光電感煙火災(zāi)探測器的電路設(shè)計

1、光電感煙火災(zāi)探測器的電路設(shè)計電光電感煙火災(zāi)探測器分為減光式和散射光式，分述如下:減光減光式光電感煙火災(zāi)探測器探減光式測器的檢測室內(nèi)裝有發(fā)光器件及受光器件。在正常情況下，受光器件接收到發(fā)光光器件的一定量的光；而在火災(zāi)時，探測器的檢測室進入了大量煙霧，發(fā)光器件的發(fā)射光受到煙霧遮擋，使受光器接收的光量減少，光電流降低，探測器發(fā)出報警信號。原理示意圖見圖1,目1前這種形式的探測應(yīng)用較少。散射減光式光電感煙火災(zāi)探測器探減光探測器的檢測室內(nèi)也裝有發(fā)光器件和受光器圖1減光式光電感煙火災(zāi)探測器原理圖件。在正常情況下，受光器件是接收不到發(fā)光器件發(fā)出的光的，因而不產(chǎn)生光電流。在火災(zāi)發(fā)生時，當煙霧進入檢測室時，由于

2、煙粒子的作用,使發(fā)光器件發(fā)射的光產(chǎn)生漫射，這種漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實現(xiàn)了將煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ?，探測器發(fā)出報警信號。原理示意圖如圖2。作為發(fā)光器件，目前大多采用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管，受光器件多采用半導(dǎo)體硅光電管。受光器件阻抗是隨煙霧濃度的增加而降低的，變化曲線如圖3所示。煙濃度以減光率表示，單位現(xiàn)即每米內(nèi)光減少的百分數(shù)。2光電感煙火災(zāi)探測器的電路設(shè)計光電感煙火災(zāi)探測器的電路原理圖如圖4所示。圖2散射光式光電感煙火災(zāi)探測器原理圖圖3受光器件阻抗隨煙濃度變化曲線圖4電路原理框圖對該探測器的設(shè)計除了符合國際要求外，我們還要求探測器在正常監(jiān)視狀

3、態(tài)下工作電流不大于100iiA,探測器白電源為24V直流電壓,探測器的輸入阻抗為240kQ,呈高阻狀態(tài)。在報警時，工作電流不大于80mA,并等效于一個7V左右的穩(wěn)壓管，呈低阻狀態(tài)。因此，探測器靜態(tài)功耗很小，同時也有利于區(qū)別探測器的兩種不同工作狀態(tài)，以便與座電路相匹配，實現(xiàn)頻率的遠距離傳輸2.1 倒相電路（圖5）圖5倒相電路按國標規(guī)定，探測器輸入24V直流電壓。橋式倒相電路的優(yōu)點在于接入電源時不必分正負端，可以隨意接入電壓的兩根線，而輸出是有確定極性的+E電壓，給施工安裝帶來很大方便。2.2 穩(wěn)壓、限流電路（圖6）圖6穩(wěn)壓、限流電路上電后，Q1、Q2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，形成I4電流對C2充電。由于R

4、1和R2阻值的選擇使I4電流較小，C2取值又較大，所以B點電位緩慢上升。此時，Z1處于不穩(wěn)壓狀態(tài)，I2很小。由于Q2導(dǎo)通，A點電位隨B點電位上升而上升。當A點電位上升到Z1管的穩(wěn)壓值附近時，Z1管的動態(tài)電阻增大，I2電流突然增大。在這瞬間，I1電流基本穩(wěn)定，這樣I3電流相應(yīng)減小，Q1、Q2相繼截止，C2開始放電。經(jīng)過一段時間后，B點電位下降，當B點電位降到一定值時，QtQ2又重新導(dǎo)通，I3逐漸增大，I2減小，使Z1管又處于不穩(wěn)壓狀態(tài)。如此周而復(fù)始，Z1管間隙工作在穩(wěn)壓點附近。B點電位雖略有起伏，但還是較為穩(wěn)定。B點電壓波形見圖7。圖7B點波形圖2.3 振蕩電路（圖8）圖8振蕩電路由NPN

5、74;Q3管，PNP®Q4管與阻容反饋支路C3R4構(gòu)成一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路。當B點電位達到某一值時，通過偏置電阻R3使Q3導(dǎo)通，從而在R4上建立偏置電壓，高速開關(guān)管Q4迅速導(dǎo)通，C點電位升高。從C點流出15、I6電流，I6用于驅(qū)動接收放大電路，I5則通過阻容正反饋回路C3R4流入Q3的基極，鞏固Q3的導(dǎo)通。當C3充電到一定值時，將D點電位下拉，Q3®止，Q4也相應(yīng)截止。當B點電位又上升到某一值時，Q3Q4繼續(xù)導(dǎo)通，形成一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路。C點電壓波形如圖9所示。圖9C點電壓波形圖從圖中可以看出，在3s低電平期間，電容C2在存儲能量，只在100ns內(nèi)釋放能量，從而實現(xiàn)了探測器在

6、正常監(jiān)視狀態(tài)下平均工作電流為100pA,呈高阻狀態(tài)。我們也曾嘗試，采用CMO時基電路7555取代振蕩電路，可以得到圖9的波形。但由于該芯片本身有一定靜態(tài)功耗，另外它沒有儲存能量的功能，總工作電流為幾個mA不附合技術(shù)條件的要求。2.4 接收放大電路（圖10）Axy1&ET圖10接收放大電路從圖中看出光電轉(zhuǎn)換是由紅外接收管PE完成。PE與紅外發(fā)光管LED相匹配，波長均為900nmPE由B點供電，一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。LED由F點脈沖供電，所以為間斷的。當有煙霧時，PE應(yīng)該接收到LED的發(fā)光信號。對LED采用脈沖供電方式，除省電外，還有抗瞬間尖峰脈沖干擾的作用。光電管PE接收到信號后送運放A1（

7、3140）的同相端，A1在此作比較器用，A1的反相端接的R10與可調(diào)電阻R11,可以根據(jù)探測器所需的不同靈敏度調(diào)節(jié)P點電位。A1輸出電壓UH直接送抗干擾電路。運放A1的電源也是由F點供給脈沖電壓，平均耗電極少，這就是為何nA級電流能驅(qū)動工作電流為mA級的器件的原因所在。2.5 抗干擾電路（圖11）A2、A3連成了計數(shù)器形式，當連續(xù)兩次收到接收放大電路輸出的正脈沖信號時，Q2輸出一個確定的火災(zāi)信號，否則認為是干擾而不處理，所以，該電路對瞬時及短時易過性的干擾有較強的抑制作用。R14R15C7組成了一個積分電路，在第一個正脈沖到來后，若沒有連續(xù)收到第二個正脈沖，則將計數(shù)器復(fù)位。A2、A3的電源由B點電壓供電。2.6 報警接口電路（圖12）在抗干擾電路未輸出正脈沖的火警信號時，可控lit圖11抗干擾電路硅的控制端為低電平，可控硅不導(dǎo)通。當正脈沖到來時，可控硅的控制端為正脈沖觸發(fā)，可控硅導(dǎo)通，Z3穩(wěn)壓管開始工作，電壓E被穩(wěn)定在78V左右，報警電流增至幾十mA探測器呈低阻狀態(tài)，符合技術(shù)條件的要求。另外，Z4、R17組成的抗干擾電路，這樣，低于火警信號電壓幅值的干擾信號就不能使可控硅觸發(fā)。圖12報警接口電路光電感煙火災(zāi)探測器總電路圖如圖13。1）光電感煙火災(zāi)探測