光敏传感器 烟雾传感器

1、目录 TOC o 1-5 h z 封面1任务书.2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要4 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 第一章设计方案论证4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1设计的应用意义41.2方案的构思和论证5 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.3总体设计方案框图及分析5 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第二章硬件电路设计62

2、.1系统的组成62.2火灾探测器6 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2.3单元电路设计与原理分析72.3.1感烟式火灾报警电路及工作原理72.3.2感温式火灾报警电路及工作原理9第三章设计总结10 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 参考文献11摘要本论文主要对火灾报警模块深入研究，选用烟雾传感器、温度传感器等多个 传感器作为敏感元件，结合信息融合技术，全面阐述了研制火灾报警控制器硬件 部分和软件部分的方法。采用protel99绘制电路图并在实验室进行实物制作， 证明整个系统电路设计合理，性能安

3、全可靠。本设计使用了多种火灾探测器，对 设计出完整的火灾报警系统提供了必要的帮助关键词：火灾报警系统；烟雾传感器；温度传感器；电路设计第一章设计方案论证1.1设计的应用意义火灾报警系统是各行各业必需的一种安全系统，可靠的监测是该系统的重要 环节。现代化的建筑规模大、标准高、人员密集、设备众多、对防火要求极高。随 着我国经济建设的发展，各种高层建筑、大中型商业建筑、厂房不断涌现，对防 火报警系统提出了更严格的要求。为了早发现和通报火灾，防止和减少火灾危害， 有效保护人身财产安全，保卫社会主义现代化建设，在现代化的工业民用建筑、 宾馆、图书馆、办公楼、科研和商业部门等，火灾自动报警系统已成为必不可

4、少 的设施。电气工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全而 且也直接关系到各种消防设施能否直接发挥作用。因此，火灾报警系统的设计及 设备选型显得更为重要。随着我国经济的高速发展，人民生活水平大幅度提高，现代建筑不断增多， 随之火灾隐患亦随之增加，各种生产、办公以及居住场所火灾大增，塑料制品和 双层玻璃的大量应用，使火场的外部救援困难重重。火灾一旦发生，将对人的生 命财产造成极大的危害。现代建筑具有智能化的时代特征，火灾自动报警系统探 测火灾隐患，肩负安全防范重任，在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作 用。因此，设计简单实用的火灾报警控制系统有着防止和减少火灾危害、保护人 身

5、安全和财产安全的重要意义。在人们的生产过程中或日常生活中，火灾也时有发生，它会给人们带来巨大 的灾害和损失。因此，正确采取预防火灾的手段是人类与火灾做斗争的重要课题， 本设计将对火灾的探测与报警模块进行介绍。火灾自动报警器能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理 量，通过感烟、感温和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器， 及时发出报警信号并确定火灾发生的部位，提醒人们及时采取措施消灭火灾，减 少损失。随着科学技术的发展，火灾报警系统也在不断的更新，目前火灾报警系统有 智能型、全总线型和综合型等，这些系统能够对整个火灾自动报警进行检测。但 是目前在实际工程中传统型的区域报

6、警系统、集中报警系统、和控制中心报警系 统仍被广泛运用。安装在检测区域的探测器不断的向所监测的现场发出巡检信号， 监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器接收到的信号 与内存的正常定值进行比较，判断火灾是否发生。当火灾发生时，发出声光报警， 及时提醒人们疏散和采取灭火措施。1.3总体设计方案框图及分析本系统的总体框图如图1所示，现对该图进行简要说明:传感器模块信号处理模报警模块图1系统总体框图本框图由传感器模块、信号处理和报警模块三大部分组。各个组成部分有着 不同的功能，成传感器模块主要由温度探测器和烟雾探测器组成，主要负责采集 周围环境信息；信号处理部分将传感器的输出信号进

7、行加工处理，再传给中央控 制单元；中央控制单元接收并处理，输出报警信号；报警模块接收到信号发出警 报，及时提醒人们火灾的发生；通信模块接收到中央控制单元传过来的信号，自 动将火灾发生情况传输出去。第2章硬件电路设计火灾烟雾报警系统的基本功能是通过监测周围环境的烟雾浓度和其他灾情信 号而进行火灾报警，呼吁人们及时采取有效措施消灭火源，减少损失。火灾报警系统是建筑防火综合监控系统，由火灾报警系统和消防控制系统组 成。在实际工程应用中，系统的组成是多种多样的，设备的多少、设备的种类都 有很大的差别。但是，决定系统特征的是火灾自动报警系统和联动消防控制系统 的实施方式。火灾自动报警系统一般由探测器、信

8、号电路和自动报警装置三部分 组成。火灾自动报警系统是触发器件、火灾报警装置以及具有其他辅助功能的装置 组成的系统，是人们为了早期发现并通报火灾以便及时采取有效措施，控制和扑 灭火灾而设置在建筑中或其他场所的一种自动消防设施，是人们对战火灾的有力 工具。此外，火灾自动报警系统的设计，必须遵循国家有关方针、政策、规范和公 安消防部门的有关法规，针对保护对象的特点，做到安全可靠、技术先进、经济 合理、使用方便。2.2火灾探测器火灾探测器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，称为火灾自动报警系统的“感觉器官”。它能对火灾参数（如烟雾、 温度、气体浓度等）响应，并自动产生

9、火灾报警信号或向控制和指示设备发出信 号的装置。它是火灾自动报警系统中的关键元件，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，因此对火灾探测器的选择和布置应该严格按 照规范进行。火灾探测与报警时火灾监控系统的基础和核心，主要实现火灾参数的检测和数据 处理，为消防控制系统提供相关的输入信号，燃烧伴随有烟、光、热的现象，高 温、高热、强光、强辐射等便成为火灾的基本特征。火灾探测器就是基于以上基 本特征，获取火灾发生出去的信息，把这种信息转化为电信号进行处理，目前火 灾探测器主要有感烟式、感温式和感光式三大类，分别基于火灾的温度、产生的 烟气、火焰光谱特征。为了提高报警准确性，在此基

10、础上出现了感烟、感温和感 光相结合的复合式探测器。除此之外，近年来还出现了图像式和空气采样式火灾 探测器。图像式探测器通过摄像采集监控区域的光辐射图像，然后通过图像识别 技术判断火灾的发生，具有较强的识别和抗干扰能力。空气采样式探测器则通过 对空气粒子采集，分析特定粒径粒子的浓度来判断火灾的发生，大大提高了探测 器的灵敏度，解决了早期火灾预报困难的问题，为大家的生命和财产安全做出了 保证。对火灾的探测是以物质在燃烧过程中产生的各种物理和化学现象为依据的，并以 早期发现火灾为前提。因为火灾的早期发现，是充分发挥措施、减少火灾损失、 保护生命财产安全的重要条件。火灾探测的方法从原理上可分为：温度探

11、测法、火焰探测法及可燃气体检测法。 目前使用得较多的火灾探测器有感温式、感烟式、感光式、可燃气体探测式等类 型，而在每种类型中又可分为不同的形式。在实际使用时，可根据不同的防火场 所去选择合适的方法，以发挥火灾探测器的效能，有效地探测火灾，从而实现早 发现早报警的目的。火灾报警控制器的种类繁多，根据不同的方法可分为不同的类别：火灾报警控制器按监控区域分可分为区域型和集中型和控制中心报警 系统。区域报警控制器是负责对一个报警区域进行火灾监测的自动工作装置。 一个报警区域包括很多个探测区域（或称探测部位）。一个探测区域可有一个 或几个探测器进行火灾监测，同一个探测区域的若干个探测器是互相并联的，

12、共同占用一个部位编号，同一个探测区域允许并联的探测器数量视产品型号 不同而有所不同，少则五、六个，多则二三十个。根据火灾报警控制器的工作原理不同可分为感烟式火灾报警控制器、 感光式火灾报警控制器和感温式火灾报警控制器。他们分别是通过对被监测 场所的烟雾浓度、光辐射、温度变化等因素的监视而进行工作的。2.3单元电路设计与原理分析2.3.1感烟式火灾报警电路及工作原理火灾发展过程大致可分为初期阶段、发展阶段和衰减阶段，感烟火灾探测器 的功能在于：在初燃生烟阶段，能自动接收到信号并传送给处理单元，最终发出 报警信号，以期将火扑灭在未成灾害之前。根据结构不同，感烟探测器可分为离 子感烟探测器和光电感烟

13、探测器。离子感烟式火灾探测器工作原理：采用空气离化火灾探测方法构成和工作的， 他是利用放射形同位素释放的高能量a射线将局部空间的空气电离产生正、负离 子，在外加电压的作用下形成离子电流，当火灾产生的烟雾及燃烧产物即烟雾气 溶胶进入电力空间（一般称为电离室）时，比表面积较大的烟雾粒子将吸附其中 的带电离子，产生离子电流变化，经电子线路加以检测，从而获得与烟浓度有直 接关系的电信号，用于火灾确认和报警。光电感烟火灾探测器的工作原理是一 感光电极处于激光照射下发生电信号，当火灾烟雾遮蔽激光时，电极失电， 发出报警信号。光电感烟探测器工作原理：点型光电感烟探测器的红外发光元件与光敏元件（光子接收元件）

14、在其探测室内的设置通常是偏置设计。二者之间的 距离般在20-25mm .在正常无烟的监视状态下，敏元件接收不到任何光， 包括红外发光元件发出的光。在烟粒子进入探测室内时.红外发光元件发出 的光则被烟粒子散射或反射到光敏元件上，并在收到充足光信号时，便发出 火灾报警，这种火灾探测方法通常被称做烟散射光法。点型光电感烟探铡器 通常不采用烟减光原理工作.因为无烟和火灾情况之间的典型差别仅有0.09% 变化这种小的变化会使探测器极易受到外部环境的不利影响。由于在办公楼中相对比较干燥，没有大量的粉尘和水雾干扰而且没有 腐蚀气体的侵蚀，故选用离子感烟式探测器即烟雾浓度检测传感器更为合理。 本次选用的是烟雾

15、浓度检测传感器MS5100如图4所示，它有四个脚，两个 脚是接电源给传感器加热，另外两个脚接稳定电压。图4烟雾浓度检测传感器MS5100简易烟雾报警电路图如图4所示:图2感烟式火灾报警电路这是一个简易的烟雾火灾报警电路，其工作原理基于烟雾传感器的感烟特性。 电源部分采用变压器T降压、VD1和VD2整流器、C1滤波以及VD3稳流，获得 10V直流电压供传感器使用。实物图如图5所示：图3感烟式火灾报警电路实物图2.3.2感温式火灾报警电路设计火灾时物质的燃烧产生大量的热量，使周围温度发生变化。感 温式火灾探测器是对警戒范围中某一点或某一线路周围温度变化 时响应的火灾探测器。它是将温度的变化转换为电

16、信号以达到报警 目的。感温式火灾探测器可以根据其作用原理分为三大类：定温式火灾探测器、 差温式火灾探测器、差定温式火灾探测器。定温式火灾探测器定温式火灾探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升超过某个定值时启 动报警的火灾探测器。他有点型和线型两种结构形式。目前常用的定温式火灾探测器有双金属、易熔合金和热敏电阻几种形式。差温式火灾探测器差温式火灾探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升速率超过某个规定 值时启动报警的火灾探测器。他有点型和线型良种结构。消防工程中常用的差温式火灾探测器多是点型结构，差温元件多采用空气膜 盒和热敏电阻。差定温式火灾探测器差定温式火灾探测器结合了定温式和差温式两种感

17、温作用原理并将两种探 测器结构结合在一起。在消防工程中，常见的差定温式火灾探测器是将定温式、 差温式两种感温火灾探测器组装结合在一起，兼有两者的功能，若其中某一功能 失效，则另一种功能仍然起作用。因此，大大提高了火灾监测的可靠性。差定温式火灾探测器根据其工作原理，还可以分为机械式和电子式两种。电 子式差定温火灾探测器在当前火灾探测报警及消防联动控制系统中用的比较普 遍。他的定温探测和差温探测两部分都是由半导体电子电路来实现的。由于在办公楼中正常情况下温度相对比较稳定，平时不会有大幅的波动，故 在此次设计中选用，定温式火灾探测器作为敏感元件。由此设计出的报警电路图 如图5所示：感温式火灾报警器的电路图如图4所示，使它设定在60r左右然后置于需 要监视的地方。当被监视场地的温度低于设定温度时，A、B端之间呈开路状态， VT1因基极为低电位为截止，继电器K1不工作，电铃B无报警声发出。当被监 测场所发生火灾时，周围坏境温度升高。当温度达到设定温度时，A、B之间呈 导通状态，VT1也导通，继电器K1工作，电铃B发出报警声。图4感温式报警器电路图参考文献GB50045-9