光电感烟火灾探测器的电路设计.docx

光电癌烟火灾探嗣器的电路设计吕俊芳潘军阵巍北京航空航天大学302教研室摘要本文详细介绍了光电感烟火灾探测器电路的各部分工作原理和设计要点该电路 具有用微安级电流驱动毫安级器件工作的特点，有抗干扰电路在很大程度上提高了火灾报 警的可靠性。因此具有一定的理论水平及根大的实用价值关键词光电摩烟火灾搽铡器电路设计一、前言火灾的探测是以物质燃烧过程中产生的各种现象为依据，实现早期发现火灾为前提感 烟式火灾探测是目前世界上应用最普遍，数量鼍多的探测嚣据了解，感烟式火灾探测器可 以探测70以上的火灾感烟式火灾探测器又可分为离子感烟式和光电感烟式两种从发展 趋势来看光电感烟式已越来越受到用户的欢迎，它已广髭用图书馆，档案资料馆及商屡的 民用建筑上，同时也用于航空、航天飞行与空间站上。本文对光电感烟式火灾探测器进行了 分析，重点介绍该撩灞器的电路设计二、光电感烟火灾搽测器的工作原理 光电感烟火灾探测器分为减光式和散射光式，分述如下：1藏光式光电感烟火灾探测器该探测器的检测室内装有发光器件及受光器件在正常情况下，璺光器件接受到发光器 件发出的一定光量：而在火灾时，探铡器的检测室内进入了大量烟鼻，发光器件的发射光受 到烟雾的连挡，使受光器件接受的光量减少，光电流降低，探测器发出报警信号。原理示意 图见霉i，目前这形式探测嚣应用较少。”；一 娄图i减光式光电感烟火灾探测器原理图2散射光式光电感烟火灾探测器 该探测器的检测室内也装有发光器件和受光器件。在正常情况下，受光器件是接受不到发光器件发出的光的，因而不产生光电流在火灾发生时，当烟雾进入检测室时，由于烟粒 子的作用使发光器件发射的光产生漫射这种漫射光被受光器件接收使受光器件的阻抗发生变化产生光电流，从而实现了将烟雾信号转变为电信号的功能，探铡器发出报警信号， 原理示意图如图262厂卜卜卜卜厂域图4电路原理框图 对该探测嚣的设计除了符合国标要求外，我们还要求探测器在正常监视状态下工作电流不大于100ua探涓嚣的电源为24v直流电压，探测嚣的输入阻抗为240kq，呈高阻状态在报警时在报警时，工作电流不大于80ma，并等效于一个7v左右的稳压管呈低阻状态因 此探涮器静态功耗很小，同时也有利于区别探涮器的两种不同工作状态，以便与底座匹配实 现频率的远距离传输1倒相电路(圈5)按墨际规定探潮嚣输24v直流电压，矫式倒相电路的优点在于接入电源时不必分正负端，可以随意接电匝的两根线，而输出是有确定性的+e电压，给虹中安装带来很大方便2稳压、限漉电路(图6) 上电后。q。、q均处于导通状态，形成h电流对q充电由于r，和r2阻值的选择使k电流较小，岛取值又较大。所以b点电位缓慢上升此时z。处于不稳压状态，12很小。由于q2导通。a点电位随b点电位上升而上升当a点电位上升到zl管的稳压值附近时，z，管的 动态电阻增大，j2电流突然增大在这辫问，1 r电流基本稳定，这样l，电流相应减小。q。、皂相继截止，已开始放电经过一段时间后，b点电位下降，当b点电位降到一定值时，q。、q2 又重新导通b逐渐增大，k减小使z。管又处于不稳压状态如此周而复始，z。管间隙工作在稳压点附近b点电位虽略有起伏，但还是较为稳定b 点电压波形见圈7-a3振藉电路(田8)由npn型g管，pnp型q管与阻容反馈支路c3、k构成一个无稳态振荡电路当b点毒 电位达到某值时，通过偏置电阻鹄使q导通在r上建立偏置电压，高速开关管q迅速 导通，c点电位升高从c点流出k、l电流k用于驱动接收放大电路，i，则通过阻容正反 馈回略c，、r流入如的基极巩固q；的导通。当c，充电到一定值时，将d点电位下拉，q藏止，q也相应截止当b点电位又上升到 某一值时岛，qi继续导通，形成一十无稳态振荡电路。c点电压波形如图7-b所示从圈中可以看出在3秒低电平期间，电窖c：在存储能量，只在100m内释放能量，从而 实现了探测嚣在正常监视状态下平均工作电流为l加ua，里高阻状态我们也曾尝试采用cmo$时萋电路7555取代振荡电鐾苦，可12i得到国7-b的波形但由于 该芯片本身有一定静态功耗，另外它没有储存能量的功能，总工作电流为几个rrla，不符合技 术条件的要求4接收放大电路(圉9) 从图中看出光电转换是由红外接收管pe完成pe与红外发光管led相匹配。波长均为900m。pe由b点供电。一直处于导通状态led由f点脉冲供电，所以为闻断的。当有馏雾时，pe应该接收劐led的发光信号对led采用脉冲供电方式，除省电外还有抗瞬问 尖峰脉冲干扰的作用。光电管pe接收到信号后送运放ai(3410)的周相端，a在此作比较器用，a。的反相端 绥的rm与可调电阻r可以根据探测嚣所需的不同灵敏度调节p点电位a。输出电压uh直 接送抗干扰电路运放a。的电源也是由f点供给脉冲电压平均耗电授少，这就是为何镀安簟图9接收放大电路5抗干扰电路(圜10)毒a：、a，连成了计数器形式，当连续两次接收到放太电路输出的正脉冲信号时，q输出一 个确定的火灾信号，否则认为是干扰而不处理所啦该电路对瞬时及短时易过性的干扰有较较强的抑制作用r r拊岛组成了一个积分电路在第一个正脉冲到来后，若没有连续收到第二个正 脉冲则将计数器复位。a：、a，的电源由b点电压供电。 6报警接口电路(圈11)在抗干扰电路未输出正脉冲的火警信号时，可控硅的控制端为低电平可控硅不导通 当正脉冲到来时，可控硅的控制端为正脉冲触发，可控硅导通。z，稳压管开始工作电压e 被稳定在7-8伏左右，报警电流增至几十毫安，探测器呈低阻状态，附合技术条件的要求。另外，z、r，组成的抗干扰电路这样低于火警信号电压幅值的干扰信号就不能使可控硅触发。豆坤舟j图10抗干扰电路圈j1报警接口电路光电感烟火灾搽测器总电路图如癌12。羹t图12总电路图三、结论 1光电感烟火灾探测器的电路有其自己的特色，它解决了用ua级电流驱动ml级器件工作的难点，在解决其它类似问题上有一定的参考价值 2该电路设有