煙霧報警器設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 煙霧報警器 姓名： 學號： 班級：專心-專注-專業(yè)摘 要隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展和人民生活水平日益提高，火災發(fā)生的概率越來越大?；馂氖亲钇毡?、最容易威脅人民財產安全和社會發(fā)展的主要災害之一，所以，煙霧報警器裝置的安裝使用將會越來越普遍。我校師生專門為小型建筑、家庭和辦公室設計了款煙霧報警器，一個有害氣體的檢測電路，能檢測到室內或相應環(huán)境的有害氣體濃度超標現象，并進行及時報警，本設計主要包括以下幾個部分：直流電源信號采集及處理電路聲光報警電路排氣通風裝置。關鍵詞 煙霧報警器, 檢測電路，直流電源， With the high speed development of

2、 Chinas socioeconomic and the increase of Peoples living standard，more and more factors can lead to the fire disasten The probability of the fire disaster is riding highThe fire disaster is becoming one of the first hazard threatening human security of life and properties And the smoke detectors hav

3、e been installed and used more and more widely. The teachers and students in our school specially designed for small buildings, homes and offices the smoke alarm,A harmful gas detection circuit,&

4、#160;which can detect the indoor or corresponding environmentviolation, the harmful gas concentration and alarm in time,This design mainly includes the following several parts:(1)dc power supply&

5、#160;(2) signal acquisition and processing circuit (3) sound and light alarm circuit (4) exhaust ventilation device. Key words：smoke detectors，detection circuit,direct-current main1、 概述現在，煙火報警器在市場上有很多，但大都針對大中型公共場所或民用建筑公共通道的部位，而針對單

6、個家庭房間、辦公室內部的小型工作、生活區(qū)域的報警器品種少，即使有一些小型報警器，設計上采用的傳感器大都是半導體式和離子式。離子式傳感器中的電離源有輻射性，不利于綠色環(huán)保，不適合在房間和辦公室內使用；而半導體式傳感器具有監(jiān)控電流大、需要預熱，這種形式的報警器，誤報和漏報現象嚴重，警戒效果不很理想。最近，我校師生專門為小型建筑、家庭和辦公室設計了一款煙霧報警器，本電路綜合各方利弊采用了選擇變壓器、整流二極管、傳感器、電阻、電容、運算放大器、555定時器、繼電器及集成穩(wěn)壓器來設計有害氣體報警電路，筆者認為這是感煙式傳感器的發(fā)展方向。根據設計要求，性能穩(wěn)定、待機電流低的集成電路是筆者優(yōu)先考慮的元件。本

7、電路采用通用的雙時基集成電路NE555，低電流、低功耗。報警電路利用音樂片電路來實現，成本低廉，結構簡單無須調整。這款小型報警器試制成功后，在本校辦公室和住宅小區(qū)試用，其待機功耗小，安裝方便，報警靈敏度高，使用性能完全符合國家標準，達到了預期的效果。2、 工作原理 1、本設計的工作原理流程如下： 直流電源部分：為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定、可靠的直流電。 信號采集及處理電路：由氣敏傳感器及附屬電路組成。傳感器將空氣中的有害氣體濃度變化轉換為其本身阻值的變化，從而利于后面的電路處理。 聲光報警電路：在有害氣體濃度超標時，電路產生相應的紅色警告信號，同時驅動揚聲器產生音頻信號，提醒人們空氣中的有害氣體濃度

8、已超出允許范圍，應及時撤離現場；在空氣潔凈時，電路應以不同的燈光提示，表明安全。排氣通風裝置：在有害氣體濃度超標時，設計對應的電路驅動通風裝置（如排氣扇）工作，以迅速降低有害氣體濃度。 2、基本的電路方框圖圖（1） 電路方框圖 3、電路原理圖圖（2） 電路原理圖3、 模塊電路 1、直流電源 直流電源由電源變壓器、橋式整流電路、濾波器、穩(wěn)壓電路等四個組成部分組成。 橋式整流電路將正負交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。 濾波電路由電容元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。 穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網電壓或負載電流

9、發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。電源穩(wěn)壓常采用三端集成穩(wěn)壓器，本設計可以采用三端集成穩(wěn)壓器W7812和W7805，它具有體積小、可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點，而且使用靈活、價格低廉，只有三個引出端子，分別接輸入端、輸出端和公共端，基本上不需外接元件，而且內部有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，使用方便、安全。構成的電源電路圖如下：圖（3） 電源電路圖W7812電路內部實際上包括了串聯型直流穩(wěn)壓電路的各個組成部分，另外加上保護電路和啟動電路。圖形如下：圖（4） W7812電路圖2、信號采集及處理電路 信號采集電路包括氣體檢測電路及對傳感器輸出信號的處理電路。氣體檢測電路需要用氣體傳感器，將被檢測對象中含的氣

10、體的濃度變?yōu)閭鞲衅鞯碾娦盘栞敵?，以利于后面的信號處理電路進行處理。氣敏傳感器：按構成氣敏元件的材料劃分為半導體和非半導體氣敏元件兩大類，而半導體型又分為電阻型和非電阻型兩類。電阻型半導體氣敏元件是用氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物材料制作而成，利用其阻值的變化來檢測氣體的濃度。非電阻式半導體氣敏元件是根據氣體的吸附和反應，使其某些有關特性變化對氣體進行直接或間接檢測。分類如下：主要物理特性類 型 氣敏元件檢測氣體電阻型 電阻表面控制型SnO2、ZnO等的燒結體、薄膜、厚膜可燃性氣體體控制型La1-xSrCoO3、T-Fe2O3、氧化鈦 酒精、可燃性氣體、氧氣非電阻型二極管整流特性表面控制型鉑-硫化鎘

11、、鉑-氧化鈦（金屬-半導體結型二極管）氫氣、一氧化碳、酒精晶體管特性鉑柵、鈀柵M0s場效應管 氫氣、硫化氫本設計選用電阻型半導體氣敏傳感器，電阻型半導體氣敏傳感器的組成：電阻型半導體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導體（主要是金屬氧化物）表面接觸時的電導率等物性的變化來檢測氣體。電阻型半導體氣敏器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)下，當氣體接觸器件表面而被吸附時，吸附分子首先在表面自由地擴散（物理吸附），失去其運動能量，其間的一部分分子蒸發(fā)，殘留分子產生熱分解而固定吸附處（化學吸附）。這時，如果器件的功函數小于吸附分子的電子親和力，則吸附分子從器件奪取電子而變成負離子吸附。具有負離子吸附傾向的氣體有O2和NO2，

12、稱為氧化性氣體或電子接收性氣體。如果器件的功函數大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放電子，而成為正離子吸附。具有這種正離子吸附傾向的氣體有H2、CO、碳氫化合物和酒類等，稱為還原性氣體或電子供給氣體。當氧化性氣體吸附到N型半導體上，還原性氣體吸附到P型半導體上時，將使載流子減少，而使電阻增大；相反當還原性氣體吸附到N型半導體上，氧化性氣體吸附到P型半導體上時，將使載流子增多，使電阻下降?？諝庵械难醭煞执篌w上是恒定的，因而氧氣的吸附也是恒定的，氣敏器件的阻值大致保持不變。如果被測氣體流入這氣氛中，器件表面將產生吸附作用，器件的阻值將隨氣體濃度而變化，從濃度與阻值的變化關系，即可得知被測氣體

13、的濃度。3、電壓比較電路電壓比較電路用電壓比較器實現。電壓比較器是由運算放大器發(fā)展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的一種應用電路。由于比較器電路應用較為廣泛，所以開發(fā)出了專門的比較器集成電路。電壓比較器是對兩個模擬電壓比較大小。如下圖，左為電路圖，右為工作原理性能。圖（5） 比較器電路圖4、觸發(fā)電路 觸發(fā)電路就是用555組成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，由其輸入狀態(tài)改變輸出狀態(tài)，觸發(fā)后續(xù)的執(zhí)行電路。555時基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結合在同一硅片上的組合集成電路。它設計新穎，構思巧妙，因其內部含有電壓比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電電路及驅動電路等，輔以適當外圍分立元件后，被廣泛應用于單穩(wěn)態(tài)

14、電路、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器、幅度鑒別器、波形發(fā)生器、延時發(fā)生器、定時器及電壓-頻率變換電路等，用途十分廣泛。芯片引腳如下：圖（6） 555芯片引腳圖圖（7） 555原理電路圖555芯片邏輯功能表如下：腳腳 TH腳腳 OUT腳 DIS0XX0導通（0）1>2/3Vcc>1/3Vcc0導通（0）1X<1/3Vcc1截止（1）1 <2/3Vcc>1/3Vcc原態(tài)原態(tài)4、聲光報警電路 該報警電路包括光報警電路、聲音報警電路兩個報警電路，下面簡單介紹這兩個報警電路的組成部分。光報警電路部分，該電路部分由兩個發(fā)光二極管（綠、紅）及其附屬電路組成。聲音報警電路部分，該電路部

15、分由音樂集成芯片KD153、揚聲器及其附屬電路組成。具體電路如圖8所示：其中繼電器是一組觸頭開關，一個是常開觸點，一個是常閉觸點。圖（8） 光電警報器電路圖使用條件如下： 環(huán)境溫度：5585； 相對溫度：40時，達98%； 大氣壓力：達4400Pa； 振動：10500Hz，加速度達49m/s2 ； 離心加速度：達245m/s2； 工作電壓：12V； 線圈電阻：50±10%； 吸合電壓9V； 釋放電壓2V； 工作位置：任意5、排氣通風裝置 當空氣中有害氣體超標時，繼電器動作，常開觸點接通，驅動風扇工作，降低空氣中有害氣體的濃度，以確保室內人員的生命安全。當空氣中有害氣體不超標時，繼電器不動作，常閉觸點接通，排氣通風裝置不工作。電路如下：圖（9）