红外家用烟雾报警装置设计.doc

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1、目 录1 目录11 课程设计任务书22 概述32.1摘要32.2 关键字32.3课程设计控制要求32. 4所需设备及器件43 红外家用烟雾报警装置设计53.1设计电路图53.2 设计原理54 总结与展望85 参考文献9课程设计任务书题目 红外家用烟雾报警装置学生姓名*学号*班级*专业自动化承担指导任务单位指导教师姓名*是否制作实物 是一、主要内容利用红外传感器制作一个简单家用烟雾报警装置：二、基本要求1实现基本功能，画出设计电路图；2完成3000字设计报告；3提示：（1）：利用红外传感器，而非气敏传感器；（2）：当空气中有烟雾时，警笛响，无烟雾或浓度低报警消除；（3）：在接三极管前现需要对桥式

2、电路的输出电压信号放大三、主要技术指标（或研究方法） 工作电压 6V 考虑采用9561芯片配合器件发出火警声 教研室主任签字时间 年 月 日2 概述2.1 摘要随着科学技术的发展，红外传感技术正向着各个领域渗透，特别是在测量、家用电器、安全保卫等方面得到了广泛的应用。“烟雾报警器”是由两个部分组成：一是一台用于检测烟雾的感应传感器，二是一只声音非常响亮的电子扬声器，一旦发生危险可以及时警醒人们。近年来性能优良的红外光电器大量出现。以大规模集成电路为代表的微电子技术发展，使红外线的发射、接收以及控制的可靠性得以提高，从而促进了红外传感器的迅速发展。随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频

3、率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。烟雾传感器主要用于火灾的发生，在发生燃烧前产生烟雾时，能及时发出报警，避免火灾的蔓延扩大。烟雾传感器主要用于家庭、楼房、商场等场所的消防预警。检测烟雾的期间为烟雾传感器，通常有离子化传感器和光电感传感器两种，如专用烟雾传感器、红外线接收管等。2.2 关键字TS-0886 电位器RP U850 信响器 发射管VD1 接收管VD2 2.3 课程设计控制要求 红外辐射本质上是一种热辐射。红外传感器是基于红外线辐射原理，红外线的波长在0.76 微米到1000 微米之间，频率的

4、范围为3*1011到4*1014之间。任何物体，只要它的温度高于绝对零度，就会向外部空间意外的方式辐射能量。红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。1利用红外传感器制作一个简单家用烟雾报警装置，实现基本功能，画出设计电路图；2设计提示：（1）：利用红外传感器，而非气敏传感器；（2）：当空气中有烟雾时，警笛响，无烟雾或浓度低报警消除；（3）：在接三极管前现需要对桥式电路的输出电压信号放大3.主要技术指标（或研究方法） 工作电压 6V 考虑采用TS-0886芯片配合器件发出火警声2.4 所需设备及器件电阻 TS-0886 电位器RP 达林顿管U850 信响器 发射管VD1 接收管V

5、D2 导线 电容3 红外家用烟雾报警装置设计3.1 设计电路图3.2设计原理传感部分采用红外线发射、接受对管。红外接收管VD2与发射管VD1相对安装，使他们能够相互收发信号。没有烟雾时，VD2接收到发射过来的红外线信号较强，转换为较强电信号，即三极管基极获得高电平，触发三极管导通，电位器分压很小，流过电位器RP的电流也很小，输出为低电平，放大三极管不能导通，无法触发TS-0886芯片；当空气中有烟雾并达到一定浓度时，由于烟雾颗粒具有折射作用，会使红外信号消弱，三极管不能导通，阻值很大，即电位器分压较大，输出高电平信号，向电容C2充电，直至C2上电压达到放大三极管的导通电位（约0.7V），放大三

6、极管导通驱动集成芯片TS-0886控制扬声器发声报警。当烟雾下降到一定浓度时，变为低电平，使放大三极管截止，报警消除。 (1)传感部分采用红外线发射、接受对管。红外接收管VD2与发射管VD1相对安装，使他们能够相互收发信号。没有烟雾时，VD2接收到发射过来的红外线信号转换为电信号，经过非门后，流过电位器RP的电流很小，输出为低电平，达林顿管U850不导通;当空气中有烟雾并达到一定浓度时，由于烟雾颗粒具有折射作用，会使红外信号消弱，输出低电平信号，经过非门的作用，使流过电位器RP的电流突然增加，得到高电平，向电容C2充电，直至C2上电压达到U850的导通电位（约1.4V），U850导通驱动集成芯

7、片TS-0886控制扬声器发声报警。当烟雾下降到一定浓度时，变为低电平，使U850截止，报警消除。 (2) 红外辐射本质上是一种热辐射。任何物体，只要它的温度高于绝对零度，就会向外部空间意外的方式辐射能量。红外线作为电磁波的一种形式，红外辐射和所有的电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的，具有电磁波的一般特性，如反射，折射，散射干涉和吸收等。 红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。红外传感器的构成比较简单，它一般是有光学系统，探测器信号调节电路和显示单元等部分组成。其中，红外探测器是红外传感器的核心部件。红外线在大气中传播时，由于大气中不同的气体分子、水蒸气、固体颗粒和尘埃

8、等物质对不同波长的红外线都有一定的吸收和散射作用，形成不同的吸收带，成为“大气窗口”，从而会使红外辐射在传播过程中逐渐减弱。 使用红外传感器应注意的问题：1） 首先要了解它的性能指标和应用范围，掌握它的使用条件。2） 注意其使用工作温度。一般选择能在室温工作的红外传感器，使用方便、成本低廉，便于维护。3） 一般情况下，红外传感器有一个最佳工作点，只有在最佳偏留工作点时，红外传感器的信噪比最大，实际工作点最好稍低于最佳工作点。4） 选用适当的前置放大器与红外传感器相匹配，以获得最佳的探测效果。5） 调制频率要与红外传感器的频率响应要匹配。6） 红外传感器的光学部件不能用手去摸、擦，防止损坏与玷污

9、。7） 红外传感器在保存时要注意防潮、防震和防腐蚀。(3)所需设备型号：TS-0886、电位器RP、信响器、发射管VD1、接收管VD2、导线、电容、电阻二极管、三极管(4)器件作用：红外传感器：根据红外传感器的大气衰减原理，即待测目标的红外辐射通过地球的大气层时，因为气体分子和各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发出衰减。传感部分采用红外线发射、接受对管。TS-0886：为驱动控制音乐芯片，控制扬声器发声报警达林顿管U850：达林顿管是一重复合管，他将两个管串联，第一个管子的发射极接第2个管子的基极，所以达林顿管的放大倍数是两个管放大倍数的乘积。所以他的特点是放大倍数非常高，达林

10、顿管的作用一般是在高灵敏的放大电路中放大非常微小的信号。信响器：发出报警信号的喇叭发射管VD1：发射红外线的发射二极管接收管VD2：接收光信号的感光二极管电位器RP：调节电流大小 (5)红外传感器的应用红外探测器的主要应用有红外测温、红外成像、红外分析仪、红外无损检测、红外侦察等等。红外测温可以远距离对非接触物体的测量，且响应快、灵敏度高、准确度高等优点。传感器之家有很多红外测温的产品，可以看看产品详细信息。红外成像是根据物体内部温度分布情况来确定物体的外形。红外成像器件有红外变像管、红外摄像管、集成红外电荷耦合器件。红外分析仪主要有红外气体分析仪、红外分光光度计、红外光谱仪等。红外无损检测是

11、对热流或热量的测量来确定材料内部的缺陷，它还适用于一些超声波或X 射线无法测量的场合。4 总结与展望本文设计应用中，主要进行了以下几方面的工作: (1) 光信号如何转换成电信号； (2) 发射管与接受管的位置应该怎样安排；(3) 如何实现微弱信号的放大；(4)如何将谐波滤掉；(5) 如何驱动信响器发出报警声等问题。本文通过对红外家用烟雾报警装置设计过程及分析得出如下结论:经过这次小学期的设计过程，使我对传感器有了更深层次的理解。特别是红外线传感器的应用技术越来越成熟。以大规模的集成电路为代表的微电子技术的发展，是红外线的发射接受以及控制的可靠性得以提高，从而促进了红外传感器的迅速发展。经过老师的细心点拨和我们小组的团结协作精神，最终我们攻克了一个个难题。这次小学期使我懂得勤于思考、善于发现、团结协作、勤于动手是这次设计成功的基石。为以后的课程设计奠定了良好的基础。总起来说这次课程设计让我受益匪浅。5 参考文献1 胡向东，刘京成，于成波 传感器与检测技术 机械工业出版社2 河道清，张禾 传感器与传感器技术 科学出版社3 方彦军，程继红 检测技术与系统 中国电力出版社4 张启发 现代测试技术及应用 西安电子科技大学出版社5 何希才 传感器及其应用实例 机械工业出版社8 13