光敏传感器 烟雾传感器

目录

封面.....................................................1

任务书....................................................2

摘要.....................................................4

第一章 设计方案论证....................................4

1.1 设计的应用意义.....................................4

1.2方案的构思和论证....................................5

1.3总体设计方案框图及分析..............................5

第二章 硬件电路设计.....................................6

2.1 系统的组成.........................................6

2.2 火灾探测器.........................................6

2.3 单元电路设计与原理分析.............................7

2.3.1 感烟式火灾报警电路及工作原理..................7

2.3.2 感温式火灾报警电路及工作原理..................9

第三章 设计总结.......................................10

参考文献...............................................11

摘要

本论文主要对火灾报警模块深入研究，选用烟雾传感器、温度传感器等多个传感器作为敏感元件，结合信息融合技术，全面阐述了研制火灾报警控制器硬件部分和软件部分的方法。采用protel99绘制电路图并在实验室进行实物制作，证明整个系统电路设计合理，性能安全可靠。本设计使用了多种火灾探测器，对设计出完整的火灾报警系统提供了必要的帮助

关键词：火灾报警系统；烟雾传感器；温度传感器；电路设计

第一章 设计方案论证

1.1 设计的应用意义

火灾报警系统是各行各业必需的一种安全系统，可靠的监测是该系统的重要环节。

现代化的建筑规模大、标准高、人员密集、设备众多、对防火要求极高。随着我国经济建设的发展，各种高层建筑、大中型商业建筑、厂房不断涌现，对防火报警系统提出了更严格的要求。为了早发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，有效保护人身财产安全，保卫社会主义现代化建设，在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、办公楼、科研和商业部门等，火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。电气工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全而且也直接关系到各种消防设施能否直接发挥作用。因此，火灾报警系统的设计及设备选型显得更为重要。

随着我国经济的高速发展，人民生活水平大幅度提高，现代建筑不断增多，随之火灾隐患亦随之增加，各种生产、办公以及居住场所火灾大增，塑料制品和双层玻璃的大量应用，使火场的外部救援困难重重。火灾一旦发生，将对人的生命财产造成极大的危害。现代建筑具有智能化的时代特征，火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任，在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。因此，设计简单实用的火灾报警控制系统有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义。

在人们的生产过程中或日常生活中，火灾也时有发生，它会给人们带来巨大的灾害和损失。因此，正确采取预防火灾的手段是人类与火灾做斗争的重要课题，本设计将对火灾的探测与报警模块进行介绍。

1.2 方案的构思和论证

火灾自动报警器能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感烟、感温和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，及时发出报警信号并确定火灾发生的部位，提醒人们及时采取措施消灭火灾，减少损失。

随着科学技术的发展，火灾报警系统也在不断的更新，目前火灾报警系统有智能型、全总线型和综合型等，这些系统能够对整个火灾自动报警进行检测。但是目前在实际工程中传统型的区域报警系统、集中报警系统、和控制中心报警系统仍被广泛运用。安装在检测区域的探测器不断的向所监测的现场发出巡检信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器接收到的信号与内存的正常定值进行比较，判断火灾是否发生。当火灾发生时，发出声光报警，及时提醒人们疏散和采取灭火措施。

1.3总体设计方案框图及分析

本系统的总体框图如图1所示，现对该图进行简要说明：

图1 系统总体框图

本框图由传感器模块、信号处理和报警模块三大部分组。各个组成部分有着不同的功能，成传感器模块主要由温度探测器和烟雾探测器组成，主要负责采集周围环境信息；信号处理部分将传感器的输出信号进行加工处理，再传给中央控制单元；中央控制单元接收并处理，输出报警信号；报警模块接收到信号发出警报，及时提醒人们火灾的发生；通信模块接收到中央控制单元传过来的信号，自动将火灾发生情况传输出去。

第2章 硬件电路设计

2.1 系统的组成 报警模块 信号处理模 传感器模块

火灾烟雾报警系统的基本功能是通过监测周围环境的烟雾浓度和其他灾情信号而进行火灾报警，呼吁人们及时采取有效措施消灭火源，减少损失。

火灾报警系统是建筑防火综合监控系统，由火灾报警系统和消防控制系统组成。在实际工程应用中，系统的组成是多种多样的，设备的多少、设备的种类都有很大的差别。但是，决定系统特征的是火灾自动报警系统和联动消防控制系统的实施方式。火灾自动报警系统一般由探测器、信号电路和自动报警装置三部分组成。

火灾自动报警系统是触发器件、火灾报警装置以及具有其他辅助功能的装置组成的系统，是人们为了早期发现并通报火灾以便及时采取有效措施，控制和扑灭火灾而设置在建筑中或其他场所的一种自动消防设施，是人们对战火灾的有力工具。

此外，火灾自动报警系统的设计，必须遵循国家有关方针、政策、规范和公

安消防部门的有关法规，针对保护对象的特点，做到安全可靠、技术先进、经济合理、使用方便。

2.2 火灾探测器

火灾探测器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，称为火灾自动报警系统的“感觉器官”。它能对火灾参数（如烟雾、温度、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出信号的装置。它是火灾自动报警系统中的关键元件，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，因此对火灾探测器的选择和布置应该严格按照规范进行。

火灾探测与报警时火灾监控系统的基础和核心，主要实现火灾参数的检测和数据处理，为消防控制系统提供相关的输入信号，燃烧伴随有烟、光、热的现象，高温、高热、强光、强辐射等便成为火灾的基本特征。火灾探测器就是基于以上基本特征，获取火灾发生出去的信息，把这种信息转化为电信号进行处理，目前火灾探测器主要有感烟式、感温式和感光式三大类，分别基于火灾的温度、产生的烟气、火焰光谱特征。为了提高报警准确性，在此基础上出现了感烟、感温和感光相结合的复合式探测器。除此之外，近年来还出现了图像式和空气采样式火灾探测器。图像式探测器通过摄像采集监控区域的光辐射图像，然后通过图像识别技术判断火灾的发生，具有较强的识别和抗干扰能力。空气采样式探测器则通过对空气粒子采集，分析特定粒径粒子的浓度来判断火灾的发生，大大提高了探测器的灵敏度，解决了早期火灾预报困难的问题，为大家的生命和财产安全做出了保证。

对火灾的探测是以物质在燃烧过程中产生的各种物理和化学现象为依据的，并以早期发现火灾为前提。因为火灾的早期发现，是充分发挥措施、减少火灾损失、保护生命财产安全的重要条件。

火灾探测的方法从原理上可分为：温度探测法、火焰探测法及可燃气体检测法。目前使用得较多的火灾探测器有感温式、感烟式、感光式、可燃气体探测式等类型，而在每种类型中又可分为不同的形式。在实际使用时，可根据不同的防火场所去选择合适的方法，以发挥火灾探测器的效能，有效地探测火灾，从而实现早发现早报警的目的。

火灾报警控制器的种类繁多，根据不同的方法可分为不同的类别：

火灾报警控制器按监控区域分可分为区域型和集中型和控制中心报警系统。区域报警控制器是负责对一个报警区域进行火灾监测的自动工作装置。一个报警区域包括很多个探测区域(或称探测部位)。一个探测区域可有一个或几个探测器进行火灾监测，同一个探测区域的若干个探测器是互相并联的，共同占用一个部位编号，同一个探测区域允许并联的探测器数量视产品型号不同而有所不同，少则五、六个，多则二三十个。

根据火灾报警控制器的工作原理不同可分为感烟式火灾报警控制器、感光式火灾报警控制器和感温式火灾报警控制器。他们分别是通过对被监测场所的烟雾浓度、光辐射、温度变化等因素的监视而进行工作的。

2.3单元电路设计与原理分析

2.3.1感烟式火灾报警电路及工作原理

火灾发展过程大致可分为初期阶段、发展阶段和衰减阶段，感烟火灾探测器的功能在于：在初燃生烟阶段，能自动接收到信号并传送给处理单元，最终发出报警信号，以期将火扑灭在未成灾害之前。根据结构不同，感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。

离子感烟式火灾探测器工作原理：采用空气离化火灾探测方法构成和工作的，他是利用放射形同位素释放的高能量a射线将局部空间的空气电离产生正、负离子，在外加电压的作用下形成离子电流，当火灾产生的烟雾及燃烧产物即烟雾气溶胶进入电力空间（一般称为电离室）时，比表面积较大的烟雾粒子将吸附其中的带电离子，产生离子电流变化，经电子线路加以检测，从而获得与烟浓度有直接关系的电信号，用于火灾确认和报警。光电感烟火灾探测器的工作原理是一感光电极处于激光照射下发生电信号，当火灾烟雾遮蔽激光时，电极失电，发出报警信号。

光电感烟探测器工作原理： 点型光电感烟探测器的红外发光元件与光敏元件(光子接收元件)在其探测室内的设置通常是偏置设计。二者之间的

距离～般在20-25mm．在正常无烟的监视状态下，敏元件接收不到任何光，包括红外发光元件发出的光。在烟粒子进入探测室内时．红外发光元件发出的光则被烟粒子散射或反射到光敏元件上，并在收到充足光信号时，便发出火灾报警，这种火灾探测方法通常被称做烟散射光法。点型光电感烟探铡器通常不采用烟减光原理工作．因为无烟和火灾情况之间的典型差别仅有0．09%变化 这种小的变化会使探测器极易受到外部环境的不利影响。

由于在办公楼中相对比较干燥，没有大量的粉尘和水雾干扰而且没有腐蚀气体的侵蚀，故选用离子感烟式探测器即烟雾浓度检测传感器更为合理。本次选用的是烟雾浓度检测传感器MS5100如图4所示，它有四个脚，两个脚是接电源给传感器加热，另外两个脚接稳定电压。