CN102063774B - 一种感烟报警电路 - Google Patents

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Abstract

一种感烟报警电路，包括信号判断模块、逻辑控制模块、喇叭驱动模块、升压电路模块；信号判断模块获取外部信号并与阈值信号进行比较，逻辑控制模块根据所述比较的结果控制喇叭驱动模块的工作状态，升压电路模块将外部电压VDD升高后提供给所述喇叭驱动模块。本发明提供的感烟报警电路，通过增加升压电路模块，将外部电压升高后提供给喇叭驱动模块，以驱动喇叭工作。因此本发明可以使用低压电源(1.5V-4.5V)供电，有着低功耗和低成本的优点，同时本发明提供的报警电路在日常使用中也利于电池的更换。

Description

一种感烟报警电路
技术领域
本发明属于火灾探测技术领域，涉及一种感烟报警电路。
背景技术
目前，在火灾探测技术中，感烟报警器已经广泛应用于公共场所和家庭中，为保护人身财产安全起着重要的作用。感烟报警器的核心功能是利用烟雾探测器检测空气中的烟雾的浓度，达到一定烟雾浓度时即启动喇叭进行报警，根据感烟方式的不同分为离子式感烟报警器和感烟报警器
传统的感烟报警电路(如图1所示)包括阈值信号模块，输入信号处理模块，信号比较模块，逻辑控制模块，喇叭驱动模块，振荡器模块，其他功能模块等。由外部探测器得到的烟雾探测信号经过输入信号处理模块处理后，在信号比较模块中与预设的阈值信号进行比较，如果超过阈值则认为是“有烟雾”状态，通过逻辑控制模块启动喇叭驱动模块驱动外围喇叭进行报警。
按照安全标准要求，感烟报警器的报警声应该在距离报警器10英寸处的声音强度要达到85dB以上，这是一个很高的声响要求，为了达到这样的要求，电路中的喇叭驱动模块需要有较高的输出功率，一般感烟报警电路都使用三端式压电喇叭发声，并且使用9V的干电池供电以提高输出功率。
使用9V电池供电的供电方式不仅增加了电路的功耗，而且增加感烟报警器的整机成本。同时因为9V电池在市场中并不非常常见，所以当感烟报警器的电池电量耗尽时，电池替换也不方便。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种感烟报警电路，可以用低压电源进行供电、低功耗、低成本、兼容性好的感烟报警电路。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种感烟报警电路，包括信号判断模块、逻辑控制模块、喇叭驱动模块、升压电路模块；所述信号判断模块获取外部信号并与阈值信号进行比较，所述逻辑控制模块根据所述比较的结果控制所述喇叭驱动模块的工作状态，所述升压电路模块将外部电压VDD升高后提供给所述喇叭驱动模块。
可选的，当所述比较的结果为所述外部信号大于所述阈值信号，电路进入报警状态。
可选的，所述逻辑控制模块根据所述比较的结果控制所述升压电路模块，使所述升压电路模块和所述喇叭驱动模块的工作状态同步。
可选的，所述信号判断模块包括信号处理模块、阈值信号模块、信号比较模块，外部信号经过输入信号处理模块处理后，在信号比较模块与阈值信号模块产生的阈值信号进行比较。其中，所述信号处理模块对可以外部信号进行增益放大和模数转换。述逻辑控制模块可以采用数字信号处理模块。
可选的，所述升压电路模块包括N个电容(C1-CN)和电容C，N为大于1的自然数；所述N个电容(C1-CN)并联时被外部电压VDD充电并与电容C断开，串联时与所述外部电压VDD断开并对电容C充电。
可选的，所述N个电容(C1-CN)都具有第一端和第二端；所述N个电容串接，相邻电容的第一端与第二端通过开关连接并产生空置的第一端和第二端各一个；所述空置的第二端接地，所述空置的第一端通过开关与所述电容C相连；所述第一端通过开关连接外部电压VDD，除所述接地第二端外的其他所述第二端通过开关接地。其中，所述连接外部电压VDD的开关可以为一端具有至少N个独立接口的开关电路，其中的N个独立接口连接所述电容的第一端。所述连接外部电压VDD的开关还可以为N个独立的开关。
可选的，所述连接外部电压VDD的N个独立的PMOS管，并且所述接地的开关为N-1个独立的NMOS管。
可选的，所述接地的开关为一端具有至少N-1个独立接口的开关电路，其中的N-1个独立接口连接所述电容的第二端。
可选的，所述接地的开关为N-1个独立的开关。
可选的，所述串接N个电容(C1-CN)的开关和所述连接电容C的开关为PMOS管。
可选的，所述电容C两端电压为所述升压模块的输出电压VPP，VPP＝VDD*N。
可选的，所述N个电容(C1-CN)大小相同，取值范围为10pF至20pF。
可选的，所述电容C大小为10nF至10uF。
可选的，所述外部电压VDD为1.5V至4.5V。
可选的，所述升压电路模块将外部电压VDD升高至6V至12V。
与传统的高压电源(9V)供电的感烟报警电路相比，本发明提供的感烟报警电路，通过增加升压电路模块，将外部电压升高后提供给喇叭驱动模块，以驱动喇叭工作。因此本发明可以使用低压电源(1.5V-4.5V)供电，有着低功耗和低成本的优点，同时本发明提供的报警电路在日常使用中也利于电池的更换。
附图说明
图1是传统的感烟报警电路的结构框图；
图2是本发明的感烟报警电路的实施例一的结构框图；
图3是本发明的感烟报警电路的实施例二的结构框图；
图4是本发明的信号判断模块的实施例的结构框图；
图5是本发明的升压电路模块的实施例的结构示意图；
图6是本发明的升压电路模块的一种优选例的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图2是本发明一种实施例(实施例一)的结构框图。从图2中可以看出，本实施例的报警电路包括信号判断模块、逻辑控制模块、喇叭驱动模块。
报警设备的传感器探测环境中的烟雾信号并转换成电信号，这一外部信号被信号判断模块获取并与阈值信号进行比较，逻辑控制模块根据所述比较的结果控制喇叭驱动模块的工作状态，当外部信号大于阈值信号时，电路判断为“有烟雾”并进入报警状态，喇叭驱动模块启动并驱动喇叭报警。喇叭驱动模块驱动喇叭需要相对较高的电压，标准电压为9V，为了降低电路的供电电压，减少损耗，本实施例中用一个升压电路模块将外部电压VDD升高后提供给所述喇叭驱动模块。一般可以用1.5V-4.5V(优选3V)的电压对电路进行供电，升压电路模块将该电压提高至6V-12V(优选9V)，用以对喇叭驱动模块进行供电。这样不仅整个电路的耗能减少了，同时1.5V-4.5V的电压也是目前市场上通用的电池电压，有利于电池的更换。
图3为本发明另一种实施例(实施例二)的结构框图。从图3中可以看出，实施例二是在实施例3的基础上，增加了逻辑控制模块根据信号判断模块对外部信号与阈值信号的比较结果控制升压电路模块的工作。当比较结果为“有烟雾”，那么逻辑控制模块使升压电路模块工作，向喇叭驱动模块供电，同时逻辑控制模块使喇叭驱动模块工作，驱动喇叭报警；当比较结果为“无烟雾”，那么逻辑控制模块使升压电路模块和喇叭驱动模块不工作，不对外供电，减少了能耗。
实施例一和实施例二中的可以采用的一种信号判断模块的结构框图如图4所示。信号判断模块包括：输入信号处理模块、阈值信号模块和信号比较模块。
输入信号处理模块对输入的烟雾信号(外部信号)进行增益放大和模数转换，将转换而成的数字信号传送给信号比较电路；阈值信号模块产生阈值信号，信号比较电路将该数字信号与阈值信号进行比较，当数字信号与阈值信号的比较结果为“有烟雾”时电路进入报警状态。此时逻辑控制模块启动升压电路模块将对喇叭驱动模块供电，喇叭驱动模块驱动外围喇叭进行报警。作为一个优选方式，逻辑控制模块为数字信号处理模块。
实施例一和实施例二中可以采用的一种升压电路模块的结构示意图如图5所示。从图5中可以看出，升压电路模块包括N个电容C1、C2、...、CN和另一个电容C，N为大于1的自然数。C1、C2、...、CN并联时同时被外部电压VDD充电并与电容C断开，C1、C2、...、CN串联时与外部电压VDD断开并对电容C充电。电容C的两端电压为输出电压VPP。
下面结合图5详细阐述如何实现C1、C2、...、CN并联时同时被外部电压VDD充电并与电容C断开，C1、C2、...、CN串联时与外部电压VDD断开并对电容C充电。具体来讲，电容C1、C2、...、CN的一端Ep1、Ep2、...、EpN分别通过开关电路Kp与外部电压VDD相连。电容C1的另一端En1接地，电容C2、...、CN的另一端En2、...、EnN通过开关电路Kn接地。电容Ci的一端Epi与电容Ci+1的另一端Eni+1通过开关Ki相连，1≤i＜N，i为自然数。也就是说C1的Ep1端与C2的En2端通过开关K1相连，C2的Ep2端与C3的En3端通过开关K2相连，以此类推。CN的EpN端通过开关KN与电容C一端相连，电容C另一端接地；
采用时序信号控制电路中的开关，时序信号由一振荡器模块产生。时序信号控制开关Kp和开关Kn同时导通或关断。当开关Kp和开关Kn同时导通时，时序控制开关K都断开，此时C1、C2、...、CN处于并联状态，外部电压VDD对C1、C2、...、CN充电。C1、C2、...、CN的Ep端(包括Ep1、Ep2、...、EpN)为高电平，C1、C2、...、CN的En端(包括En1、En2、...、EnN)接地，两端的电压为VDD。当开关Kp和开关Kn同时关断时，时序控制开关K都导通，此时C1、C2、...、CN处于串联状态。由于电容的特性，当开关Kp和开关Kn同时关断时，C1、C2、...、CN两端的电荷保持不变，因此电压也为VDD，当被串联起来时，C1的En1端接地，C1的Ep1端(高电平端)与C2的En2端(低电平)相连，C2的Ep2端(高电平端)与C3的En3端(低电平)相连，以此类推。因此串联后C1-CN总的电压为N个VDD的和。开关KN的导通使得C1-CN对电容C充电，电容C两端电压为N个VDD的和，即VPP＝N*VDD。这里所说的开关K为开关K1、K2、...、KN的总称。
本实施例中N个电容C1、C2、...、CN可以大小相同，也可以不相同，优选为大小相同。C1、C2、...、CN的大小为10pF至20pF，优选为15pF。电容C远大于N个电容C1、C2、...、CN，其大小为10nF至10uF，优选为100nF，200nF，500nF，800nF，1uF，5uF，10uF。根据实际需要，可以选取适当的N，一般市场上的低压电源(如干电池)具有为1.5V，3V，4.5V。喇叭驱动模块所需要的驱动电压为6V至12V，符合标准的为9V(优选值)。
需要指出的是，上述开关Kp、开关Kn和开关K指的是具有开关功能的模块。Kp可以是一个开关电路，一端具有至少N个独立接口，另一端为一个接口与外部电压VDD相连，其中的N个独立接口分别于C1、C2、...、CN的一端Ep1、Ep2、...、EpN相连。时序控制Kp的开关状态，开关Kp断开时Ep1、Ep2、...、EpN彼此不相连，开关Kp导通时Ep1、Ep2、...、EpN同时与外部电压VDD相连。Kp还可以是N个独立的开关Kp1、Kp2、...、KpN，每个开关的一端并接到外部电压VDD，另一端分别于C1、C2、...、CN的一端Ep1、Ep2、...、EpN相连。
同样的，Kn可以是一个开关电路，一端与外部电压VDD相连，另一端具有至少N-1个独立接口，其中的N-1个独立接口分别于C2、...、CN的一端En2、...、EnN相连。时序控制Kn的开关状态，开关Kn断开时En2、...、EnN彼此不相连，开关Kn导通时En2、...、EnN同时与外部电压VDD相连。Kn还可以是N-1个独立的开关Kn2、...、KnN，每个开关的一端并连接地，另一端分别于C2、...、CN的另一端En2、...、EnN相连。
作为一种优选的实施方式，开关Kp为N个独立的PMOS管，开关Kn为N-1个独立的NMOS管，开关K为N个独立的PMOS管。N＝3的升压电路模块电路图如图6所示。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。

Claims (18)

1.一种感烟报警电路,包括信号判断模块、逻辑控制模块、喇叭驱动模块，所述信号判断模块获取外部信号并与阈值信号进行比较，所述逻辑控制模块根据所述比较的结果控制所述喇叭驱动模块的工作状态，其特征在于,所述感烟报警电路还包括一升压电路模块，将外部电压VDD升高后提供给所述喇叭驱动模块，所述升压电路模块包括N个电容（C1-CN）和电容C，N为大于1的自然数；所述N个电容（C1-CN）并联时被外部电压VDD充电并与电容C断开，串联时与所述外部电压VDD断开并对电容C充电，所述N个电容（C1-CN）都具有第一端和第二端；所述N个电容串接，相邻电容的第一端与第二端通过开关连接并产生空置的第一端和第二端各一个；所述空置的第二端接地，所述空置的第一端通过开关与所述电容C相连；所述N个电容的第一端通过开关连接外部电压VDD，除所述接地第二端外的其他所述第二端通过开关接地，所述连接外部电压VDD的开关为一端具有至少N个独立接口的开关电路，其中的N个独立接口连接所述N个电容的第一端。
2.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于当所述比较的结果为所述外部信号大于所述阈值信号，电路进入报警状态。
3.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述逻辑控制模块根据所述比较的结果控制所述升压电路模块，使所述升压电路模块和所述喇叭驱动模块的工作状态同步。
4.根据权利要求1或2或3所述的感烟报警电路，其特征在于所述信号判断模块包括信号处理模块、阈值信号模块、信号比较模块，外部信号经过输入信号处理模块处理后，在信号比较模块与阈值信号模块产生的阈值信号进行比较。
5.根据权利要求4所述的感烟报警电路，其特征在于所述信号处理模块对外部信号进行增益放大和模数转换。
6.根据权利要求4所述的感烟报警电路，其特征在于所述逻辑控制模块为数字信号处理模块。
7.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述连接外部电压VDD的开关为N个独立的开关。
8.根据权利要求7所述的感烟报警电路，其特征在于所述连接外部电压VDD的N个独立的开关为N个独立的PMOS管，并且所述接地的开关为N-1个独立的NMOS管。
9.根据权利要求1或7所述的感烟报警电路，其特征在于所述接地的开关为一端具有至少N-1个独立接口的开关电路，其中的N-1个独立接口连接所述N个电容的第二端。
10.根据权利要求1或7所述的感烟报警电路，其特征在于所述接地的开关为N-1个独立的开关。
11.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述串接N个电容（C1-CN）的开关和所述连接电容C的开关为PMOS管。
12.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述电容C两端电压为所述升压电路模块的输出电压VPP。
13.根据权利要求12所述的感烟报警电路，其特征在于VPP=VDD*N。
14.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述N个电容（C1-CN）大小相同。
15.根据权利要求1或14所述的感烟报警电路，其特征在于所述N个电容（C1-CN）大小为10pF至20pF。
16.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述电容C大小为10nF至10ｕF。
17.根据权利要求1所述的感烟报警电路，其特征在于所述外部电压VDD为1.5V至4.5V。
18.根据权利要求1或12或13或17所述的感烟报警电路，其特征在于所述升压电路模块将外部电压VDD升高至6V至12V。
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