MC14468设计的家用火灾自动探测报警器

一、结构特点及工作原理：

烟雾检测器MC14467—1和MC14468是美国摩托罗拉（MOTOROLA）公司生产的离子感烟探测报警专用芯片，为大规模CMOS电路构造。它只需外接一个离子源和用于安装离子源的离子室及少量的外部元件，即完成烟雾探测、报警的功能。当探测到烟雾时，它能通过外接的压电式换能器和内部的驱动电路发出报警声。它主要具有以下一些特点：

①内置高输入阻抗的场效应管和比较器

②内含压电式蜂呜器的驱动电路，可以直接驱动蜂呜器；

③探测信号输入端具有保护二极管；

④电池欠压报警，电池电压报警点可通过外接电阻设置；

⑤探测阀值即灵敏度可通过电阻进行设置；

⑥具有电池极性反接保护功能（仅MC14467—1具有）；

⑦MC14468还具有一个I/O脚，允许40个报警单元相互连接在一起，组成一个多点报警区域系统。

MC14467—1和MC14468为双列直插式（DIP）16脚封装，其引脚如图一所示。由图可看出它具有具有直接同离子室中的各极相连的引脚和发光二极管驱动输出脚等。MC14467—1和MC14468的内部结构框图如图二所示。内含有振荡器、定时器、锁存器、报警控制逻辑电路和高输入阻抗的比较器、电阻网络等。没有检测到烟雾时，MC14467—1和MC14468的内部振荡器振荡周期为1.67S。每个1.67S周期内，内部的电源都提供给整个芯片工作。除了LED闪亮、电池欠压告警和有烟雾报警期间，它都不停地检测有无烟雾，每24个周期检测一次电池电压是否正常，它是通过与比较器中的一个齐纳稳压二极管相比较而得出，因为整个探测装置对功耗的要示比较高，所以经12脚接的振荡电容应该选低泄漏的电容，以提高电池使用寿命。

当MC14467—1或MC14468一旦检测到有烟雾时，振荡器的振荡周期变为40MS，压电蜂鸣器振荡驱动电路启动，启动使能输出为维持高电平160MS后，停止80MS。在停止期间，继续检测烟雾的变化，这时如果没有检测到烟雾，则禁止蜂鸣器振荡电路振荡，将不发出报警声。在烟雾报警过程中，将禁止电池欠压报警，同时LED 发光二极管指示灯闪亮，频率约为1Hz。

检测输入端的邻近脚均设置有隔离保护，这三个脚的输入端电压必须在

100MV以内，以维持其泄漏电流最小化，提高其测量精度，15脚检测输入端内部设置有保护二极管，防止静电干扰等引起场效应管损坏。

烟雾探测的灵敏度和电池欠压告警值可通过外接电阻来设置，它们共用一个电阻分压网络，通过3脚将一电阻接到VDD，可设置电池欠压告警电压值，通过13脚将一电阻接至VSS可设置灵敏度级别；灵敏度级别的设置也可以通过改变离子室的结构或离子源的强度。电池欠压告警值一般设置为7.0V左右。

MC14467—1和MF14468还可工作于一种自控模式，用来检测装置的工作状态，将1脚接至VDI可模拟检测出有烟等情况。

MC14468还有一个I/O脚，可将约40个检测单元构成的一个多点探测区域，在得电后的三个振荡器周期内，I/O引脚处于无效状态，以消除其它单元的意外变化引起的误报警等。为提高噪声抑制能力，它同其它单元信息交换主要采用电流传输方式。

二、应用举例：

我国火灾自动报警控制系统的发展经历了从无到有，从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。特点是随着计算技术和检测控制技术的发展，使火灾自动探测报警技术有一个很大的飞跃。目前我国火灾自动报警控制系统大多应用在大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所，它们所用的都是一些采秀集中一区域报警控制方式的智能化程度较高的总线式报警控系统，而一些象住宅区和商业住宅楼等特别需要设置一种单一或域连网的廉价实用的火灾自动报警探测装置，在欧美等一引起发达国家和地区新建民用住宅房时，规范都要示必须安装火灾自动探测报警装置例如美国在七十年代（1976年6月16日颁发）联邦法规中明确规定所有的新建公寓、住宅、活动住房等都必须安装家用感烟火灾报警器，因此其火灾探测报警器便由1971年的年销售量5万只一跃上升到1976年的800万只，目前保持在年销售量1500万只左右。市场容量很大，在我国的一些发达的地方，现在对这些产品的需求也很大，用MC14467—1或MC14468可以设计出廉价实用的离子感烟式家用型火灾自动探测报警器。

图三所示就是我们用MC14468设计的TA—JY—9708型家用火灾自动探测报警器的原理图，图中离子室中的离子电流随着探测现场的烟雾变化而变化，从而产生微弱的电压变化传到检测端15，由MC14468，内部的逻辑处理电路处理后，启动蜂鸣器驱动电路，蜂鸣器驱动电路经外接的C10、R10和R9形成调制的变频输出，从而推动蜂鸣发出报警声。通过报警声音和了光二极管V1的闪烁等来判定所处的各种状态。当V1发光二极管闪亮，并且蜂鸣器发出刺耳的音频报警声时为本处有火灾报警信号；当只有刺耳的报警声，而发光二极管不闪亮时，为本区域探测网中其他地方报警，提醒用户注意危险。当为一短促的嘟嘟声，且V1发光二极管不亮则为探测报警器的灵敏度级别有所降低，提醒用户进适当的维护，以提高其探测灵敏度。同时不同状态的闪亮频率还有所区别。蜂鸣器X1共有三个极，分别为B极、S极、F极，系美国进口，B1为9V叠层电池，探测报

警器处于监控状态时电流只有10μA左右，所以一般情况下电池至少可以使用一年以上。图中R8用来设置电池欠压告警值，可以根据需要来进行高速，R7用来设置探测灵敏度，R4定时电阻一般选用8.2M。V1可选用目前市场上最新推出高亮度发光二极管，以减少损耗，R1·R2和V2·V3是当接成区域报警网时用来保护芯片免遭意外干扰或静电等造成损坏。离子室所用放射可选用镅241（Am241），强度约0.8微居里左右即可,探测报警器安装后一般每一月要自检一次,检查其报警等各种功能是否正常。为此设置了一自检按钮，安装在壳体的外部，以供用户自检使用。整个装置为全塑乳白色外壳，美观大方。内设有金属屏蔽层，可防止外部各种信号干扰，结构紧凑，为吊顶式安装。内置的离子源强度较小，不会对环境造成污染，不会对人体造成伤害，符合有关规范要求,不久将面市。

类似MC14467-1和MC14468的芯片还有摩托罗拉公司生产的MC14578和

MC14570。它们的基本工作原理相同，只是因其内部无电池欠压告警电路，只能通过外接集中供电电源来实现，比较实用玩弄一个较大的住宅小区，采用统一的电源而在布线时引至每一安装此装置的居民家中即可。