智能火焰报警器

1、智能仓库火焰报警器智能火焰报警器第1页一、设计要求安装智能仓库安全防火报警系统是当代仓库必备安全系统，该系统含有火灾报警功效。经过综合利用所学知识设计仓库安全防火报警系统，掌握传感器应用技术，形成对控制系统设计分析能力。智能火焰报警器第2页 利用火焰传感器检测仓库光源、红外辐射线等，当以上两项发生异常时，系统认为发生了火灾，发出报警信号，直到人工消除异常，才自动停顿报警。 要求采取电路板焊接智能仓库火焰报警器，培养焊接技术，提升识别电路图和分析原理图能力，为日后设计和应用传感器产品打下坚实基础。智能火焰报警器第3页二、系统工作原理物质燃烧不但会产生烟雾和热量，同时也会产生可见或不可见光辐射。感

2、光型火灾报警系统就是经过响应火灾中产生光特征，即扩散火焰光强度和闪烁频率，来触发报警系统。依据感应敏感波长，能够将感光型火灾报警系统分为对波长较短光辐射敏感紫外报警系统和对波长较长光辐射敏感红外报警系统。智能火焰报警器第4页火焰报警控制器是火灾自动报警系统主要组成部分。在火灾自动报警系统中，火焰探测器是系统感觉器官，随时监视着周围环境中火灾情况。而火焰报警控制器是系统“躯体”和“大脑”，是系统关键，它能够供给火灾探测器稳定直流电源，监测连接各类火灾探测器有没有故障。确保火灾探测器长久、稳定、有效地工作。当火焰探测器探测到火焰情况后。接收火灾探测器发来报警，快速、正确地进行转换和数据处理，指示报

3、警详细部位和时间，同时执行对应辅助控制等很多任务。所以火灾报警控制器除了含有控制、记忆、识别和报警功效外，还含有自动检测、联动控制、打印输出、图象显示、图形显示、通信广播等功效。智能火焰报警器第5页火灾报警控制器基本工作原理如图整个电路原理图可分为火焰感应电路、人工控制电路、信号处理电路和报警电路组成。智能火焰报警器第6页本设计以红外检测传感器与其它电子技术相结合，设计出一个技术水平很好红外火焰检测报警器，用于火焰检测。当仓库出现火光时，发出报警声。电路采取4.5V直流电压供电，能够用打火机在火焰传感器上方30CM处点火模拟仓库发生火灾，信号处理系统电路将依据环境做出智能响应，发出报警声，只有

4、按下报警消除按键（轻触开关），报警声才能停顿智能火焰报警器第7页三、硬件电路设计3.1 电子元器件介绍3.1.1 元件清单智能火焰报警器第8页本电路中采取发光二极管、电阻串联组成电源指示电路。发光二极管将电能转变为光能，电阻将电能转变为热能。发光二极管，通常称为LED，内部是含有发光特征PN结。当给这个PN加正向偏置电压时，PN结导通，依靠少数载流子注入以及随即复合而辐射发光。发光二极管引脚有正负之分，普通长为正，短为负。也能够从内部看到，接触面小为正，接触面大为负。外边有切口为负，另一边就为正。3.1.2 电源指示发光二极管智能火焰报警器第9页电位器是可变电阻一个，其电阻值大小能够人为调整，

5、以满足电路需要。能够逐步地改变和它串联用电器中电流，也能够逐步地改变和它串联用电器电压，还能够起到保护用电器作用。以下列图所表示为10K电位器。 本电路使用电位器是10K可调范围,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，取得部分电压输出。电位器电阻体有两个固定端，经过手动调整转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上位置，则改变了动触点与任一个固定端之间电阻值，从而改变了电压与电流大小。3.1.3 电压取样电位器智能火焰报警器第10页蜂鸣器是一个一体化结构电子讯响器，采取直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作

6、发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，在电路中用字母组合HA表示。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路组成，当接通电源后（1.5-15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5-2.5kHZ音频信号，阻抗匹配器推进压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生音频信号电流经过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁相互作

7、用下，周期性地振动发声。蜂鸣器还可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，这里“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要通电就会发声。而无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以假如用直流电信号无法令其鸣叫，必须用1K-5K方波去驱动它才能发出不一样频率声音。有源蜂鸣器比无源蜂鸣器成本要高，因为有源蜂鸣器里面多个震荡电路。无源蜂鸣器廉价，声音频率可控，能够做出“多来米发索拉西”效果3.1.4 蜂鸣器智能火焰报警器第11页本电路设计采取电磁式5V有源蜂鸣器，因为蜂鸣器工作电流普通比较大，以致于普通TTL电压无法直接驱动，所以要利用放大电路来驱动，普通使用三极管组成驱动电路，以下列图所表示

8、：智能火焰报警器第12页火焰辐射是含有离散光谱气体辐射和伴有连续光谱固体辐射，其波长在0.1-10m或更宽范围，为了防止其它信号干扰，常利用波长300nm紫外线，或者火焰中特有波长在4.4m附近CO2辐射光谱作为探测信号。紫外线传感器只对185-260nm狭窄范围内紫外线进行响应,而对其它频谱范围光线不敏感,利用它能够对火焰中紫外线进行检测。抵达大气层下地面太阳光和非透紫材料作为玻壳电光源发出光波长均大于300nm，故火焰探测220m-280nm中紫外波段属太阳光谱盲区（日盲区）。紫外火焰探测技术，使系统避开了最强大自然光源一太阳造成复杂背景，使得在系统中信息处理负担大为减轻。所以可靠性较高，

9、加之它是光子检测伎俩，因而信噪比高，含有极微弱信号检测能力，除此之外，它还含有反应时间极快特点。与红外探测器相比，紫外探测器更为可靠，且含有高灵敏度、高输出、高响应速度和应用线路简单等特点。因而充气紫外光电管正日益广泛地应用于燃烧监控、火灾自报警、放电检测、紫外线检测、及紫外线光电控制装置中。 但对于传统紫外光电管器件，因为结构设计和制备工艺限制，其噪声和灵敏度是一个相互矛盾参数。普通而言，需将灵敏度控制在一个适当水平，过高灵敏度对器件低噪声指标是十分困难，因为灵敏度和噪声信号都是由光敏管发出，传统检测器会将两种信号同时放大。所以其灵敏度比较差,检测距离小,不能抗雷电干扰,存在一定误报率。因而

10、需要基于现有或新发展探测原理方法，与其它学科技术交叉，经过改进信号采集和处理等方法来改进系统性能。3.1.5火焰传感器智能火焰报警器第13页本电路采取火焰传感器能够检测火焰或者波长在760纳米1100纳米范围内光源，探测角度60度左右，对火焰光谱尤其灵敏，性能稳定，工作电压4.5V，火焰传感器探头工作温度为-25摄氏度到85摄氏度，在使用过程中一定要注意火焰传感器探头离火焰距离不能太近，以免造成损坏。智能火焰报警器第14页轻触开关，又叫按键开关，由嵌件、基座、弹片、按钮、盖板等组成，轻轻按下开关接通，松开即断开。本电路使用是四脚轻触开关，外型尺寸大小为6*6*7MM，在轻触开关底部我们能够看“

11、北”字图形，以下列图所表示。轻触开关是使用时轻轻点按开关按钮即可使开关接通，当松开手时开关即可断开，其内部结构是靠金属弹片受力弹动来实现通断。3.1.6 轻触开关智能火焰报警器第15页三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一个电流控制电流半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大电信号, 也用作无触点开关，俗称开关管。本电路使用是NPN型三极管8050，当把有字面向自己，引脚朝下，总左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。以下列图所表示。晶体三极管含有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小改变量来控制集电极电流较大改变量。这是三极管最基本和最主要特征。我们将Ic

12、/Ib比值称为晶体三极管电流放大倍数，用符号“”表示。3.1.7 半导体三极管智能火焰报警器第16页LM358是双运算放大器，内部包含有两个独立、高增益、内部频率赔偿双运算放大器，适合于电源电压范围很宽单电源使用，也适合用于双电源工作模式，在推荐工作条件下，电源电流与电源电压无关。它使用范围包含传感放大器、直流增益模块和其它全部可用单电源供电使用运算放大器场所。LM358封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式，引脚功效以下：3.1.8通用运算放大器LM358智能火焰报警器第17页本电路设计利用了LM358中其中一个运算放大器组成电压比较器，信号从第一运放反向输入端（2脚）和同向输入端（3脚）输

13、入，经比较后由第一运放输出端（1脚）输出。假如3脚电压大于2脚电压，则1脚输出高电平；假如3脚电压小于2脚电压，则1脚输出低电平。智能火焰报警器第18页CD4013由两个相同、相互独立数据型触发器组成。每个触发器有独立数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出。此器件可用作移位存放器，且经过将Q输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时，加在D输入端逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上高电平完成。CD4013引脚图：1D、2D：数据输入端，1CP、2CP：时钟输入端1Q、2Q：原码输出端，1 /Q、2 /Q：反码输出端，1SD、2SD：直接置位端，

14、1RD、2RD：直接复位端，VDD：电源正，VSS：地。3.1.9 双D触发器4013智能火焰报警器第19页CD4013有两个D触发器，一个D触发器有6个端子：2个输出，4个控制。4个控制分别是R、S、CP、D。1）R和S不能同时为高电平。2）当R为1、S为0时，输出Q一定为0，所以R可称为复位端。3）当S为1、R为0时，输出Q一定为1。4）当R、S均为0时，Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作，详细是Q=D，即若D为1则Q也为1，若D为0则Q也为0。智能火焰报警器第20页利用火焰传感器把火焰中红外光转换成电信号，与电路里基准电压比较后输出火焰感应信号Si送到信号处理电路。当感应到了火焰时输出高电

15、平，没有火焰时输出低电平。电路设计以下：3.2 模块电路设计3.2.1 火焰感应电路设计智能火焰报警器第21页当火焰感应电路触发了报警电路，必须经过手动控制电路产生去除信号Ci才能消除报警，电路设计以下：3.2.2 手动控制电路设计智能火焰报警器第22页信号处理电路由双D触发器组成RS触发器，主要负责处理火焰感应信号Si和手动控制电路产生去除信号Ci，并产生对应输出控制信号Ki给报警电路，电路设计以下：3.2.3 信号处理电路设计智能火焰报警器第23页当信号处理电路输出Ki为高电平时，驱动报警电路工作，蜂鸣器发声，电路设计以下：3.2.4 报警电路设计智能火焰报警器第24页3.3 整体电路设计

16、3.3.1 电路原理图智能火焰报警器第25页由R1和LED1组成了电源指示电路，当接通5V直流电压时，发光二极管LED被点亮，电路进入工作状态。由R2、R3、RP1、VD1、LM358组成了了火焰感应电路，RP1调到中间位置，产生2.5V左右基准电压送到LM3583脚（同相输入端），火焰传感器从来到信号送到LM3582脚（反相输入端），两个电压信号进行比较后经过LM3581脚输出火焰控制信号Si。假如3脚（同相输入端）电压大于2脚（反相输入端）电压，1脚输出火焰控制信号Si为高电平。假如3脚（同相输入端）电压小于2脚（反相输入端）电压，1脚输出火焰控制信号Si为低电平。正常工作时没有火焰，火焰

17、传感器截止，提供给LM3582脚（反相输入端）电压为高电平，大于3脚（同相输入端）电压，输出火焰控制信号Si为低电平给信号处理电路。3.3.2工作原理分析当有火焰时，火焰传感器导通，提供给LM3582脚（反相输入端）电压为低电平，小于3脚（同相输入端）电压，输出火焰控制信号Si为高电平给信号处理电路。智能火焰报警器第26页由S1和R4组成了手动控制电路，产生手动控制信号Ci送到信号处理电路清零端。当轻触开关S1按下后，产生手动控制信号Ci为高电平。当轻触开关S1松开后，产生手动控制信号Ci为低电平。由双D触发器4013、R5信号处理电路，其中4013搭建成RS触发器，高电平有效，主要负责处理火焰感应信号Si和手动控制电路产生去除信号Ci，并产生对应输出控制信号Ki给报警电路。当4013置位信号端6脚电压为高电平时，产生输出控制信号高电平给报警电路。当4013清零信号端4脚电压为高电平时，产生输出控制信号低电平给报警