CN112002099B - 一种三级烟雾报警器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三级烟雾报警器，涉及烟雾报警技术领域，包括烟雾传感器模块，用于将采集的烟雾浓度转换成电压信号的形式输出；检测电路模块，用于将检测到的烟雾不同浓度信号送给译码电路，译码电路模块，用于将检测电路传送的信号，译码成为无、低、中和高四种浓度的烟雾信号，报警电路模块，用于根据译码电路模块的烟雾信号发出不同频率不同颜色的灯光等形式警告；所述反码器的输出端与报警电路模块的输入端相连，所述报警电路模块包括无烟灯光报警电路、低浓度灯光报警电路、中浓度灯光报警电路、高浓度灯光报警电路，改变以往烟雾报警器一旦检测到烟雾就发出报警的提示，可以检测三种浓度发出不同灯光。

Description

一种三级烟雾报警器

技术领域

本发明涉及烟雾报警技术领域，尤其涉及一种三级烟雾报警器。

背景技术

烟雾报警器是通过检测烟雾有无来实现火灾防范的，在紧急情况下以闪光、警笛等形式发出警告，提醒人们做出相应的决策，以减少财产损失。广泛应用于家庭、学校、酒店、商场、工厂和医院等场所。目前市场的烟雾报警器多以检测到烟雾就发出报警，随着社会的发展，科学的进步，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求，希望烟雾报警器能根据的烟雾浓度不同发出不同的声光警告提示，为了解决以上问题，作出了以下方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种三级烟雾报警器，可以检测三种浓度的烟雾报警器，在发生火灾时人们根据不同的警报而做出合适的自救措施，改变以往烟雾报警器一旦检测到烟雾就发出报警的提示，引起人们心里的恐慌，避免在紧急关头可能做出错误的自救决策。

为了实现以上目的，本发明采用了以下技术方案：一种三级烟雾报警器：烟雾传感器模块，用于将采集的烟雾浓度转换成电压信号的形式输出；所述烟雾传感器模块包括气敏传感器U0、第一分压元件；所述气敏传感器U0第二、第五引脚分别连接电源正极、电源负极；气敏传感器U0第一、三引脚并联连接电源正极VCC，气敏传感器U0第四、六引脚并联连接第一分压元件，第一分压元件另一端连接电源负极，所述气敏传感器U0的第四、六引脚并联连接第一分压

元件处为烟雾浓度电压信号U01输出端；

检测电路模块，用于将检测到的烟雾不同浓度信号送给译码电路，所述检测电路模块包括并联设置的集成运放U1A、集成运放U1B、集成运放U2A，集成运放U1A用于输出低浓度烟雾输出信号U11，集成运放U1B用于输出中浓度烟雾输出信号U12，集成运放U2A用于输出高浓度烟雾输出信号U13，所述烟雾传感器模块浓度电压信号U01输出端与检测电路模块的输入端U01相连；

译码电路模块，用于将检测电路传送的信号，译码成为无、低、中和高四种浓度的烟雾信号，所述译码电路模块包括依次连接的译码器U3、反码器U4，所述检测电路模块的输出端与译码器U3的输入端相连；

报警电路模块，用于根据译码电路模块的烟雾信号发出不同频率不同颜色的灯光等形式警告；所述反码器的输出端与报警电路模块的输入端相连，所述报警电路模块包括无烟灯光报警电路、低浓度灯光报警电路、中浓度灯光报警电路、高浓度灯光报警电路。

为了进一步优化本发明，可优先选用以下技术方案：

优选的，所述气敏传感器U0第五引脚连接电阻R1，电阻R1另一端连接电源负极。

优选的，所述气敏传感器为MQ-2气敏传感器，所述第一分压元件选用电阻或电位器。

优选的，集成运放U1A第八引脚连接电源正极,集成运放U1A第四引脚连接电源负极，集成运放U1A第二引脚连接第三分压元件、第四分压元件，第三分压元件的另一端连接电源的正极，第四分压元件的另一端连接电源的负极，集成运放U1A第一引脚输出为低浓度烟雾输出信号U11；集成运放U1B第八引脚连接电源正极,集成运放U1B第四引脚连接电源负极，集成运放U1B第六引脚并联连接第五分压元件、第六分压元件，第五分压元件的另一端连接电源的正极，第六分压元件的另一端连接电源的负极，集成运放U1B第七引脚输出为中浓度烟雾输出信号U12；集成运放U2A第八引脚连接电源正极,集成运放U2A第四引脚连接电源负极，集成运放U2A第二引脚并联连接第七分压元件、第八分压元件，第七分压元件的另一端连接电源的正极，第八分压元件的另一端连接电源的负极，集成运放U3A第一引脚即高浓度烟雾输出信号U13，所述烟雾浓度电压信号U01输出端分别连接集成运放的U1A、U2A的第3引脚和U1B的第5引脚。

优选的，所述第三、四、五、六、七、八分压元件为电阻或电位器。

优选的，所述检测电路模块输出的低、中、高浓度烟雾信号U11、U12、U13，分别连接译码器U3第一、第二、第三引脚，译码器第四、第五、第八引脚连接电源负极，译码器U3第六、第十六引脚连接电源正极，译码器U3第十五、第十四、第十二、第七引脚，分别输出译码后的无、低、中、高浓度烟雾信号U20、U21、U22、U23，译码器U3其余引脚悬空；反码器U4第一、第三、第五、第九引脚连接译码器U3译码后的无、低、中、高浓度烟雾信号U20、U21、U22、U23，反码器U4第二、第四、第六、第八引脚分别为反码后的输出无、低、中、高浓度烟雾信号U30、U31、U32、U33信号输出端，反码器U4其余引脚悬空。

优选的，所述译码器为SN74LS138N型号译码器，所述反码器为DM74LS04N型号反码器。

优选的，所述无烟灯光报警电路包括电阻R18、发光二极管D1，所述反码器U4的无烟雾信号输出端连接电阻R18，电阻R18的另一端连接发光二极管D1的正极，发光二极管D1的另一端连接电源负极；

所述低浓度灯光报警电路、所述中浓度灯光报警电路、所述高浓度灯光报警电路均包括定时器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容元件C1、电容元件C2，所述定时器的第四引脚与反码器的输出端相连，所述定时器的第八引脚连接电源正极，所述定时器的第五引脚连接电容元件C1，电容元件C1的另一端接地，所述定时器的第七引脚连接第一电阻、第二电阻，第一电阻的另一端连接电源正极，定时器的第二、第六引脚并联连接第二电阻、电容元件C2，电容元件C2的另一端接地，定时器的第三引脚连接第三电阻，第三电阻的另一端连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的另一端连接电源负极。

优选的，所述发光二极管D1为绿色发光二极管，所述发光二极管D2为黄色发光二极管。

本发明的有益效果为：

1、本发明可以广泛的应用于家庭、学校、酒店、商场、工厂和医院等场所，在火灾紧急情况下，根据烟雾浓度的不同，以不同频率不同颜色的灯光等形式发出警告，提醒人们做出对应的决策，以减少财产损失。

2、本发明中第一分压元件选用电阻或电位器，改变其阻值可以改变烟雾检测的灵敏度。所述电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8用电位器代替，改变其阻值可以改变低、中、高三种浓度烟雾的检测阈值。所述电容元件C1可选用电容和变容器代替，改变其电容值，可以改变低、中、高三种浓度烟雾报警闪光的频率，所述发光二极管D1用绿色光，正常点亮，说明无烟；所述发光二极管D2用黄色光报警闪烁，说明为低浓度烟雾；所述发光二极管D3用橙色光报警闪烁，说明为中浓度烟雾；所述发光二极管D4用红色光报警闪烁，说明为高浓度烟雾。

附图说明

图1是本发明一种三级烟雾报警器的总体方案图；

图2是本发明一种三级烟雾报警器的传感器电路图；

图3是本发明一种三级烟雾报警器的检测电路图；

图4是本发明一种三级烟雾报警器的译码电路图；

图5是本发明一种三级烟雾报警器的报警电路图；

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本发明可以工作于5～24伏直流电压，结合总体电路附图1和各模块电路附图2、图3、图4、图5分别说明一种三级烟雾报警器的原理。

1、传感器电路

图2是传感器电路模块,对应图1的传感器电路部分。U0是MQ-2气敏传感器为6只管脚封装，烟雾传感器也可用功能等同型的传感器代替。MQ-2气敏传感器U0第2引脚连接电源正极，MQ-2气敏传感器U0第5引脚连接电阻R1，电阻R1另一端连接电源负极，MQ-2气敏传感器U0第2、第5引脚也可分别连接电源负极、正极。MQ-2气敏传感器U0第1、3引脚并联连接电源正极，MQ-2气敏传感器U0第4、6引脚并联连接电阻R2，电阻R2另一端连接电源负极，MQ-2气敏传感器U0第1、3引脚并联与第4、6引脚并联也可交换位置。MQ-2气敏传感器U0的第4、6引脚并联连接电阻R2处即为检测的烟雾浓度电压信号U01。

2、检测电路

图3是检测电路模块，对应图1的检测电路部分，集成运放U1A、U1B、U2A为LM358型，也可用功能等同的芯片代替。

图2传感器电路的烟雾浓度信号U01，分别连接集成运放的U1A、U2A的第3引脚和U1B的第5引脚。集成运放U1A构成图1的低浓度检测电路，即检测电路1，集成运放U1A第8引脚连接电源正极,集成运放U1A第4引脚连接电源负极，集成运放U1A第2引脚连接电阻R3、R4，电阻R3的另一端连接电源的正极，电阻R4的另一端连接电源的负极，集成运放U1A第1引脚即低浓度烟雾输出信号U11；集成运放U1B构成图1的中浓度检测电路，即检测电路2，集成运放U1B第8引脚连接电源正极,集成运放U1B第4引脚连接电源负极，集成运放U1B第6引脚连接电阻R5、R6，电阻R5的另一端连接电源的正极，电阻R6的另一端连接电源的负极，集成运放U1B第7引脚即中浓度烟雾输出信号U12；集成运放U2A构成图1的高浓度检测电路，即检测电路3，集成运放U2A第8引脚连接电源正极,集成运放U2A第4引脚连接电源负极，集成运放U2A第2引脚连接电阻R7、R8，电阻R7的另一端连接电源的正极，电阻R8的另一端连接电源的负极，集成运放U3A第1引脚即高浓度烟雾输出信号U13。

由于每一个检测电路只能设置一个检测阈值，实际上高一级检测电路检测到本级烟雾浓度时，同时低一级的烟雾浓度检测电路也有烟雾信号输出，因此每路检测电路不能直接驱动相应报警电路，U11、U12和U13这三种输出信号实际成为一种简单的编码信号，需要他们进行译码，确定是何种浓度的烟雾，然后驱动相应的报警电路。

3、译码电路

图4为译码电路模块，对应图1的译码电路部分，SN74LS138N为3线-8线译码器，DM74LS04N为反码器，它们可用功能等同的芯片代替。

图4(a)中，图3的检测电路模块输出的低、中、高浓度烟雾信号U11、U12、U13，分别连接图4(a)中SN74LS138N译码器U3第1、第2、第3引脚，SN74LS138N译码器第4、第5、第8引脚连接电源负极，SN74LS138N译码器U3第6、第16引脚连接电源正极，SN74LS138N译码器U3第15、第14、第12、第7引脚，分别输出译码后的无、低、中、高浓度烟雾信号U20、U21、U22、U23，SN74LS138N译码器U3其余引脚悬空。SN74LS138N译码器U3输出信号为低电平有效，因此需要反码为高电平驱动信号。

图4(b)中，DM74LS04N反码器U4第1、第3、第5、第9引脚连接SN74LS138N译码器U3译码后的无、低、中、高浓度烟雾信号U20、U21、U22、U23，DM74LS04N反码器U4第2、第4、第6、第8引脚分别为反码后的输出无、低、中、高浓度烟雾信号U30、U31、U32、U33信号，DM74LS04N反码器U4其余引脚悬空。

4、报警电路

图5是报警电路模块，对应图1的报警电路部分。

在图5(a)中，图4(b)中DM74LS04N反码器U4的第2引脚输出的无烟雾信号U30连接图5(a)的电阻R18，电阻R18的另一端连接发光二极管D1的正极，发光二极管D1的另一端连接电源负极。

在图5(b)中，图4(b)中DM74LS04N反码器U4的第4引脚输出的低浓度烟雾信号U31连接5(b)的NE555N定时器U5的第4引脚，NE555N定时器U5的第8引脚连接电源正极，NE555N定时器U5的第1引脚连接电源负极，NE555N定时器U5的第5引脚连接电容C1，电容C1的另一端接地，NE555N定时器U5的第7引脚连接电阻R9、R10，电阻的R9另一端连接电源正极，NE555N定时器U5的第2、第6引脚并联连接电阻R10、电容C2，电容C2的另一端接地，NE555N定时器U5的第3引脚连接电阻R16，电阻R16的另一端连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的另一端连接电源负极。

在图5(c)中，图4(b)中DM74LS04N反码器U4的第6引脚输出的中浓度烟雾信号U32连接图5(c)的NE555N定时器U6的第4引脚，NE555N定时器U6的第8引脚连接电源正极，NE555N定时器U6的第1引脚连接电源负极，555定时器U6的第5引脚连接电容C3，电容C3的另一端接地，NE555N定时器U6的第7引脚连接电阻R11、R12，电阻的R11另一端接电源正极，NE555N定时器U6的第2、第6引脚并联连接电阻R12、电容C4，电容C4的另一端接地，NE555N定时器U6的第3引脚连接电阻R17，电阻R17的另一端连接发光二极管D3的正极，发光二极管D3的另一端接电源负极。

在图5(d)中，图4(b)中DM74LS04N反码器U4的第8引脚输出的高浓度烟雾信号U33连接图5(d)的555定时器U7的第4引脚，NE555N定时器U7的第8引脚连接电源正极，NE555N定时器U7的第1引脚连接电源负极，NE555N定时器U7的第5引脚连接电容C5，电容C5的另一端接地，NE555N定时器U7的第7引脚连接电阻R13、R14，电阻的R13另一端连接电源正极，NE555N定时器U7的第2、第6引脚并联连接电阻R14、电容C6，电容C6的另一端接地，NE555N定时器U7的第3引脚连接电阻R15，电阻R15的另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的另一端接电源负极。

电路典型值为：电阻R1＝50Ω，R1＝10KΩ，R3＝4KΩ，R4＝1KΩ,R5＝R6＝5KΩ，R7＝1KΩ，R8＝4KΩ，R9＝1KΩ，R10＝10KΩ，R11＝1KΩ，R12＝10KΩ，R13＝1KΩ，R14＝10KΩ，R15＝R16＝R17＝＝1KΩ,电容:C1＝C3＝C5＝0.1uF,C2＝100uF,C4＝50uF,C4＝20uF。

实施例2：

所述电阻R2用电位器代替，改变其阻值可以改变烟雾检测的灵敏度。

所述电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8用电位器代替，改变其阻值可以改变低、中、高三种浓度烟雾的检测阈值。

所述电容C2、电容C4、电容C6用变容器代替，改变其电容值，可以改变低、中、高三种浓度烟雾报警闪光的频率。

所述发光二极管D1用绿色光，正常点亮，说明无烟；所述发光二极管D2用黄色光报警闪烁，说明为低浓度烟雾；所述发光二极管D3用橙色光报警闪烁，说明为中浓度烟雾；所述发光二极管D4用红色光报警闪烁，说明为高浓度烟雾。

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 (8)

1.一种三级烟雾报警器，其特征在于：

烟雾传感器模块，用于将采集的烟雾浓度转换成电压信号的形式输出；所述烟雾传感器模块包括气敏传感器U0、第一分压元件；所述气敏传感器U0第二、第五引脚分别连接电源正极、电源负极；气敏传感器U0第一、三引脚并联连接电源正极VCC，气敏传感器U0第四、六引脚并联连接第一分压元件，第一分压元件另一端连接电源负极，所述气敏传感器U0的第四、六引脚并联连接第一分压元件处为烟雾浓度电压信号U01输出端；

检测电路模块，用于将检测到的烟雾不同浓度信号送给译码电路，所述检测电路模块包括并联设置的集成运放U1A、集成运放U1B、集成运放U2A，集成运放U1A用于输出低浓度烟雾输出信号U11，集成运放U1B用于输出中浓度烟雾输出信号U12，集成运放U2A用于输出高浓度烟雾输出信号U13，所述烟雾传感器模块浓度电压信号U01输出端与检测电路模块的输入端U01相连；

译码电路模块，用于将检测电路传送的信号，译码成为无、低、中和高四种浓度的烟雾信号，所述译码电路模块包括依次连接的译码器U3、反码器U4，所述检测电路模块的输出端与译码器U3的输入端相连；

报警电路模块，用于根据译码电路模块的烟雾信号发出不同频率不同颜色的灯光形式警告；所述反码器的输出端与报警电路模块的输入端相连，所述报警电路模块包括无烟灯光报警电路、低浓度灯光报警电路、中浓度灯光报警电路、高浓度灯光报警电路。

2.根据权利要求1所述的一种三级烟雾报警器其特征在于：所述气敏传感器U0第五引脚连接电阻R1，电阻R1另一端连接电源负极。

3.根据权利要求1所述的一种三级烟雾报警器，其特征在于：所述气敏传感器为MQ-2气敏传感器，所述第一分压元件选用电阻或电位器。

4.根据权利要求1所述的一种三级烟雾报警器，其特征在于：集成运放U1A第八引脚连接电源正极,集成运放U1A第四引脚连接电源负极，集成运放U1A第二引脚连接第三分压元件、第四分压元件，第三分压元件的另一端连接电源的正极，第四分压元件的另一端连接电源的负极，集成运放U1A第一引脚输出为低浓度烟雾输出信号U11；集成运放U1B第八引脚连接电源正极,集成运放U1B第四引脚连接电源负极，集成运放U1B第六引脚并联连接第五分压元件、第六分压元件，第五分压元件的另一端连接电源的正极，第六分压元件的另一端连接电源的负极，集成运放U1B第七引脚输出为中浓度烟雾输出信号U12；集成运放U2A第八引脚连接电源正极,集成运放U2A第四引脚连接电源负极，集成运放U2A第二引脚并联连接第七分压元件、第八分压元件，第七分压元件的另一端连接电源的正极，第八分压元件的另一端连接电源的负极，集成运放U3A第一引脚即高浓度烟雾输出信号U13，所述烟雾浓度电压信号U01输出端分别连接集成运放的U1A、U2A的第3引脚和U1B的第5引脚。

5.根据权利要求4所述的一种三级烟雾报警器，其特征在于：所述第三、四、五、六、七、八分压元件为电阻或电位器。

6.根据权利要求1所述的一种三级烟雾报警器，其特征在于：所述检测电路模块输出的低、中、高浓度烟雾信号U11、U12、U13，分别连接译码器U3第一、第二、第三引脚，译码器第四、第五、第八引脚连接电源负极，译码器U3第六、第十六引脚连接电源正极，译码器U3第十五、第十四、第十二、第七引脚，分别输出译码后的无、低、中、高浓度烟雾信号U20、U21、U22、U23，译码器U3其余引脚悬空；反码器U4第一、第三、第五、第九引脚连接译码器U3译码后的无、低、中、高浓度烟雾信号U20、U21、U22、U23，反码器U4第二、第四、第六、第八引脚分别为反码后的输出无、低、中、高浓度烟雾信号U30、U31、U32、U33信号输出端，反码器U4其余引脚悬空。

7.根据权利要求6所述的一种三级烟雾报警器，其特征在于：所述译码器为SN74LS138N型号译码器，所述反码器为DM74LS04N型号反码器。

8.根据权利要求1所述的一种三级烟雾报警器，其特征在于：

所述无烟灯光报警电路包括电阻R18、发光二极管D1，所述反码器U4的无烟雾信号输出端连接电阻R18，电阻R18的另一端连接发光二极管D1的正极，发光二极管D1的另一端连接电源负极；

所述低浓度灯光报警电路、所述中浓度灯光报警电路、所述高浓度灯光报警电路均包括定时器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容元件C1、电容元件C2，所述定时器的第四引脚与反码器的输出端相连，所述定时器的第八引脚连接电源正极，所述定时器的第五引脚连接电容元件C1，电容元件C1的另一端接地，所述定时器的第七引脚连接第一电阻、第二电阻，第一电阻的另一端连接电源正极，定时器的第二、第六引脚并联连接第二电阻、电容元件C2，电容元件C2的另一端接地，定时器的第三引脚连接第三电阻，第三电阻的另一端连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的另一端连接电源负极。

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