烟雾报警器的制作

烟雾报警器的制作 作者：杨明智 张超 一、概述     目前市场上常见的烟雾报警器的传感器主要有半导体式，光电式和离子式等。离子式传感器中的电离源有辐射性，不利于绿色环保。半导体式传感器具有监控电流大、需要预热的缺陷。本电路综合各方利弊采用了光电式传感器。 　　具体电路见图1，印制板图见图2。 　　本电路采用通用的双时基集成电路ICM7556，低电流、低功耗，电源电压适应范围宽。报警电路利用音乐片电路来实现，成本低廉，结构简单无须调整。出于教学的考虑。本线路板采用“万能实验板”，如果要转化为产品，另需重新布线。 　　二．技术指标     直流电源：6V监控电流≤0.25mA报警电流≤45mA监控功率≤1.5mW     三、模块电路     1．振荡电路：集成电路的14脚和7脚分别接电源的正，负极。集成电路的l、2、4、5、6脚内电路以及电阻R1、R2、二极管VD1和电容C1构成多谐振荡电路，用以间歇驱动光电感烟式传感器的红外发射管。 　　2．光电感烟式传感器：由一只红外发射管、一只红外接收管和烟室组成。在正常状态下，红外接收管不能接收到红外发射管发射的光信号。在烟雾进入烟室后，由于烟粒子的“漫反射”作用，红外接收管就会接收到红外发射管发射的光信号并产生光电流，实现由烟雾信号到电信号的转变。 　　3、单稳态触发器：集成电路的8、9、11、12、13脚内电路电阻R6、R7、R8以及电位器RP、三极管VT1，光电感烟式传感器的红外接收管和电容C3构成单稳态触发器。其中三极管VT1与光电感烟式传感器的红外接收管及电阻R6、R7构成单稳态触发器的触发电路。集成电路的11脚为控制电压输入端，外接电位器RP可以给11脚提供电压Vco，使其略低于8脚电压的2倍，以兼顾到灵敏度并避免误触发。 　　电容C2和电阻R3在电源接通的瞬间使集成电路10脚保持低电平，避免通电时出现误报警现象，断电后电容C2通过二极管VD2迅速放电。 　　4．声、光报警电路：电阻R5、三极管VT2、发光二极管LED、音乐片和扬声器构成报警电路。 　　四、工作原理由于驱动红外发射管的是振荡电路，很小的占空比使得流过红外发射管的平均电流也很小。当一定浓度的烟雾进入烟室时，间歇发射的红外线经过烟雾颗粒的漫反射照射到红外接收管，被红外接收管转换成光电流后又被三极管VT1放大，如果出现集成电路8脚电压瞬间低手1／2Vco，9脚就会反转为高电平，报警电路立即发出报警声，直至烟雾消失后再延续一段时间才能恢复正常。 　　五、相关计算多谐振荡器振荡周期： 　　T=T1+72=(R1+R2)C1In2≈0.15s占空比：q≈R1／(R1+R2)≈0.005单稳态触发器延时时间： 　　tw=R8C3In3=1.1R8C3≈7.5s     六．元器件选择主集成电路选用美国英特西尔公司CMOS工艺低功耗双时基定时器ICM7556，特点是待机电流小，工作稳定可靠。其中一个时基电路用于多谐振荡器，另一个用于单稳态触发器。 　　RP选用精密电位器。R6和R7选用精密金属膜电阻。红外接收管选用PH302型进口管，红外发射管采用一般的即行。VT1选用穿透电流小、芦值不小于400的NPN型三极管，笔者选用C9014。VT2可选用C8050。电路中其他元器件无特殊要求。 　　七．安装调试按图中元器件数据安装无误后，先将电位器RP向下调到零位，再接通电源。用数字万用表测8脚电位，然后调整RP，使11脚电位的二分之一比8脚低0.2V左右。如果出现误报警现象，可适当增加上述电压值。如果感觉报警的灵敏度低，可适当减小上述电压值。 　　八．结语本烟雾报警器可以在室内烟雾浓度达到一定的程度时发出报警声，并同时具有发光报警功能。此项设计在教学中具有一定的现实意义，由于此设计还具有较好的性能指标，元器件选择方便、成本较低，具有实用价值，可用于家庭和空间适中的其他室内场合。