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烟雾报警器原理与分类-这里教您如何设计制作烟雾报警器-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2019-01-04 

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烟雾报警器

烟雾报警器,别称火灾烟雾报警器、烟雾传感器、烟雾感应器等。由总线供电,总线上可以连接有多个,与火灾报警控制器联网、通讯组成一个报警系统,报警时现场无声音,主机有声光提示,这类感烟报警装置一般称之为感烟探测器。感烟探测器分带地址编码的、不带地址编码的。


产品分类

烟雾报警器从使用的传感器可分为离子烟雾报警器和光电烟雾报警器等。


1、离子烟雾

离子烟雾报警器有一个电离室,离子室所用放射元素--镅241(Am241),强度约0.8微居里左右,正常状态下处于电场的平衡状态,当有烟尘进入电离室会破坏这种平衡关系,报警电路检测到浓度超过设定的阈值时会发出报警。

烟雾报警器


2、光电烟雾

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫,安装有红外对管,无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光,当烟尘进入光学迷宫时,通过折射、反射,接收管接收到红外光,智能报警电路判断是否超过阈值,如果超过发出警报。

烟雾报警器


烟雾报警器工作原理

从内在原理来说,烟雾报警器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的,烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感,它是一种技术先进,工作稳定可靠的传感器,被广泛运用到各种消防报警系统中,性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。


它在内外电离室里面有放射源镅241,电离产生的正、负离子,在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下,内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动,电流,电压就会有所改变,破坏了内外电离室之间的平衡,于是无线发射器发出无线报警信号,通知远方的接收主机,将报警信息传递出去。


烟雾报警器设计思路


一. 设计要求

1. 实现对烟雾的检测,空气正常时显示绿灯;有烟雾时亮红灯,并实现蜂鸣器报警。

2. USB 5V输出供电,另一路DC (7V-24V) 输入,5V输出供电。


二. 功能实现

1.DC供电

烟雾报警器


在这里选择的DC12V供电,查看了参考资料,78M05输入电压7V-24V,输出5V 0.5A。输入输出电压相差不得小于2V,一般在5V左右。C8选用电解电容用于储能和过滤低频。C9 C10用于过滤高频信号。


2.空气传感器

烟雾报警器


空气传感器2脚5脚为加热电压为传感器提供特定的温度。1.3和4.6脚为测试电压,将传感器内部电导变化通过负载RL输出电压变化。主要是根据内部电导率感应烟雾浓度而产生不同的电阻值,与电阻RL分压。浓度越高,RL分压越大,从而与浓度设定值进行比较。在此可以通过红灯绿灯分别亮时,测试RL的电压值,从而可以设置不同的烟雾浓度参考点。


3. 比较电路

烟雾报警器

R4与R5将5V进行分压,产生3V参考电压与采样到的不同浓度的电压值进行比较。R4 R5选择几十K与整个设计的功耗有关,这一路流过的电流0.1mA已足够小了。Lm339比较器是OC输出,需要接上拉电阻。当采样电压5脚电压高于参考电压4脚,则比较器输出高电平,红色LED被点亮,LED压降在2-3V,此时流过红色发光二极管的电流为0.75mA左右。另一路中三极管Q2饱和导通,绿色发光二极管被短路。2K电阻R15已被反复提到过,用于基极下拉,和管子内部极间电容快速放电,使管子迅速截止,同时提高基极门限电压必须大于1.4V。当比较器输出高电平时,Ib=(5-0.7)V/3K=1.43mA,三极管完全导通。当比较器输出低电平时,红色发光二极管截止,三极管截止,绿色发光二极管流过电流I=(5-2)V/2K=1.5mA,被点亮。


4. 三角波的产生

烟雾报警器


当Va输出高电平时,此时LM339的7脚高于6脚,VA通过R11 R10 对C7充电,此时门限电压为Vh1=Va*20/【(10+10)//20+20】=3.33V

烟雾报警器


随着C7的充电,LM339的6脚电压逐渐升高,当达到3.33V时,比较器输出低电平。电容通过R10对地放电。此时门限电压为Va*(20//10)/[20+(20//10)]=1.25V

烟雾报警器


当6脚电压达到1.25V时,比较器输出高电平,如此循环形成三角波。此图根据R10 R11的数值充放电斜率基本相当。

烟雾报警器


5. PWM的产生

烟雾报警器


三角波进入LM339的9脚,与8脚的2V基准电压进行比较,此比较器是单电源供电,为低时即是0V,上图为产生的PWM波。调整基准电压即可脉冲宽度,使蜂鸣器长鸣或短鸣。


6. 蜂鸣器工作

蜂鸣器分为有源和无源蜂鸣器,此设计为有源蜂鸣器,只要加5V直流电压,Q3就能完全导通,三极管集电极为0.3V,此时蜂鸣器就可以叫了。

烟雾报警器


7. 下图展示一下成果

烟雾报警器

烟雾报警器组成

烟雾报警器是由两部分组成:一是用于检测烟雾的感应传感器,二是声音非常响亮的电子扬声器,一旦发生危险可以及时警醒人们。烟雾报警器利用放射源镅电离产生的正、负离子,在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下,内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动,电流,电压就会有所改变,破坏了内外电离室之间的平衡,于是无线发射器发出无线报警信号,通知远方的接收主机,将报警信息传递出去。


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