式傳感器、磁學(xué)式傳感器、光電式傳感器、化學(xué)式傳感器、半導(dǎo)體傳感器等。按被測物理量劃分為：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、力傳感器等。按輸出形

12、式分為：數(shù)字傳感器、模擬傳感器。按電源型分為：有源傳感器、無源傳感器。1.1.4 傳感器的作用傳感器是人類五官的延長，又形象地稱之為“電五官”。在科學(xué)研究中，人類需要獲取大量人類感官無法直接獲得的信息。作為模擬人體感官的傳感器，是感知、獲取、監(jiān)測和轉(zhuǎn)換信息的窗口，處于研究對象與傳輸處理系統(tǒng)的接口位置，為系統(tǒng)進行處理和決策提供著所必需的信息。目前，大多數(shù)的傳感器都是依照各種物理原理和效應(yīng)來設(shè)計的，獲取的信號也大都轉(zhuǎn)變成電學(xué)量。這種由非電量至電量的轉(zhuǎn)換是利用了不同物質(zhì)的某些電學(xué)性質(zhì)與被測量之間的特定關(guān)系來實現(xiàn)的。例如熱電效應(yīng)、磁電效應(yīng)、光電效應(yīng)和壓電效應(yīng)等。利用這些獨特的物理效應(yīng)，可以設(shè)計和制造出

13、適用于各種場合與不同用途的傳感器。 1.2傳感器的基本特性傳感器的基本特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性兩種。1.2.1 傳感器的靜態(tài)特性所謂靜態(tài)特性是指輸入不隨時間變化的情況下的輸出特性。即在被測量數(shù)值穩(wěn)定時，輸出與輸入量之間所形成的對應(yīng)關(guān)系。人們總是希望輸出量能不失真的反映輸入量，理想情況下應(yīng)是線性關(guān)系，但在實際應(yīng)用中，由于諸多因素的影響（如遲滯、蠕變、摩擦等），輸入量與輸出量之間并不是線性關(guān)系。衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標是線性度、靈敏度、遲滯性和重復(fù)性。 線性度（非線性誤差）線性度是指輸入（理想）與輸出關(guān)系對于線性比例關(guān)系的偏差程度。靜態(tài)特性曲線可通過實際測量獲得，但為方便標定和數(shù)據(jù)處理，希望

14、得到線性關(guān)系，可采用各種辦法進行線性化處理。一般采用直線擬合的方法來線性化。采用直線擬合線性化時，線性度就定義為：輸出輸入的校正曲線與某擬合直線之間的最大偏差。線性度也稱為非線性誤差，通常用相對值來表示。非線性偏差的大小是以一定的擬合直線為基準直線而得。擬合直線不同、非線性誤差也不同。目前常用的直線擬合法有“端點擬合法”、“端點連線平移擬合法”、“切線擬合法”及“最小二乘法擬合”等。選擇擬合直線的原則，應(yīng)保證獲得盡量小的非線性誤差，并考慮使用與計算的方便。靈敏度靈敏度sn定義為：在穩(wěn)定線性區(qū)輸出變化量與輸入變化量之比。sn = dy / dx可見：傳感器輸出曲線的斜率就是其靈敏度。對于線性非常

15、好的傳感器，sn為一常數(shù)。 遲滯性 遲滯性是指在相同工作條件下作全測量范圍校準時，在同一次校準中對應(yīng)同一輸入量的正行程和反行程其輸出值間的最大偏差。 滯后現(xiàn)象反映了傳感器機械結(jié)構(gòu)和制造工藝上的缺陷，如軸承摩擦、間隙、螺絲松動、元件腐蝕或碎裂及積塞灰塵等，都會引起傳感器的滯后現(xiàn)象。 重復(fù)性重復(fù)性指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測量范圍內(nèi)連續(xù)變動所得特性曲線的一致程度。各條特性曲線越靠近，重復(fù)性就越好。重復(fù)性誤差反映的是校準數(shù)據(jù)的離散程度，屬于隨機誤差。1.2.2 傳感器的動態(tài)特性動態(tài)特性是指輸入信號隨時間變化時傳感器的輸出特性。此時，要求傳感器能夠隨時間精確地跟蹤輸入，其輸出能夠按照輸入

16、的變化規(guī)律發(fā)生相應(yīng)的變化，這個過程又稱為響應(yīng)。響應(yīng)是描述動態(tài)特性的重要參數(shù)。1.2.3 傳感器的標定傳感器的標定，就是通過實驗確立傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時，也確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。因此，傳感器標定有兩個含義。其一是確定傳感器的性能指標；其二是明確這些性能指標所適用的工作環(huán)境。本實驗只討論第一個問題。傳感器的標定有靜態(tài)標定和動態(tài)標定兩種。靜態(tài)標定的目的是確定傳感器靜態(tài)指標，主要是線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性。動態(tài)標定的目的是確定傳感器動態(tài)指標，主要是時間常數(shù)、固有頻率和阻尼比。有時，根據(jù)需要也對非測量方向（因素）的靈敏度、溫度響應(yīng)、環(huán)境影響等進行標定。標定的基本方法是將已

17、知的被測量（亦即標準量）輸入給待標定的傳感器，同時得到傳感器輸出量，對所獲得的傳感器輸入量和輸出量進行處理和比較，從而得到一系列表征兩者對應(yīng)關(guān)系的標定曲線，進而得到傳感器性能指標的實測結(jié)果。第二部 分火災(zāi)探測器的分類根據(jù)監(jiān)測的火災(zāi)特性不同，火災(zāi)探測器可分為感煙、感溫、感光、復(fù)合和可燃氣體等五種類型，每個類型又可根據(jù)其工作原理的不同而分為若干種，具體分類見圖三所示：2.11 根據(jù)感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)不同分為：（1）點型火災(zāi)探測器：警戒范圍為空間某一點周圍，其對探測器所在位置周圍附近火災(zāi)參數(shù)作出響應(yīng)。 （2）線型火災(zāi)探測器：警戒范圍為空間某一連續(xù)線路周圍，其對空間某一連續(xù)線路周圍的火災(zāi)參數(shù)作出響應(yīng)。2.

18、1.2根據(jù)火災(zāi)探測器類型分為： 單源型 離子型 點型 雙源型 光電型 減光型感煙火災(zāi)探測器 放射型 激光型 線型 紅外光衰型 雙金屬型 金屬膜盒型 差溫差定溫 半導(dǎo)體開型 熱敏電阻型 點型 易熔合金型 玻璃球膨脹型 定溫 雙金屬型 水銀接點型 熱電偶型火災(zāi)探測器 感溫火災(zāi)探測器 金屬膜片型 可熔絕緣物型 差溫 半導(dǎo)體型 定溫 空氣管線型 線型 熱電偶線型 金屬膜盒型 紫外型 差定溫 半導(dǎo)體型感光火災(zāi)探測器 紅外型 熱敏電阻型 感溫感煙型 雙金屬型 感溫感光型 復(fù)合火災(zāi)探測器 感煙感光型 紅外束感溫型 鉑絲催化型 催化燃燒型 載體催化型可燃火災(zāi)探測器 光電型 氣敏半導(dǎo)體型 固體電解質(zhì)型 第三部分

19、 光電感煙火災(zāi)探測器3.1.1光電感煙火災(zāi)探測器分類：（1）減光式光電感煙火災(zāi)探測器該探測器的檢測時室內(nèi)裝有發(fā)光器件及受光器件。在正常情況下，受光器件接收到發(fā)光器件發(fā)出的一定光量；而在火災(zāi)時，探測器的檢測室進入了大量煙霧，發(fā)光器件的發(fā)射光到煙霧的遮擋，使受光器件接收的光量減少，光電流降低，探測器發(fā)出報警信號。原理示意圖見圖1，目前這種形式的探測器應(yīng)用較少。圖1減光式光電感煙火災(zāi)探測器原理圖（2）散射光式光電感煙火災(zāi)探測器該探測器的檢測室內(nèi)也裝有發(fā)光器件和受光器件。在正常情況下，受光器件是接收不到發(fā)光器件發(fā)出的光的，因而不產(chǎn)生光電流。在火災(zāi)發(fā)生時，當煙霧進入檢測室時，由于煙粒子的作用，使發(fā)光器件

20、發(fā)射的光產(chǎn)生漫射，這種漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實現(xiàn)了將煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ埽綔y器發(fā)出報警信號。原理示意圖如圖2。作為發(fā)光器件，目前大多采用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管，受光器件多采用半導(dǎo)體硅光電管。受光器件阻抗是隨煙霧濃度的增加而降低的，變化曲線如圖3所示。煙濃度以減光率表示，單位m，即每米內(nèi)光減少的百分數(shù)。 圖2散射光式光電感煙火災(zāi)探測器原理圖第四部分 光電感煙火災(zāi)探測器的電路模塊分析光電感煙火災(zāi)探測器的電路原理圖（圖4）所示。對該探測器的設(shè)計除了符合國際要求外，我們還要求探測器在正常監(jiān)視狀態(tài)下工作電流不大于100 a，探測器的電源為24 v直

21、流電壓，探測器的輸入阻抗為240 k，呈高阻狀態(tài)。在報警時，工作電流不大于80 ma，并等效于一個7 v左右的穩(wěn)壓管，呈低阻狀態(tài)。因此，探測器靜態(tài)功耗很小，同時也有利于區(qū)別探測器的兩種不同工作狀態(tài)，以便與座電路相匹配，實現(xiàn)頻率的遠距離傳輸. 圖4電路原理框圖4.1.1倒相電路(圖5) 按國標規(guī)定，探測器輸入24 v直流電壓。橋式倒相電路的優(yōu)點在于接入電源時不必分正負端，可以隨意接入電壓的兩根線，而輸出是有確定極性的e電壓，給施工安裝帶來很大方便。4.1.2穩(wěn)壓、限流電路(圖6) 上電后，q1、q2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，形成i4電流對c2充電。由于r1和r2阻值的選擇使i4電流較小，c2取值又較大，所

22、以b點電位緩慢上升。此時，z1處于不穩(wěn)壓狀態(tài)，i2很小。由于q2導(dǎo)通，a點電位隨b點電位上升而上升。當a點電位上升到z1管的穩(wěn)壓值附近時，z1管的動態(tài)電阻增大，i2電流突然增大。在這瞬間，i1電流基本穩(wěn)定，這樣i3電流相應(yīng)減小，q1、q2相繼截止，c2開始放電。經(jīng)過一段時間后，b點電位下降，當b點電位降到一定值時，q1、q2又重新導(dǎo)通，i3逐漸增大，i2減小，使z1管又處于不穩(wěn)壓狀態(tài)。如此周而復(fù)始，z1管間隙工作在穩(wěn)壓點附近。b點電位雖略有起伏，但還是較為穩(wěn)定。b點電壓波形見圖7。圖7b點波形圖4.1.3振蕩電路(圖8) 由npn型q3管，pnp型q4管與阻容反饋支路c3、r4構(gòu)成一個無穩(wěn)態(tài)振

23、蕩電路。當b點電位達到某一值時，通過偏置電阻r3使q3導(dǎo)通，從而在r4上建立偏置電壓，高速開關(guān)管q4迅速導(dǎo)通，c點電位升高。從c點流出i5、i6電流，i6用于驅(qū)動接收放大電路，i5則通過阻容正反饋回路c3、r4流入q3的基極，鞏固q3的導(dǎo)通。當c3充電到一定值時，將d點電位下拉，q3截止，q4也相應(yīng)截止。當b點電位又上升到某一值時，q3、q4繼續(xù)導(dǎo)通，形成一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路。c點電壓波形如圖9所示。從圖中可以看出,在3 s低電平期間，電容c2在存儲能量，只在100 s內(nèi)釋放能量，從而實現(xiàn)了探測器在正常監(jiān)視狀態(tài)下平均工作電流為100 a，呈高阻狀態(tài)。我們也曾嘗試,采用cmos時基電路7555取代

24、振蕩電路，可以得到圖9的波形。但由于該芯片本身有一定靜態(tài)功耗，另外它沒有儲存能量的功能，總工作電流為幾個ma，不附合技術(shù)條件的要求。圖9c點電壓波形圖4.1.4接收放大電路(圖10) 從圖中看出光電轉(zhuǎn)換是由紅外接收管pe完成。pe與紅外發(fā)光管led相匹配，波長均為900 nm。pe由b點供電，一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。led由f點脈沖供電，所以為間斷的。當有煙霧時，pe應(yīng)該接收到led的發(fā)光信號。對led采用脈沖供電方式，除省電外，還有抗瞬間尖峰脈沖干擾的作用。光電管pe接收到信號后送運放a1(3140)的同相端，a1在此作比較器用，a1的反相端接的r10與可調(diào)電阻r11，可以根據(jù)探測器所需的不同靈敏

25、度調(diào)節(jié)p點電位。a1輸出電壓uh直接送抗干擾電路。運放a1的電源也是由f點供給脈沖電壓，平均耗電極少，這就是為何a級電流能驅(qū)動工作電流為ma級的器件的原因所在。4.1.5抗干擾電路(圖11) a2、a3連成了計數(shù)器形式，當連續(xù)兩次收到接收放大 電路輸出的正脈沖信號時，q2輸出一個確定的火災(zāi)信號，否則認為是干擾而不處理，所以，該電路對瞬時及短時易過性的干擾有較強的抑制作用。 r14、r15、c7組成了一個積分電路，在第一個正脈沖到來后，若沒有連續(xù)收到第二個正脈沖，則將計數(shù)器復(fù)位。a2、a3的電源由b點電壓供電。 4.1.6報警接口電路(圖12) 在抗干擾電路未輸出正脈沖的火警信號時，可控硅的控制

26、端為低電平，可控硅不導(dǎo)通。當正脈沖到來時，可控硅的控制端為正脈沖觸發(fā)，可控硅導(dǎo)通，z3穩(wěn)壓管開始工作，電壓e被穩(wěn)定在78 v左右，報警電流增至幾十ma，探測器呈低阻狀態(tài)，符合技術(shù)條件的要求。另外，z4、r17組成的抗干擾電路，這樣,低于火警信號電壓幅值的干擾信號就不能使可控硅觸發(fā)。4.1.7光電感煙火災(zāi)探測器總電路圖如圖13。（1）光電感煙火災(zāi)探測器的電路有其自己的特色，它解決了用a級電流動ma級器件工作的難點，在解決其它類似問題上有一定的參考價值。（2）該電路設(shè)有抗干擾措施，提高了火災(zāi)報警的可靠性。 （3）該電路采用的元器件均是市場上通用的，成本低，也適合以后電路集成之用。 4.1.8光電感

27、煙火災(zāi)探測器的電路原理：對該探測器的設(shè)計除了符合國際要求外，還要求探測器在正常監(jiān)視狀態(tài)下工作電流不大于100 a，探測器的電源為24 v直流電壓，探測器的輸入阻抗為240 k，呈高阻狀態(tài)。在報警時，工作電流不大于80 ma，并等效于一個7 v左右的穩(wěn)壓管，呈低阻狀態(tài)。因此，探測器靜態(tài)功耗很小，同時也有利于區(qū)別探測器的兩種不同工作狀態(tài)，以便與座電路相匹配，實現(xiàn)頻率的遠距離傳輸.倒相電路探測器輸入24 v直流電壓。橋式倒相電路的優(yōu)點在于接入電源時不必分正負端，可以隨意接入電壓的兩根線，而輸出是有確定極性的e電壓，給施工安裝帶來很大方便。穩(wěn)壓、限流電路上電后，q1、q2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，形成i4電流對

28、c2充電。由于r1和r2阻值的選擇使i4電流較小，c2取值又較大，所以b點電位緩慢上升。此時，z1處于不穩(wěn)壓狀態(tài)，i2很小。由于q2導(dǎo)通，a點電位隨b點電位上升而上升。當a點電位上升到z1管的穩(wěn)壓值附近時，z1管的動態(tài)電阻增大，i2電流突然增大。在這瞬間，i1電流基本穩(wěn)定，這樣i3電流相應(yīng)減小，q1、q2相繼截止，c2開始放電。經(jīng)過一段時間后，b點電位下降，當b點電位降到一定值時，q1、q2又重新導(dǎo)通，i3逐漸增大，i2減小，使z1管又處于不穩(wěn)壓狀態(tài)。如此周而復(fù)始，z1管間隙工作在穩(wěn)壓點附近。b點電位雖略有起伏，但還是較為穩(wěn)定。振蕩電路由npn型q3管，pnp型q4管與阻容反饋支路c3、r4構(gòu)

29、成一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路。當b點電位達到某一值時，通過偏置電阻r3使q3導(dǎo)通，從而在r4上建立偏置電壓，高速開關(guān)管q4迅速導(dǎo)通，c點電位升高。從c點流出i5、i6電流，i6用于驅(qū)動接收放大電路，i5則通過阻容正反饋回路c3、r4流入q3的基極，鞏固q3的導(dǎo)通。當c3充電到一定值時，將d點電位下拉，q3截止，q4也相應(yīng)截止。當b點電位又上升到某一值時，q3、q4繼續(xù)導(dǎo)通，形成一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路。c點電壓波形如圖9所示。從圖中可以看出,在3 s低電平期間，電容c2在存儲能量，只在100 s內(nèi)釋放能量，從而實現(xiàn)了探測器在正常監(jiān)視狀態(tài)下平均工作電流為100 a，呈高阻狀態(tài)。我們也曾嘗試,采用cmos時基電

30、路7555取代振蕩電路，可以得到波形。但由于該芯片本身有一定靜態(tài)功耗，另外它沒有儲存能量的功能，總工作電流為幾個ma，不附合技術(shù)條件的要求。接收放大電路從圖中看出光電轉(zhuǎn)換是由紅外接收管pe完成。pe與紅外發(fā)光管led相匹配，波長均為900 nm。pe由b點供電，一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。led由f點脈沖供電，所以為間斷的。當有煙霧時，pe應(yīng)該接收到led的發(fā)光信號。對led采用脈沖供電方式，除省電外，還有抗瞬間尖峰脈沖干擾的作用。光電管pe接收到信號后送運放a1(3140)的同相端，a1在此作比較器用，a1的反相端接的r10與可調(diào)電阻r11，可以根據(jù)探測器所需的不同靈敏度調(diào)節(jié)p點電位。a1輸出電壓uh

31、直接送抗干擾電路。運放a1的電源也是由f點供給脈沖電壓，平均耗電極少，這就是為何a級電流能驅(qū)動工作電流為ma級的器件的原因所在?？垢蓴_電路a2、a3連成了計數(shù)器形式，當連續(xù)兩次收到接收放大 電路輸出的正脈沖信號時，q2輸出一個確定的火災(zāi)信號，否則認為是干擾而不處理，所以，該電路對瞬時及短時易過性的干擾有較強的抑制作用。r14、r15、c7組成了一個積分電路，在第一個正脈沖到來后，若沒有連續(xù)收到第二個正脈沖，則將計數(shù)器復(fù)位。a2、a3的電源由b點電壓供電。報警接口電路在抗干擾電路未輸出正脈沖的火警信號時，可控硅的控制端為低電平，可控硅不導(dǎo)通。當正脈沖到來時，可控硅的控制端為正脈沖觸發(fā)，可控硅導(dǎo)通

32、，z3穩(wěn)壓管開始工作，電壓e被穩(wěn)定在78 v左右，報警電流增至幾十ma，探測器呈低阻狀態(tài)，符合技術(shù)條件的要求。另外，z4、r17組成的抗干擾電路，這樣,低于火警信號電壓幅值的干擾信號就不能使可控硅觸發(fā)。結(jié) 論在周老師的辛勤指導(dǎo)下，經(jīng)過幾個月的努力，我終于完成了智能化感煙式火災(zāi)探測器設(shè)計任務(wù)。首先我通過對傳感器的認識，通過傳感器進一步了解火災(zāi)探測器，根據(jù)火災(zāi)探測器的不同又可以把火災(zāi)探測器分為好多種。進一步的了解了整個感煙式火災(zāi)報警器的制作過程，從而豐富了我對這方面的知識，并把書面知識和和報警器的制作進行了一次有機且印象深刻的結(jié)合，提高了查閱各種資料及處理某些問題的能力也增強了我的動手能力。通過對智能化感煙式火災(zāi)探測器設(shè)計，加深了對報警器的認識，自動裝置等課程全面的了解和認識，受益匪淺。致 謝 時間很短，畢業(yè)設(shè)計完成的比較倉促，但是從中體會到了很多心得。1、培養(yǎng)嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。在實際操作中，看錯一個數(shù)據(jù)，弄錯一個符號，都會造成難以彌補的損失，最終受害的是用戶。學(xué)生時代通過學(xué)習(xí)養(yǎng)成科學(xué)嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)，實則是為自己將來的事業(yè)鋪設(shè)平坦之途。我們也曾看到，在學(xué)習(xí)上粗枝大葉，要求甚低，該嚴的不嚴，該準的不準，是比較普遍的，實在令人嘆息。2、培養(yǎng)實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度。一切從實