煙霧報警器設計與製作
煙霧報警器設計與製作
一、概述
目前市場上常見的煙霧報警器的感測器主要有半導體式，光電式和離子式等。離子式感測器中的電離源有輻射性，不利於綠色環保。半導體式感測器具有監控電流大、需要預熱的缺陷。本電路綜合各方利弊採用了光電式感測器。
具體電路見圖1，印製板圖見圖2。
本電路採用通用的雙時基集成電路ICM7556，低電流、低功耗，電源電壓適應範圍寬。報警電路利用音樂片電路來實現，成本低廉，結構簡單無須調整。出於教學的考慮。本線路板採用“萬能實驗板”，如果要轉化為產品，另需重新布線。
二．技術指標
直流電源：6V監控電流≤0.25mA報警電流≤45mA監控功率≤1.5mW
三、模塊電路
1．振蕩電路：集成電路的14腳和7腳分別接電源的正，負極。集成電路的l、2、4、5、6腳內電路以及電阻R1、R2、二極體VD1和電容C1構成多諧振蕩電路，用以間歇驅動光電感煙式感測器的紅外發射管。
2．光電感煙式感測器：由一隻紅外發射管、一隻紅外接收管和煙室組成。在正常狀態下，紅外接收管不能接收到紅外發射管發射的光信號。在煙霧進入煙室后，由於煙粒子的“漫反射”作用，紅外接收管就會接收到紅外發射管發射的光信號併產生光電流，實現由煙霧信號到電信號的轉變。
3、單穩態觸發器：集成電路的8、9、11、12、13腳內電路電阻R6、R7、R8以及電位器RP、三極體VT1，光電感煙式感測器的紅外接收管和電容C3構成單穩態觸發器。其中三極體VT1與光電感煙式感測器的紅外接收管及電阻R6、R7構成單穩態觸發器的觸發電路。集成電路的11腳為控制電壓輸入端，外接電位器RP可以給11腳提供電壓Vco，使其略低於8腳電壓的2倍，以兼顧到靈敏度並避免誤觸發。
電容C2和電阻R3在電源接通的瞬間使集成電路10腳保持低電平，避免通電時出現誤報警現象，斷電后電容C2通過二極體VD2迅速放電。
4．聲、光報警電路：電阻R5、三極體VT2、發光二極體LED、音樂片和揚聲器構成報警電路。
四、工作原理
由於驅動紅外發射管的是振蕩電路，很小的占空比使得流過紅外發射管的平均電流也很小。當一定濃度的煙霧進入煙室時，間歇發射的紅外線經過煙霧顆粒的漫反射照射到紅外接收管，被紅外接收管轉換成光電流后又被三極體VT1放大，如果出現集成電路8腳電壓瞬間低手1／2Vco，9腳就會反轉為高電平，報警電路立即發出報警聲，直至煙霧消失后再延續一段時間才能恢復正常。
五、相關計算多諧振蕩器振蕩周期：
T=T1+72=(R1+R2)C1In2≈0.15s占空比：q≈R1／(R1+R2)≈0.005單穩態觸發器延時時間： tw=R8C3In3=1.1R8C3≈7.5s
六．元器件選擇
主集成電路選用美國英特西爾公司CMOS工藝低功耗雙時基定時器ICM7556，特點是待機電流小，工作穩定可靠。其中一個時基電路用於多諧振蕩器，另一個用於單穩態觸發器。
RP選用精密電位器。R6和R7選用精密金屬膜電阻。紅外接收管選用PH302型進口管，紅外發射管採用一般的即行。VT1選用穿透電流小、蘆值不小於400的NPN型三極體，筆者選用C9014。VT2可選用C8050。電路中其他元器件無特殊要求。
七．安裝調試
按圖中元器件數據安裝無誤后，先將電位器RP向下調到零位，再接通電源。用數字萬用表測8腳電位，然後調整RP，使11腳電位的二分之一比8腳低0.2V左右。如果出現誤報警現象，可適當增加上述電壓值。如果感覺報警的靈敏度低，可適當減小上述電壓值。 八．結語
本煙霧報警器可以在室內煙霧濃度達到一定的程度時發出報警聲，並同時具有發光報警功能。此項設計在教學中具有一定的現實意義，由於此設計還具有較好的性能指標，元器件選擇方便、成本較低，具有實用價值，可用於家庭和空間適中的其他室內場合。
