1、1 毕业论文文献综述 电子信息工程 烟雾报警器设计制作 摘要 ： 面对人类社会经济与技术急速发展的时代，伴随着电子、计算机、通讯和现代控制技术的快速发展，现代火灾报警控制器这一高技术产品正向着智能化，网络化发展。 本文主要讲述了传感器在火灾报警方面的运用，介绍了烟雾报警的工作原理以及传感器的种类以及未来发展的趋势。 关键词： 传感器； 火灾报警器 ；新技术 1.烟雾报警系统的组成部分简介及其相关应用 1.1 烟雾报警器行业的现状 、 发展及特点 二十多年前 ,中国的消防报警产品才刚刚起步 ，无论产品技术含量、产品系列完整性 、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领
2、中国的大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。当然目前而言，我们基本占据的是国内 市场，对外还刚启动。中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。 消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理
3、传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，象消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。 在消防报警产品的 技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产 才 刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带
4、领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场 。 1.2 火灾探测器的简介 2 它是火灾自动报警系统的传感部分，是组成各种火灾自动报警系统的重要组件，是火灾自动报警系统的“感觉器官”。它能对火灾参数（如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号， 或向控制和指示设备发射现场火灾状态信号的装置。火灾探测器是系统中的关键元件，它的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择和布置应该严格按照规范进行。 1.3 烟雾报警器的种类 烟雾报警器的种类很多，大致有如下几种： 1.离子感烟探测器。 2.光电感烟探测器。 3.感温探测器（包括定温
5、式和差温式）。 4.气体式探测器。 5.红外线式探测器。 6.紫外线式探测器。 2. 烟雾报警器的设计方法 2.1 气敏传感器驱动 555 振荡器 如图 1 所示为简易气体烟雾报警电路。该报警器由降 压整流与稳压电路、气敏传感元件和触发、报警音响电路等组成。降压整流与稳压电路由变压器 B、桥氏整流电路、集成稳压电源 7805 等组成。触发、报警音响电路由可控多谐振荡器 (555、 R2、 W2、 C4)和扬声器 Y 等组成。半导体气敏元件采用QM-25 型或 MQ211 型，其适用于煤气、天然气、汽油、醇、醚类及各种烟雾的报警，其要求加热电压稳定，故采用 7805 对灯丝电压进行稳压，且要求开
6、机预热 3 分钟。 当气敏元件 QM 接触到可燃性气体或烟雾时，其 A B 极间的电阻降低，从而使该电阻与 W1的分压上升，相应 555 脚电位上升，当 脚 的电位上升到 lV 以上时， 555起振，其振荡频率为 f=1.44 (R2+2Rw2)C4。图中所示参数对应的频率约为 0.6 8kHz。调节电位器 W2，使其频率为 1.5kHz 即可。相应 555的输出端 脚的输出信号推动扬声器 Y 发出报警声。 正常情况下，气敏元件的 A-B 极间的阻值较大，该电阻与 W1的分压减小，相应使 555 脚处于低电平， 555停振，扬声器 Y 不工作。 采用交流电供电，选用输出功率大于 5W，二次电压
7、为 9V 的电源变压器。气敏元件可采用 QM-N5气敏传感器或者 PS810型光电式传感器等通用型较强的气敏元件，适 用于天然气 、 煤气 、 液化石油气 、 一氧化碳以及醚类 、 苯类等挥发性气体及木材 、 纸张 、 棉布 、 塑料制品的燃烧烟雾进行报警。其他元件规格可按图中的标注进行选择，无特殊要求。 3 图 1.气体传感器驱动 555振荡报警式烟雾报警器 2.2 基于 MSP430 单片机的光电烟雾探测器设计 此设计方法用到的烟雾探测器是“主动”式探测器。采用特制的光学迷宫作为烟雾接收装置，内装有红外发射二极管（ IR diode）和红外接收二极管 (IR receiver) ，主控芯片
8、 MSP430F2012 定期驱 动红外发射部分发射红外线，红外接收二极管接收的电流信号经运算放大器放大后，送入主控芯片的 ADC 模块进行采样转换，当判断迷宫内出现烟雾后，主控芯片驱动高声强压电蜂鸣器发出报警声音。在工作可靠性方面，本文采用了补偿测量的方法，主控芯片 MCU 定期通过 ADC 模块循环采样检测烟雾和电池电压的变化，消除了器件老化、电压变化等因素引起的测量偏差，保证探测器工作稳定可靠。当检测到烟雾和电池电压异常时， MCU 驱动高声强压电蜂鸣器发出不同的报警信号。 本烟雾探测器的主控芯片使用美国 TI公司 14 引脚的超低功 耗 MSP430F2012 单片机；烟雾检测的电流信
9、号放大使用低成本的运算放大器 LM358，为降低功耗，采用由 PNP 和 NPN 三 极管组成的开关电路，为其提供 9V 工作电源；驱动蜂鸣器采用具有使能控制端的压电蜂鸣器驱动专用芯片 RE46C100；电池电压检测部分利用电阻将电源分压后，直接引入单片机的 ADC 模块进行采样转换；主控系统采用 9V 电池降为 3.3V 后供电，整个系统功耗低，结构简单。系统电路框图如图 2 所示。 图 2.烟雾报警器电路框图 3.总结 4 火灾自动报警系统是人们为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。火灾报警系统
10、，一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾、高温格火光。这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。区域报警器能将所在楼层之探测器发出的信号转换为声光报警，并在屏幕上显示出火灾的房间号；同时还能监视若干楼层的集中报警器（如果监视整个大楼的则设于消防控制中 心）输出信号或控制自动灭火系统。 本人的毕业设计是通过 气敏传感器驱动 555 振荡器来实现对烟雾的检测 ，通过对其的设计与制作能更好认知传感器应用的实践操作。 参考文献 1 陈连生 .可燃烟雾探测器 及其设置安装要领 J.油工程建设 ,1996,(1):23 25
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