实验 传感器之火焰篇

物质为主体的高温固体微粒构成的。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的

1 ～

2 μm 近红外波长域具有最大的辐射强度。例如汽油燃烧时的火焰辐射强度的波长。

火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

火焰传感器是探测在物质燃烧时，产生烟雾和放出热量的同时，也产生可见的或大气中没有的不可见的光辐射。

火焰传感器又称感光式火灾传感器，它是用于响应火灾的光特性，即探测火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾传感器。

理；

2、通过该实验项目，学生能够学会编写火焰传感器的程序。

1、编写一个读取火焰传感器输出电平信号的程序；

2、将火焰检测状态做简单的处理显示，正常无火焰状态为0，检测到火焰状态为1；

3、用按键KEY1控制ZIGBEEN 是否发送数据。

6.4.1 硬件部分

1、ZIGBEE

调试底板一个； 图6-1 ZIGBEE 调试底板

2、20PIN 转接线一条和带USB 的J-Link 仿真器一个；

图6-2 J-Link 仿真器

3、转接板一个； 实验内容 6.3 实验设备 6.4 电源开关 电源

传感器C 端口 指示灯 2 J-LINK 接ZigBee_DEBUG

复位键 节点按键 拨码开关 ZigBe 按键 红

外

发

射 指

示

灯

1

ZigBee 复位键 可

调

电

阻

传感器A 端口 传感器B 端口 方口USB 线，另一端连接电上电指示灯 20PIN 转接线，另一端接转接板 20PIN 转接线接口 10PIN 转接线接口

串口接口

图 6-3 转接板

4、9~12V 电源适配器2个； 图6-4 电源适配器

5、带普通USB 线的ZIGBEE 仿真器一个；

图6-5 ZIGBEE 仿真器

6、智能网关一台；

图6-6 智能网关 7、ZIGBEE 模块两个；

图 5-7 ZIGBEE 模块

8、火焰传感器一个；

图 6-8 火焰传感器 9、10PIN 转接线和传感器连接线各一条。

图6-9 转接线与传感器连接线

6.4.2 软件部分

1、Keil uVision4

集成开发环境； 2、JLINK 仿真器驱动；

实验知识

6.5 ZigBee 模块组合接电源及开关 开关按钮 显示屏

普通USB 线 10PIN 转接线 电源（上）和状态指示灯

SD 卡

USB 下载数据线 +5V 输入

TTL 信号

GND 输入

输出信号指火焰感应模拟信号

灵敏度调节

6.5.1

火焰传感器:由各种燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质为主体的高温固体微粒构成的。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的近红外波长域及紫外光域具有很大的辐射强度,根据这种特性可制成火焰传感器。

根据火焰的光特性，目前使用的火焰传感器有三种：一种是对火焰中波长较短的紫外光辐射敏感的紫外传感器；另一种是对火焰中波长较长的红外光辐射敏感的红外传感器；第三种是同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外线的紫外/红外混合传感器。

具体根据探测波段可分为：单紫外、单红外、双红外、三重红外、红外\紫外、附加视频等火焰传感器；

根据防爆类型可分为：隔爆型、本安型。

6.5.2模块介绍，如图6-8所示

1、尺寸：35mm X宽11mm X高14mm

2、主要芯片：LM39

3、火焰检测探头

3、工作电压范围：DC 3-12V （默认5V）

4、工作电流：<1.6mA（5V）

5、特点：

a、具有信号输出指示灯；

b、单路信号输出，输出信号可以直接接单片机IO口；

c、OUT口输出高低电平信号，高电平为3.8V，低电平为0V；

d、灵敏度可调（精调），调节火焰检测范围；

e、带固定安装孔，方便安装调试；

f、电路板输出OUT标识为开关量，可直接接单片机IO口，无

火焰时输出高电平指示灯灭，有火焰时输出低电平，指示灯亮，响应时间<2μs；

g、用于火焰检测，可检测760纳米～1100纳米范围内的热源，

火焰探测角度为45°范围；

6.5.3火焰传感器工作原理

电路中用到，火焰传感器电路、信号放大电路、单片机系统、状态显示系统构成。其基本工作原理：经过信号放大电路，火焰传感器电路将感受到红外光程度以高低电平形式输出至单片机系统, 由状态显示

系统进行显示。

火焰传感器工作框图如图6-10：

6.5.4

火焰传感器的硬件电路图

电路中，火焰传感器电路如图6-11：

图6-11 火焰传感器硬件图

和网关的程序，那么此步骤可以跳过；如果动了，详细下载过程可参考“传感器实验之环境搭建.doc”文档，这里恕不赘述。）

2、将火焰传感器接到传感器A端口。可以在图6-1所示中找到传感器A端口的位置，对应原理图上的J4，如图6-11所示，切勿把传感器