烟雾报警器的设计

目录

1.设计目的 ............................................................................................ - 1 -

2.课程设计题目描述和要求 ................................................................ - 1 -

3.课程设计报告内容 ............................................................................ - 1 - 3.1数据检测模块 (1)

3.11红外发射管LN62S的工作原理 (2)

3.12光敏二极管2CU2A的工作原理 (3)

3.2数据处理模块 (4)

3.3洒水模块 (5)

3.4声音报警模块 (5)

3.5消防应急灯模块 (6)

3.6辅助电源模块 (6)

3.7电网管理模块 (7)

4.误差分析 ............................................................................................ - 7 -

5.技术展望 ............................................................................................ - 7 -

6.心得体会 ............................................................................................ - 8 - 参考书目 ............................................................................................... - 8 - 器材元件表 ........................................................................................... - 8 - 附录1：................................................................................................. - 9 -

1.设计目的

通过烟雾报警器的设计进一步了解常用传感器的原理、特性，初步掌握简单的分析方法、设计方法。

理论联系实际，运用和巩固在《传感器应用技术》课程和本专业的其他相关课程所学习的知识，培养独立思考、分析和解决实际问题的能力，提高学习的积极性。

2.课程设计题目描述和要求

我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。现场烟雾报警器通过对传感器火情信息的检测，使用智能识别算法实现对火灾的监测。

当报警器监测到烟雾、火情信息后，直接通过生声光信号报警，并做出应急的喷水开启消防应急灯。使消防对到达之前对火灾现场进行自动的初步处理，以所获得最佳救火方案，使各种损失达到最小。

3.课程设计报告内容

图1，烟雾报警器系统方框图

硬件组成框图如图1所示，报警器硬件由烟雾信号检测模块、数据处理模块、喷水模块、声音报警模块、消防应急灯模块、用户电网控制模块和辅助电源组成；总电路图见附录1。

3.1数据检测模块

图3.1所示数据检测模块，光电传感器是烟雾报警器的基础部件，是一个暗

盒，里面嵌入一个红外发光管和一个红外接受管。发射管选用LN62S，接收二极管选用2CU2A。

正常无烟状况下，发光管发出的红外光是无法被接受管接受到的，但一旦有烟雾产生，当烟雾进入暗盒后，烟雾粒子会将部分红外光散射到接受管上，从而产生电流。烟雾越浓，接受管接收到的红外光越强，达到一定浓度后，接收管就会有一定的电动势，再由放大器进行放大到一定倍数，使其能够开启晶闸管，向其他模块传送信号，放大器的倍数有人工调节，确定烟雾一定浓度时报警，确保减少误错报警带来的麻烦。

图3.1烟雾检测暗盒原理图

3.11红外发射管LN62S的工作原理

红外发射管LN62S材料是GaAlAs，工作电流一般在50mA左右，

用于做红外发射源，发射信号可超过10米，无干扰时可超过30米，它的PN结也具有单向导电性，因此，光敏二极管工作时应加上正向电压，当电压大于其开启电压时，激发特殊分子可得具有带状光谱的红外线，从尖端能够发出，如图3.11

图3.11红外发射管LN62S实物图及工作原理

3.12光敏二极管2CU2A的工作原理

光敏二极管又称光电二极管，它与普通半导体二极管在结构上是相似的。如图3.11是光敏二极管的结构图。在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃透镜，入射光通过透镜正好照射在管芯上。它的PN结具有单向导电性，因此，光敏二极管工作时应加上反向电压，如图所示。当无光照时，电路中也有很小的反向饱和漏电流，一般为1×10-8 -- 1X10-9A(称为暗电流)，此时相当于光敏二极管截止。

当有光照射时，PN结附近受光子的轰击，半导体内被束缚的价电子吸收光子能量而被击发产生电子一空穴对，这些载流子的数目，对于多数载流子影响不大，但对P区和N区的少数载流子来说，则会使少数载流子的浓度大大提高，在反向电压作用下，反向饱和漏电流大大增加，形成光电势，该光电势随入射光强度的变化而相应变化，从而完成光电功能化。

图3.12光敏二极管

3.2数据处理模块

数据处理系统为报警器的核心部件，如图3.2所示主要由晶闸管配合辅助电源工作，用户可根据实际情况确定使用项目，具体使用可有数据处理模块搬动开关选择，控制开关1选择是否需入户电网控制，控制开关2是否需喷水装置，控制开关3是否需电铃报警，控制开关4是否需应急灯，随意选择模式互不影响。

图3.2数据处理模块