煙霧報(bào)警器電路圖（一）

本報(bào)警器采用半導(dǎo)體氣敏元件作為傳感器，實(shí)現(xiàn)“氣－電”轉(zhuǎn)換，555時(shí)基電路組成觸發(fā)電路和報(bào)警音響電路；由于氣敏元件工作時(shí)要求其加熱電壓相當(dāng)穩(wěn)定，所以利用7805三端集成穩(wěn)壓器對氣敏元件加熱燈絲進(jìn)行穩(wěn)壓，使報(bào)警器能穩(wěn)定地工作在180～260V的電壓范圍內(nèi)。本電路省電且可靠性高。

工作原理

電路原理見下圖。由555時(shí)基電路組成自激多諧振蕩器，并巧妙地利用它的復(fù)位端進(jìn)行觸發(fā)。這樣可節(jié)省元件。當(dāng)氣敏器件接觸到可燃?xì)怏w時(shí)，其阻值降低，使時(shí)基電路復(fù)位端電位上升，當(dāng)它集成塊1/3工作電壓時(shí)就發(fā)出報(bào)警信號，具有靈敏度高的特點(diǎn)。

煙霧報(bào)警器電路圖（二）

煙霧報(bào)警器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，如朗鑫煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，它是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。下面將通過煙霧報(bào)警器電路圖來具體說明。

它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場的作用下各自向正負(fù)電極移動。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。煙霧報(bào)警器電路圖顯示，一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是無線發(fā)射器發(fā)出無線報(bào)警信號，通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)警信息傳遞出去。

煙霧報(bào)警器電路圖（三）

煙霧報(bào)警器由紅外發(fā)光管、光敏三極管構(gòu)成的串聯(lián)反饋感光電路，半導(dǎo)體管開關(guān)電路及集成報(bào)警電路等組成，如圖8所示。當(dāng)被監(jiān)視的環(huán)境潔凈無煙霧時(shí)，紅外發(fā)光二極管VD1以預(yù)先調(diào)好的起始電流發(fā)光。該紅外光被光敏三極管VT1接收后其內(nèi)阻減小，使得VD1和VT1串聯(lián)電路中的電流增大，紅外發(fā)光二極管VD2的發(fā)光強(qiáng)度相應(yīng)增大，光敏三極管內(nèi)阻進(jìn)一步減小。如此循環(huán)便形成了強(qiáng)烈的正反饋過程，直至使串聯(lián)感光電路中的電流達(dá)到最大值，在R1上產(chǎn)生的壓降經(jīng)VD2使VT2導(dǎo)通，VT3截止，報(bào)警電路不工作。

當(dāng)被監(jiān)視的環(huán)境中煙霧急驟增加時(shí)，空氣中的透光性惡化，此時(shí)光敏三極管VT1接收到的光通量減小，其內(nèi)阻增大，串聯(lián)感光電路中的電流也隨之減小，發(fā)光二極管VD1的發(fā)光強(qiáng)度也隨之減弱。如此循環(huán)便形成了負(fù)反饋的過程，使串聯(lián)感光電路中的電流直至減小到起始電流值，R1上的電壓也降到1.2V，使VT2截止，VT3尋通，報(bào)警電路工作，發(fā)出報(bào)警信號。C1是為防止短暫煙霧的干擾而設(shè)置的。

煙霧報(bào)警器電路圖（四）

工作原理

電路通電后，當(dāng)氣敏元件QM-N5術(shù)檢測到煙霧時(shí)，其A、B兩極間的電導(dǎo)率很低，呈高阻狀態(tài)。此時(shí)，晶體管VT處于截止?fàn)顟B(tài)，使大功率電子開關(guān)集成電路TWH8778內(nèi)部的電子開關(guān)不導(dǎo)通，揚(yáng)聲器BL失電不發(fā)聲。報(bào)警器處于監(jiān)控狀態(tài)。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，且QM-N5檢測到煙霧時(shí)，其A、B兩極間的電阻值變小，VT因基極電位升高而導(dǎo)通，使TWH8778第5腳電壓高于1.6V，其內(nèi)部的電子開關(guān)導(dǎo)通，BL得電工作. 發(fā)出響亮的火警報(bào)警聲。同時(shí)，迅速給延時(shí)元件C2充電，C2兩端所充電壓能使報(bào)警器在火源熄滅后持續(xù)報(bào)警， 一直到C2兩端電壓放電完畢。

安裝與調(diào)試

由于煙霧密度較小，故本例介紹的火災(zāi)報(bào)警器應(yīng)安裝在監(jiān)控場所位置較高處。進(jìn)行調(diào)試時(shí)，先接通電源，預(yù)熱10min后，取體積分?jǐn)?shù)為1%的煙霧樣木存入塑料袋中，把出口對準(zhǔn)QM-N5探頭，邊輕輕按壓樣本袋外側(cè)，邊緩慢調(diào)節(jié)電位器P的阻值以微調(diào)靈敏度，使揚(yáng)聲器BL剛好發(fā)出告警聲。停止輸送煙霧，揚(yáng)聲器在經(jīng)過延時(shí)時(shí)間后應(yīng)停止告警。幾分鐘后再用同樣煙霧測試，檢查報(bào)然器是否能迅速動作報(bào)警。反復(fù)調(diào)節(jié)兒次，提高報(bào)警器的靈放度，使其可靠地工作。調(diào)試完畢后，將RP軸柄上的緊固螺釘擰緊即可。

煙霧報(bào)警器電路圖（五）

本電路采用通用的雙時(shí)基集成電路ICM7556，低電流、低功耗，電源電壓適應(yīng)范圍寬。

模塊電路

1．振蕩電路：集成電路的14腳和7腳分別接電源的正，負(fù)極。集成電路的l、2、4、5、6腳內(nèi)電路以及電阻R1、R2、二極管VD1和電容C1構(gòu)成多諧振蕩電路，用以間歇驅(qū)動光電感煙式傳感器的紅外發(fā)射管。

2．光電感煙式傳感器：由一只紅外發(fā)射管、一只紅外接收管和煙室組成。在正常狀態(tài)下，紅外接收管不能接收到紅外發(fā)射管發(fā)射的光信號。在煙霧進(jìn)入煙室后，由于煙粒子的“漫反射”作用，紅外接收管就會接收到紅外發(fā)射管發(fā)射的光信號并產(chǎn)生光電流，實(shí)現(xiàn)由煙霧信號到電信號的轉(zhuǎn)變。

3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：集成電路的8、9、11、12、13腳內(nèi)電路電阻R6、R7、R8以及電位器RP、三極管VT1，光電感煙式傳感器的紅外接收管和電容C3構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其中三極管VT1與光電感煙式傳感器的紅外接收管及電阻R6、R7構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)電路。集成電路的11腳為控制電壓輸入端，外接電位器RP可以給11腳提供電壓Vco，使其略低于8腳電壓的2倍，以兼顧到靈敏度并避免誤觸發(fā)。

電容C2和電阻R3在電源接通的瞬間使集成電路10腳保持低電平，避免通電時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)警現(xiàn)象，斷電后電容C2通過二極管VD2迅速放電。

4．聲、光報(bào)警電路：電阻R5、三極管VT2、發(fā)光二極管LED、音樂片和揚(yáng)聲器構(gòu)成報(bào)警電路。

工作原理：

由于驅(qū)動紅外發(fā)射管的是振蕩電路，很小的占空比使得流過紅外發(fā)射管的平均電流也很小。當(dāng)一定濃度的煙霧進(jìn)入煙室時(shí)，間歇發(fā)射的紅外線經(jīng)過煙霧顆粒的漫反射照射到紅外接收管，被紅外接收管轉(zhuǎn)換成光電流后又被三極管VT1放大，如果出現(xiàn)集成電路8腳電壓瞬間低手1／2Vco，9腳就會反轉(zhuǎn)為高電平，報(bào)警電路立即發(fā)出報(bào)警聲，直至煙霧消失后再延續(xù)一段時(shí)間才能恢復(fù)正常。

煙霧報(bào)警器電路圖（六）

煙霧傳感器選擇

MQ-2煙霧傳感器有6個(gè)引腳，其中中間的2個(gè)為電阻絲，剩下的4個(gè)引腳分別為2個(gè)輸入引腳和兩個(gè)輸出引腳。其中中間的兩個(gè)引腳為信號輸出端，其輸出為模擬電壓量，范圍為0～1V。其連接方式如圖2所示。

圖2

MQ-2煙霧傳感器有6個(gè)引腳，其中中間的2個(gè)為電阻絲，剩下的4個(gè)引腳分別為2個(gè)輸入引腳和兩個(gè)輸出引腳。其中中間的兩個(gè)引腳為信號輸出端，其輸出為模擬電壓量，范圍為0～1V。其連接方式如圖2所示。

煙霧信號放大電路設(shè)計(jì)

傳感器輸出信號一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對輸入信號的要求。

本系統(tǒng)采用的煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個(gè)參考電阻，再經(jīng)過一個(gè)同相比例放大電路即可發(fā)送給ADC采集。信號放大電路如圖3所示。

圖3  煙霧信號放大電路

模數(shù)轉(zhuǎn)換及與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)

放大后的信號經(jīng)過地址選通，從IN0口輸入ADC0809芯片，初始化芯片后，給START端一個(gè)不少于100nm的正脈沖開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，EOC端發(fā)出一個(gè)完成信號（高電平），數(shù)據(jù)通過鎖存器送給單片機(jī)P0口。ADC0809與單片機(jī)接口電路如圖4所示。

圖4  ADC0809與單片機(jī)接口電路

聲光報(bào)警電路

煙霧濃度處于正常值時(shí)，P2．6口置于高電平，當(dāng)煙霧濃度達(dá)到或超出警戒值時(shí)該口置為低電平，使晶體三極管PNP導(dǎo)通。這時(shí)聲光報(bào)警電路也就全部導(dǎo)通，開始聲光報(bào)警。其電路原理圖如圖5所示。

圖5  聲光報(bào)警電路