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3.3洒水模块为了对火灾现场做出有力的处理，设计了自动给水系统，如图3.3所示，管道与市供水或消防供水系统连接，总阀为电动阀，由电动执行机构和阀门连接起来，经过安装调试后成为电动阀。

电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作。

从而达到对管道介质的开关或是调节目的。

电动阀的控制线与辅助电源连接受数据处理系统直接控制，从而自动做出及时准确有效的操作。

图3.3 洒水模块3.4声音报警模块图3.4所示声音报警模块其实是一个普通电铃，当然根据用户条件课以选配高档的翁鸣器或语音系统，当系统确定有一定浓度的烟雾时，立刻收到来自晶闸管的电信号，促使电铃等报警系统工作，而且此设计为分离设计，电铃等报警装置可以随意加线缆延长，已达到应有的效果。

图3.4声音报警模块3.5消防应急灯考虑到火灾等紧急情况，特设消防应急灯模块，火灾发生时，确保电网的安全，又不影响现场的秩序，LED应急照明模块就会起到一定的作用，因为它由UPS 不间断电源供电。

LED灯具电光转化效率无人能敌，但由于造价限制，可以根据用户自行选择，如低价位的日光灯、节能灯等。

接ups电源接处理晶闸管4图3.5消防应急灯3.6辅助电源由消防系统的特殊性电源的选择至关重要，市电又不能直接应用，电池组定期更换又不够划算，在烟雾报警器系统中电源使用UPS电源，这也是本设计的一大亮点，停电可以照常使用，UPS电源可在市场上直接买到，本电源由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。

在市电断电时可以由储能电池逆变电路自动输出交流电。

原理图如下：图3.6 UPS辅助电源原理图3.7电网管理模块本模块的设计也是后来的突发想法，当火灾来临之时，我们第一件事是不是想到“千万别是电失火啊！”呵呵…电网管理模块就可以帮你轻松搞定，当检测模块发出信号，数据模块开通晶闸管，接在入户线端口的磁力开关就迅速做出反应，确保电网的安全，即使消防队到了，也减少了一些不必要的麻烦，降低人身财产的损失。

磁力开关也就是俗说的继电器的改进，市场上可以直接买到，具体型号根据用户用电功率而定，原理图如下，这里就不做详细介绍了。

图3.7磁力开关原理图4.误差分析众所周知烟雾报警器最可怕的就是谎报、误报，造成人们的恐慌和不必要的麻烦，误差主要是在数据处理模块中，所以安装时要必须对运放进行调节，以确保烟雾达到一定浓度时才发出报警信号、开启个模块功能。

5.技术展望随着人们生活水平的提高，我坚信此设计在不久的将来，会大量普及的，传感器、现代检测的发展趋势注定它一路顺风，它通过微电子、光电子、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好，能够确保生产自动化的可靠性，产品高度集成化和网络化也是此传感器闪光点。

随着用户对使用设备的要求越来越多，基于新型敏感材料的发展，更新更先进的传感器、检测技术也会层出不穷，传感器仅仅进行信号收集已经不能满足需求，分析、判断与决策的功能都会被加入其中，具有更广阔的应用前景。

6.心得体会在本次课程设计中我得到了老师的热心指导，帮助解决了设计中的许多问题，还不断地向我们传授分析问题解决问题的办法，指出努力的方向，使我在设计中少走了很多弯路，在这里非常感谢赵老师的指导和帮助，并致以诚挚的谢意！虽然没能实际动手制作，但在此次烟雾报警器的设计过程中，进一步地熟悉了光电管的结构及掌握了很多标准元器件的工作原理和其具体的使用方法。

使课程更丰富，带动了学习的积极性。

通过探索学习使自己能把课本上的知识应用于实际，使得理论与实际相结合，加深了对课本上知识的理解，并能够利用到图书馆、网站中查阅资料，增加了许多课本以外的知识，总的来说，通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动动脑动手的能力，为进一步学习打下一定的基础。

参考书目[1] 美A.R.杰哈，《红外技术与应用》，化学工业出版社，2004年10月[2] 李钟灵，刘南平《电子元器件的监测与选用》，科学出版社，2009年1月[3] 张建生，《现代仪器电源》，科学出版社，2007年7月[4] 李英顺，《现代检测技术》，中国水利水电出版社，2009年2月[5] 曾方，《电力电子技术》，西安电子科技大学出版社，2008年12月器材元件表可调放大器 1 导线若干附录1：。