CN106039623A

CN106039623A - 一种自动灭火装置

Info

Publication number: CN106039623A
Application number: CN201610483811.0A
Authority: CN
Inventors: 谢骞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2016-10-26

Abstract

本发明公开了一种自动灭火装置，主要包括：控制器模块、电源模块、直流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块，所述流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块分别与控制模块和电源模块连接，所述控制模块还与电源模块连接，可以克服现有技术中自动灭火装置设计不合理，灭火效果不理想，设计成本高，导致自动灭火装置的应用很难大范围实现等缺陷。

Description

一种自动灭火装置

技术领域

本发明涉及自动灭火技术领域，具体地，涉及一种自动灭火装置。

背景技术

近几年中，大量的高层、地下建筑与大型的石化企业不断涌现。由于这些建筑的特殊性，发生火灾时，不能快速高效的灭火。为了解决这一问题，尽快救助火灾中的受害者，最大限度的保证消防人员的安全，使得消防灭火装置应运而生。但是，我国消防灭火装置的研究还处在初级阶段，还有许多有待研究的问题。比如，高层建筑发生火灾时，消防人员不可能在短时间内到达高处的火灾发生地点，在地下建筑中，由于环境比较潮湿，烟气不易扩散，消防人员不容易快速的判定火源位置；而在石化企业发生火灾时，将产生大量的毒气，消防人员在灭火时极易中毒。研制能够用于这些场合的侦察自动灭火装置，协助消防人员进行火灾的定位和灭火，将有极大的社会意义。基于人工智能的不断发展，各项高新技术的不断成熟，在可预见的将来，自动灭火装置在功能上会更具多样特点，在较多危险区域可以完全代替消防员，避免消防员生命伤亡。同时也应该看到，我国在研究自动灭火装置方面较国外同行已落后太多，存在技术差异和代沟，自动灭火装置的不断研制、生产和装备过程，应坚持自主研制为主，引进为辅，提高我国消防部队消防装备现代化的水平,并及时装备消防部队，提高消防部队打赢大仗、恶仗、硬仗和特殊战役的能力，提高消防部队在处置大型复杂火灾和应急救援的作战效能提高消防部队的自我防护能力,减少消防指战员的人身伤亡，更好地保卫我国经济发展。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中自动灭火装置设计不合理，灭火效果不理想，设计成本高，导致自动灭火装置的应用很难大范围实现等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种自动灭火装置，以实现降低设计成本，提高灭火装置灭火率提高自动灭火装置的应用范围的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动灭火装置，主要包括：控制器模块、电源模块、直流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块，所述流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块分别与控制模块和电源模块连接，所述控制模块还与电源模块连接。

进一步地，所述火焰检测模块采用热释电红外测温传感器TTS1000系列。

进一步地，所述寻迹传感器采用ST178型光电管。

进一步地，所述电源模块包括LM2940芯片提供5V供电。

进一步地，所述电机驱动电路具体为，电池由VIN管脚接入，通过LM29041IMP-5.0Z转化为5V作为信号电源VCC，电机由L298供电，由全桥进行泻流，对电机的控制信号由Atmega128直接输入，M1_DIR与M1_PWM为M1电机的控制信号，M2_DIR与M2_PWM为M2电机的控制信号，其中INPUT2与INPUT4的信号是由输入INPUT1、INPUT3的信号反向后输入，通过单片机的控制实现两个直流电机的正反转。

进一步地，所述寻迹模块包括红外线对管电路和LM339单相比较器电路，所述红外线对管电路与LM339单相比较器电路连接。

进一步地，所述火焰检测电路具体为TTS1000系列热释电体两面的电极之间连接高阻抗负荷，为了将温度的变化引起的表面电荷量的变化转换为输出电压变化，内部设置有场效应晶体管和阻抗匹配断路。

本发明各实施例的，由于主要包括：控制器模块、电源模块、直流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块，所述流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块分别与控制模块和电源模块连接，所述控制模块还与电源模块连接，并对相应模块的电路进行了具体的设计；从而可以克服现有技术中自动灭火装置设计不合理，灭火效果不理想，设计成本高，导致自动灭火装置的应用很难大范围实现等缺陷。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

具体地，一种自动灭火装置，包括控制器模块、电源模块、直流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块，所述流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块分别与控制模块和电源模块连接，所述控制模块还与电源模块连接。

所述火焰检测模块采用热释电红外测温传感器TTS1000系列。

所述寻迹传感器采用ST178型光电管。

所述电源模块包括LM2940芯片提供5V供电。

所述电机驱动电路具体为，电池由VIN管脚接入，通过LM29041IMP-5.0Z转化为5V作为信号电源VCC，电机由L298供电，由全桥进行泻流，对电机的控制信号由Atmega128直接输入，M1_DIR与M1_PWM为M1电机的控制信号，M2_DIR与M2_PWM为M2电机的控制信号，其中INPUT2与INPUT4的信号是由输入INPUT1、INPUT3的信号反向后输入，通过单片机的控制实现两个直流电机的正反转。

所述寻迹模块包括红外线对管电路和LM339单相比较器电路，所述红外线对管电路与LM339单相比较器电路连接。

所述火焰检测电路具体为TTS1000系列热释电体两面的电极之间连接高阻抗负荷，为了将温度的变化引起的表面电荷量的变化转换为输出电压变化，内部设置有场效应晶体管和阻抗匹配断路。

系统设计采用ATMEGA128单片机作为主控制器，用ST178型光电对管进行避障，TTS型热释电非接触式温度传感器作为本系统的火焰传感器，L298作为直流电机的驱动芯片的设计方案。使得自动灭火装置能到指定区域进行灭火工作。自动灭火装置必须通过内部设备采集现场环境情况进行分析并做出相应的动作，以达到灭火装置智能灭火的目的。本系统主要由控制器模块、电源模块、直流电机及其驱动模块、避障传感器模块、避障模块、火焰传感器、灭火系统及其驱动模块等模块构成，电机选择本系统为智能灭火装置，对自动灭火装置来说，其驱动电机的选择就显得十分重要。下面分析几种常见电机。步进电机由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现灭火装置前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于灭火装置等有一定速度要求的系统。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速(减速)齿轮组，可以产生大扭力。舵机，顾名思义是控制舵面的电动机。舵机的出现最早是作为遥控模型控制舵面、油门等机构的动力来源，但是由于舵机具有很多优秀的特性，在制作机器人时也时常能看到它的应用。舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围一般不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。直流电机能够较好的满足系统的要求，控制方便，因此我选择以直流电机做为自动灭火装置行进驱动电机，用舵机来做自动灭火装置的驱动转向电机。火焰传感器用热释电红外测温传感器，热释电红外传感器TTS1000和TTS2000系列是根据LiTaO3的热释电效应设计的，用作检测器的热释电材料具有自发极化，其晶面能俘获大气中的自由电荷，从而保持中性，当晶面温度稍有变化即引起自发极化强度的变化，从而使晶面电荷量发生相应的变化。由于它是非接触式测温，用于测量火焰温度非常方便。2.3.2寻迹传感器用ST178型光电对管。ST178为反射取样式红外线对管作为核心传感器件。它采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，以非接触检测方式，检测距离可调整范围大，4-10mm可用。当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。避障传感器考虑到本系统只需要检测简单障碍物，没有十分复杂的环境。为了使用方便，便于操作和调试。用红外光电开关ST178进行避障。光电开关的工作原理是根据投光器发出的光束，被物体阻断或部分反射，受光器最终据此做出判断反应，是利用被检测体对红外光束的遮光或反射，当检测到有障碍物的时候，光电对管就能够接收到物体反射的红外光，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均能检测。光电对管ST178操作简单，使用方便。当有光线反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。传感器组把测得温度分别通过模数转换传给单片机，单片机通过一定的处理，比较得出温度最高的三个传感器，根据能量在自由空间的衰减规律可知，火源与传感器的距离与传感器测得温度的大小呈负相关，温度越高，距离火源越近，所以，火源即在这三个传感器所对的那个方向上。具体的方位可以通过相应的公式计算出来，调整灭火装置方向并通过避障传感器避障前进到火源位置驱动灭火风扇进行灭火。电源电路ATMEGA128需要4.5 5.5V直流电压、150mA的峰值电流，在考虑到其它外围芯片的供电电压和功耗，最终选择LM2940 这种专为大功率供电使用的芯片提供5V供电，ST178光电对管寻迹灭火风扇火焰传感器声音报警模块L298驱动直流电机光电开关避障模块，微控制器模块的设计；ATmega128单片机介绍ATMEL公司系列单片机的最高配置的一款单片机，应用极其广泛ATmega128主要特性如下：高性能、低功耗的AVR先进的RISC结构133条指令工作于16MHz时性能高达16MIPS 128K字节的系统内可编程Flash寿命:10,000具有独立锁定位、可选择的启动代码区通过片内的启动程序实现系统内编程真正的读-修改-写操作4K字节的EEPROM寿命:100,000 4K字节的内部SRAM多达64K字节的优化的外部存储器空间可以通过SPI实现系统内编程JTAG接口(IEEE1149.1标准兼容)遵循JTAG标准的边界扫描功能通过JTAG接口实现对Flash,EEPROM,熔丝位和锁定位的编程位定时器/计数器两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器个具有可编程增益(1x,10x,两个可编程的串行USART可工作于主机/从机模式的SPI串行接口片内经过标定的RC振荡器种睡眠模式:空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Stand模式以及扩展的Standby模式通过熔丝位可以选择ATmega103兼容模式53个可编程64引脚TQFP 64引脚MLF封装5.5VATmega128L 5.5VATmega128MHzATmega128L 3.2.2ATmega128单片机最小系统电路Atmega128单片机最小系统主要包括复位电路、晶振电路、低通滤波器电路以及各种滤波电容3.3电机驱动电路的设计用L298芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良，从稳定性方面考虑，采用电机驱动芯片L298作为电机驱动。L298是SGS公司的产品，是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，内部包含二个H桥的高电压大电流桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动LM298内部H桥原理它相应频率高，一片L298可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。EnA是控制使能端，控制OUTl和OUT2之间电机的停转，IN1、IN2脚接入控制电平，控制 OUTl和OUT2之间电机的转向。当使能端EnA有效，IN1为低电平IN2为高电平时，三极管2，3导通，1，4截止，电机反转。当IN1和IN2电平相同时，电机停转。停止驱动电路的设计电池由VIN接入，通过LM2940IMP-5.0转化为5v作为信号电源VCC。电机由L298供电，由全桥进行泻流。对电机的控制信号由Atmega128(3-4)M2_DIR M2电机的控制信号,其中INPUT的信号是由输入INPUT 1、INPUT的信号反向后输入。

至少可以达到以下有益效果：克服现有技术中自动灭火装置设计不合理，灭火效果不理想，设计成本高，导致自动灭火装置的应用很难大范围实现等缺陷。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动灭火装置，其特征在于，包括控制器模块、电源模块、直流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块，所述流电机及其驱动模块、寻迹传感器模块、避障模块、火焰检测模块、灭火风扇及其驱动模块和报警模块分别与控制模块和电源模块连接，所述控制模块还与电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于，所述火焰检测模块采用热释电红外测温传感器TTS1000系列。

3.根据权利要求2所述的自动灭火装置，其特征在于，所述寻迹传感器采用ST178型光电管。

4.根据权利要求3所述的自动灭火装置，其特征在于，所述电源模块包括LM2940芯片提供5V供电。

5.根据权利要求4所述的自动灭火装置，其特征在于，所述电机驱动电路具体为，电池由VIN管脚接入，通过LM29041IMP-5.0Z转化为5V作为信号电源VCC，电机由L298供电，由全桥进行泻流，对电机的控制信号由Atmega128直接输入，M1_DIR与M1_PWM为M1电机的控制信号，M2_DIR与M2_PWM为M2电机的控制信号，其中INPUT2与INPUT4的信号是由输入INPUT1、INPUT3的信号反向后输入，通过单片机的控制实现两个直流电机的正反转。

6.根据权利要求5所述的自动灭火装置，其特征在于，所述寻迹模块包括红外线对管电路和LM339单相比较器电路，所述红外线对管电路与LM339单相比较器电路连接。

7.根据权利要求6所述的自动灭火装置，其特征在于，所述火焰检测电路具体为TTS1000系列热释电体两面的电极之间连接高阻抗负荷，为了将温度的变化引起的表面电荷量的变化转换为输出电压变化，内部设置有场效应晶体管和阻抗匹配断路。