文献综述
电子信息工程
烟雾报警器设计制作
摘要：面对人类社会经济与技术急速发展的时代，伴随着电子、计算机、通讯和现代控制技术的快速发展，现代火灾报警控制器这一高技术产品正向着智能化，网络化发展。
本文主要讲述了传感器在火灾报警方面的运用，介绍了烟雾报警的工作原理以及传感器的种类以及未来发展的趋势。
关键词：传感器；火灾报警器；新技术
1.烟雾报警系统的组成部分简介及其相关应用
1.1 烟雾报警器行业的现状、发展及特点
二十多年前,中国的消防报警产品才刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。
国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。
由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。
当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对外还刚启动。
中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。
消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。
是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。
依托中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。
在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，象消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。
在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。
1.2火灾探测器的简介
它是火灾自动报警系统的传感部分，是组成各种火灾自动报警系统的重要组件，是火灾自动报警系统的“感觉器官”。
它能对火灾参数（如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号，或向控制和指示设备发射现场火灾状态信号的装置。
火灾探测器是系统中的关键元件，它的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择和布置应该严格按照规范进行。
1.3 烟雾报警器的种类
烟雾报警器的种类很多，大致有如下几种：
1.离子感烟探测器。
2.光电感烟探测器。
3.感温探测器（包括定温式和差温式）。
4.气体式探测器。
5.红外线式探测器。
6.紫外线式探测器。
2. 烟雾报警器的设计方法
2.1 气敏传感器驱动555振荡器
如图1所示为简易气体烟雾报警电路。
该报警器由降压整流与稳压电路、气敏传感元件和触发、报警音响电路等组成。
降压整流与稳压电路由变压器B、桥氏整流电路、集成稳压电源7805等组成。
触发、报警音响电路由可控多谐振荡器(555、R2、W2、C4)和扬声器Y等组成。
半导体气敏元件采用QM-25型或MQ211型，其适用于煤气、天然气、汽油、醇、醚类及各种烟雾的报警，其要求加热电压稳定，故采用7805对灯丝电压进行稳压，且要求开机预热3分钟。
当气敏元件QM接触到可燃性气体或烟雾时，其A～B极间的电阻降低，从而使该电阻与W1的分压上升，相应555④脚电位上升，当④脚的电位上升到lV以上时，555起振，其振荡频率为f=1.44／(R2+2Rw2)C4。
图中所示参数对应的频率约为0.6～8kHz。
调节电位器W2，使其频率为1.5kHz即可。
相应555的输出端③脚的输出信号推动扬声器Y发出报警声。
正常情况下，气敏元件的A-B极间的阻值较大，该电阻与W1的分压减小，相应使555④脚处于低电平，555停振，扬声器Y不工作。
采用交流电供电，选用输出功率大于5W，二次电压为9V的电源变压器。
气敏元件可采用QM-N5气敏传感器或者PS810型光电式传感器等通用型较强的气敏元件，适用于天然气、煤气、液化石油气、一氧化碳以及醚类、苯类等挥发性气体及木材、纸张、棉布、塑料制品的燃烧烟雾进行报警。
其他元件规格可按图中的标注进行选择，无特殊要求。
图1.气体传感器驱动555振荡报警式烟雾报警器
2.2 基于MSP430 单片机的光电烟雾探测器设计
此设计方法用到的烟雾探测器是“主动”式探测器。
采用特制的光学迷宫作为烟雾接收装置，内装有红外发射二极管（IR diode）和红外接收二极管(IR receiver) ，主控芯片MSP430F2012 定期驱动红外发射部分发射红外线，红外接收二极管接收的电流信号经运算放大器放大后，送入主控芯片的ADC 模块进行采样转换，当判断迷宫内出现烟雾后，主控芯片驱动高声强压电蜂鸣器发出报警声音。
在工作可靠性方面，本文采用了补偿测量的方法，主控芯片MCU 定期通过ADC 模块循环采样检测烟雾和电池电压的变化，消除了器件老化、电压变化等因素引起的测量偏差，保证探测器工作稳定可靠。
当检测到烟雾和电池电压异常时，MCU 驱动高声强压电蜂鸣器发出不同的报警信号。
本烟雾探测器的主控芯片使用美国TI公司14 引脚的超低功耗MSP430F2012 单片机；烟雾检测的电流信号放大使用低成本的运算放大器LM358，为降低功耗，采用由PNP 和NPN 三
极管组成的开关电路，为其提供9V 工作电源；驱动蜂鸣器采用具有使能控制端的压电蜂鸣器驱动专用芯片RE46C100；电池电压检测部分利用电阻将电源分压后，直接引入单片机的ADC
模块进行采样转换；主控系统采用9V 电池降为3.3V 后供电，整个系统功耗低，结构简单。
系统电路框图如图2 所示。
图2.烟雾报警器电路框图
3.总结
火灾自动报警系统是人们为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而
设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。
火灾报警系统，
一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。
由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾、高
温格火光。
这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火
灾。
区域报警器能将所在楼层之探测器发出的信号转换为声光报警，并在屏幕上显示出火灾的房间
号；同时还能监视若干楼层的集中报警器（如果监视整个大楼的则设于消防控制中心）输出信号或
控制自动灭火系统。
本人的毕业设计是通过气敏传感器驱动555振荡器来实现对烟雾的检测，通过对其的设计与制
作能更好认知传感器应用的实践操作。
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