烟
雾 报 警 器
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[摘 要]
随着我国社会经济的不断发展和人民生活水平日益提高，火灾发生的概率越来越大。火灾是最普遍、最容易威胁人民财产安全和社会发展的主要灾害之一，所以，烟雾报警器装置的安装使用将会越来越普遍。
我校师生专门为小型建筑、家庭和办公室设计了款烟雾报警器，一个有害气体的检测电路，能检测到室内或相应环境的有害气体浓度超标现象，并进行及时报警，本设计主要包括以下几个部分：①直流电源②信号采集及处理电路③声光报警电路④排气通风装置。
[关键词] 烟雾报警器, 检测电路，直流电源，
With the high speed development of China’s socio—economic and the increase of People’s living standard，more and more factors can lead to the fire disasten The probability of the fire disaster is riding high．The fire disaster is becoming one of the first hazard threatening human security of life and properties． And the smoke detectors have been installed and used more and more widely.
The teachers and students in our school specially designed for small buildings, homes and offices the smoke alarm,A harmful gas detection circuit, which can detect the indoor or corresponding environmentviolation, the harmful gas concentration and alarm in
time,This design mainly includes the following several parts:(1)dc power supply (2) signal acquisition
and processing circuit (3) sound and light alarm circuit (4) exhaust ventilation device.
Key words：smoke detectors，detection circuit,direct-current main
一、概述
现在，烟火报警器在市场上有很多，但大都针对大中型公共场所或民用建筑公共通道的部位，而针对单个家庭房间、办公室内部的小型工作、生活区域的报警器品种少，即使有一些小型报警器，设计上采用的传感器大都是半导体式和离子式。离子式传感器中的电离源有辐射性，不利于绿色环保，不适合在房间和办公室内使用；而半导体式传感器具有监控电流大、需要预热，这种形式的报警器，误报和漏报现象严重，警戒效果不很理想。最近，我校师生专门为小型建筑、家庭和办公室设计了一款烟雾报警器，本电路综合各方利弊采用了选择变压器、整
流二极管、传感器、电阻、电容、运算放大器、555定时器、继电器及集成稳压器来设计有害气体报警电路，笔者认为这是感烟式传感器的发展方向。根据设计要求，性能稳定、待机电流低的集成电路是笔者优先考虑的元件。本电路采用通用的双时基集成电路NE555，低电流、低功耗。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。这款小型报警器试制成功后，在本校办公室和住宅小区试用，其待机功耗小，安装方便，报警灵敏度高，使用性能完全符合国家标准，达到了预期的效果。
二、工作原理
1、本设计的工作原理流程如下：
①直流电源部分：为系统各部分提供稳定、可靠的直流电。 ②信号采集及处理电路：由气敏传感器及附属电路组成。传感器将空气中的有害气体浓度变化转换为其本身阻值的变化，从而利于后面的电路处理。
③声光报警电路：在有害气体浓度超标时，电路产生相应的红色警告信号，同时驱动扬声器产生音频信号，提醒人们空气中的有害气体浓度已超出允许范围，应及时撤离现场；在空气洁净时，电路应以不同的灯光提示，表明安全。
④排气通风装置：在有害气体浓度超标时，设计对应的电路驱动通风装置（如排气扇）工作，以迅速降低有害气体浓度。
2、基本的电路方框图
图（1） 电路方框图
3、电路原理图
1VinVout31VinVout342U17812U27805R23KU46R42KR52KGNDGND8841J1321CON342C11000UFC20.33UFV+C4100UF0.1UFC3C50.1UF51R7R1HA17458R33KTRIGCV2GND25IN+OUTIN-V-D0316VCC22R13U3AU37DISTHRQ3D2LEDD3D6JIC5132441C6D1LED3R60.1UF10K100K5
图（2） 电路原理图
三、模块电路
1、直流电源
直流电源由电源变压器、桥式整流电路、滤波器、稳压电路等四个组成部分组成。
桥式整流电路将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。 滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。
稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。电源稳压常采用三端集成稳压器，本设计可以采用三端集成稳压器W7812和W7805，它具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格低廉，只有三个引出端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需外接元件，而且内部有限流保护、过热保护和过压保护电路，使用方便、安全。
构成的电源电路图如下：
图（3） 电源电路图
W7812电路内部实际上包括了串联型直流稳压电路的各个组成部分，另外加上保护电路和启动电路。图形如下：
图（4） W7812电路图
2、信号采集及处理电路
信号采集电路包括气体检测电路及对传感器输出信号的处理电路。气体检测电路需要用气体传感器，将被检测对象中含的气体的浓度变为传感器的电信号输出，以利于后面的信号处理电路进行处理。
气敏传感器：按构成气敏元件的材料划分为半导体和非半导体气敏元件两大类，而半导体型又分为电阻型和非电阻型两类。电阻型半导体气敏元件是用氧化锡、氧化锌等金属氧化物材料制作而成，利用其阻值的变化来检测气体的浓度。非电阻式半导体气敏元件是根据气体的吸附和反应，使其某些有关特性变化对气体进行直接或间接检测。分类如下： 主要物理 类 型 气敏元件 检测气体 特性 SnO2、ZnO等 表面控制型 的烧结体、薄可燃性气体 电阻型 电阻 膜、厚膜 La1-xSrCoO3、 体控制型 T-Fe2O3、氧化酒精、可燃性钛 气体、氧气 铂-硫化镉、铂 二极管整 -氧化钛（金属氢气、一氧化非电阻型 流特性 -半导体结型碳、酒精 表面控制型 二极管） 晶体管特性 铂栅、钯栅M0s 氢气、硫化氢 场效应管
本设计选用电阻型半导体气敏传感器，电阻型半导体气敏传感器的组成：电阻型半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体（主要是金属氧化物）表面接触时的电导率等物性的变化来检测气体。电阻型半导体气敏器件被加热到稳定状态下，当气体接触器件表面而被吸附时，吸附分子首先在表面自由地扩散（物理吸附），失去其运动能量，其间的一部分分子蒸发，残留分子产生热分解而固定吸
烟雾报警器设计
