CN114324248B - 一种烟雾探测器检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟雾探测技术领域，特别涉及一种烟雾探测器检测电路，包括温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路，主控电路的输入控制端分别与温湿度采集电路的电压输出端、氧气浓度采集电路的电压输出端、一氧化碳浓度采集电路的电压输出端和烟雾采集电路的电压输出端电连接，通过温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路之间的配合，使得能够根据采集到的氧气浓度值、一氧化碳浓度值、温湿度值正确区分是否发生误判，从而提高探测的准确性。

Description

一种烟雾探测器检测电路

技术领域

本发明涉及烟雾探测技术领域，特别涉及一种烟雾探测器检测电路。

背景技术

现代社会电气设备普及，安消防隐患也随之变大，像烟雾探测器这种消防探测装置就显得尤为重要。烟雾探测装置有光学式与离子式两种，而离子式的探测器有与成本高材料、有污染等关系已经退出市场，现在市面上的几乎都是光学式的烟雾探测器。但是光学式的烟雾探测器存在一个问题，就是在大雾或扬尘等造成空气光通透性降低时，会产生误判的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种烟雾探测器检测电路，解决现有技术中由于大雾或扬尘等造成空气光通透性降低导致产生误判的情况，以提高探测的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种烟雾探测器检测电路，包括温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路，所述主控电路分别与温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路和烟雾采集电路电连接；

所述主控电路根据采集温湿度采集电路的输出电压计算当前温湿度采集电路的温度值和湿度值；

所述主控电路根据采集氧气浓度采集电路的输出电压计算出当前氧气浓度采集电路的氧气浓度值；

所述主控电路根据采集一氧化碳浓度采集电路的输出电压计算出当前一氧化碳浓度采集电路的一氧化碳浓度值；

所述主控电路根据采集烟雾采集电路的输出电压计算出当前烟雾采集电路的烟雾浓度值。

本发明的有益效果在于：

通过设置温湿度采集电路用以采集温度值和湿度值，设置氧气浓度采集电路用以采集当前氧气的浓度值，设置一氧化碳浓度采集电路采集当前一氧化碳的浓度值，设置烟雾采集电路用以采集当前烟雾的浓度值，通过氧气与一氧化碳的采集可区分是否为真正的火灾发生，本方案设计的烟雾探测器检测电路通过温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路之间的配合，使得能够根据采集到的氧气浓度值、一氧化碳浓度值、温湿度值正确区分是否发生误判，从而提高探测的准确性。

附图说明

图1为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的连接框图；

图2为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的氧气浓度采集电路的电路原理图；

图3为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的温湿度采集电路的电路原理图；

图4为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的一氧化碳浓度采集电路的电路原理图；

图5为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的烟雾采集电路的电路原理图；

图6为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的主控电路的电路原理图；

图7为根据本发明的一种烟雾探测器检测电路的RS485传输电路的电路原理图；

标号说明：

1、温湿度采集电路；2、氧气浓度采集电路；3、一氧化碳浓度采集电路；4、烟雾采集电路；5、主控电路；6、RS485传输电路。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明提供的技术方案：

一种烟雾探测器检测电路，包括温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路，所述主控电路分别与温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路和烟雾采集电路电连接；

所述主控电路根据采集温湿度采集电路的输出电压计算当前温湿度采集电路的温度值和湿度值；

所述主控电路根据采集氧气浓度采集电路的输出电压计算出当前氧气浓度采集电路的氧气浓度值；

所述主控电路根据采集一氧化碳浓度采集电路的输出电压计算出当前一氧化碳浓度采集电路的一氧化碳浓度值；

所述主控电路根据采集烟雾采集电路的输出电压计算出当前烟雾采集电路的烟雾浓度值。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

通过设置温湿度采集电路用以采集温度值和湿度值，设置氧气浓度采集电路用以采集当前氧气的浓度值，设置一氧化碳浓度采集电路采集当前一氧化碳的浓度值，设置烟雾采集电路用以采集当前烟雾的浓度值，通过氧气与一氧化碳的采集可区分是否为真正的火灾发生，本方案设计的烟雾探测器检测电路通过温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路之间的配合，使得能够根据采集到的氧气浓度值、一氧化碳浓度值、温湿度值正确区分是否发生误判，从而提高探测的准确性。

进一步的，所述氧气浓度采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、氧气传感器U3、运算放大器U1和运算放大器U2；

所述氧气传感器U3的第一引脚分别与电阻R4的一端和运算放大器U2的第一引脚电连接且氧气传感器U3的第一引脚、电阻R4的一端和运算放大器U2的第一引脚均接地，所述氧气传感器U3的第二引脚分别与电阻R4的另一端和运算放大器U2的第二引脚电连接，所述运算放大器U2的第三引脚分别与运算放大器U2的第四引脚和电阻R2的一端电连接，所述运算放大器U2的第五引脚接3.3V电源，所述电阻R2的另一端与运算放大器U1的第一引脚电连接，所述运算放大器U1的第二引脚与电阻R3的一端电连接且运算放大器U1的第二引脚和电阻R3的一端均接地，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器U1的第三引脚、电阻R1的一端和电容C1的一端电连接，所述电阻R1的另一端分别与电容C1的另一端、运算放大器U1的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U1的第五引脚接3.3V电源。

由上述描述可知，氧气传感器U3采用电化学原理，其能根据氧气值输出为电流信号由氧气传感器的第一引脚流向第二引脚，通过电阻R4将氧气传感器U3的电流信号转换为电压信号后经过运算放大器U2的第一引脚，根据运算放大器U2的第三引脚连接到运算放大器U2的第四引脚将运算放大器U2的第一引脚的电压由运算放大器U2的第四引脚输出，其作用就是电压跟随器，用此电路可保证氧气传感器U3输出的信号不会根据负载改变而发生改变，随后运算放大器U2的输出的电压信号又通过电阻R2连接到运算放大器U1的第一引脚，运算放大器U1的的第三引脚通过电阻R3接地，电阻R1接运算放大器U1的第四引脚，运算放大器U1的第四引脚连接到主控电路，电阻R1的两端并联电容C1起到滤波作用，根据运算放大器工作原理U3为运算放大器的同向放大电路，其运算放大器U2的第四引脚的输出电压Uout与运算放大器U1的第一引脚的输入电压Uin存在Uout/Uin＝(R1+R3)/R3的关系。

进一步的，所述温湿度采集电路包括温敏电阻R6、湿敏电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器U4和运算放大器U5；

所述运算放大器U4的第一引脚分别与温敏电阻R6的一端和电阻R8的一端电连接，所述温敏电阻R6的另一端接3.3V电源，所述电阻R8的另一端接地，所述运算放大器U4的第二引脚接地，所述运算放大器U4的第三引脚分别与运算放大器U4的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U4的第五引脚接3.3V电源；

所述运算放大器U4的第一引脚分别与湿敏电阻R7的一端和电阻R9的一端电连接，所述湿敏电阻R7的另一端接3.3V电源，所述电阻R9的另一端接地，所述运算放大器U5的第二引脚接地，所述运算放大器U5的第三引脚分别与运算放大器U5的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U5的第五引脚接3.3V电源。

由上述描述可知，电阻R6为温敏电阻，其能根据当前的温度改变自身阻值，其一端连接3.3V电源，另一端连接电阻R8后接地同时连接到运算放大器U4的第一引脚，运算放大器U4为电压跟随器，运算放大器U4的第四引脚的输出电压与运算放大器U4的第一引脚的输入电压相等，运算放大器U4的第四引脚连接到主控电路，主控电路能采集ADC2的电压换算出当前温度值，电阻R7为湿敏电阻，主控电路能采集ADC3的电压换算出当前的湿度值。

进一步的，所述一氧化碳浓度采集电路包括电阻R11、一氧化碳传感器U7和运算放大器U8，所述运算放大器U8的第一引脚分别与电阻R11的一端和一氧化碳传感器U7的第三引脚电连接，所述运算放大器U8的第二引脚接地，所述运算放大器U8的第三引脚分别与运算放大器U8的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U8的第五引脚接3.3V电源，所述一氧化碳传感器U7的第一引脚接1.5V电源，所述一氧化碳传感器U7的第二引脚与电阻R11的另一端电连接且一氧化碳传感器U7的第二引脚和电阻R11的另一端均接地，所述一氧化碳传感器U7的第四引脚接3.3V电源。

由上述描述可知，一氧化碳传感器U7能根据一氧化碳浓度改变其第三引脚和第四引脚之间电阻的阻值，一氧化碳传感器U7的第一引脚和第二引脚为加热电阻，只有在一氧化碳传感器U7的第一引脚和第二引脚通电加热的情况下一氧化碳传感器U7的第三引脚和第四引脚才能准确的输出对应的阻值；运算放大器U8为电压跟随器，运算放大器U8的第四引脚连接到主控电路并且其电压与运算放大器U8的第一引脚相等；主控电路能根据ADC4的电压换算出当前的一氧化碳浓度。

进一步的，所述烟雾采集电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R17、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C5、运算放大器U11、运算放大器U12、运算放大器U13和烟雾传感器U9；

所述烟雾传感器U9的第一引脚与电阻R21的一端电连接，所述电阻R21的另一端接3.3V电源，所述烟雾传感器U9的第二引脚与烟雾传感器U9的第三引脚电连接且烟雾传感器U9的第二引脚和烟雾传感器U9的第三引脚均接地，所述烟雾传感器U9的第四引脚分别电阻R12的一端和运算放大器U12的第一引脚电连接，所述运算放大器U12的第二引脚接地，所述运算放大器U12的的第三引脚分别与运算放大器U12的的第四引脚和电阻R17的一端电连接，所述运算放大器U12的第五引脚接3.3V电源，所述电阻R17的另一端分别与电阻R22的一端和运算放大器U13的第三引脚电连接，所述电阻R22的另一端分别与运算放大器U13的第四引脚和电阻R23的一端电连接，所述电阻R23的另一端与运算放大器U11的第一引脚电连接，所述运算放大器U11的第二引脚与电阻R20的一端电连接且运算放大器U11的第二引脚和电阻R20的一端接地，所述运算放大器U11的第三引脚分别与电阻R20的另一端、电容C5的一端和电阻R13的一端电连接，所述电容C5的另一端分别与电阻R13的另一端、运算放大器U11的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U11的第五引脚接3.3V电源。

由上述描述可知，烟雾传感器U9其内部为一个发光二极管和一个光敏二极管构成，并且他们都在同一个通风的暗室中，发光二极管无法直接照射到光敏二极管且光亮会被暗室吸收，烟雾传感器U9的第一引脚通过电阻R21接3.3V电源，烟雾传感器U9的第二引脚接地，此时烟雾传感器U9其内部的发光二极管能发出光亮，电阻R21起限制亮度的作用，烟雾传感器U9的第三引脚接地，烟雾传感器U9的第四引脚通过电阻R12接3.3V电源的同时连接运算放大器U12的第一引脚，运算放大器U12为电压跟随器，运算放大器U13为加法器，假设运算放大器U13的第四引脚的输出电压为Vout，电阻R17的输入电压为V1，电阻R24的输入电压为3.3V，此电路的输出电压关系为Vout＝3.3V-V1，运算放大器U11为同向放大器，假设烟雾传感器U9的第四引脚的电压为Uin，运算放大器U11的第四引脚电压为ADC5，根据运算放大器原理可得ADC5＝Uin*10。

此电路在烟雾传感器U9感应到无烟雾时，烟雾传感器U9其内部的光敏二极管不导通，此时烟雾传感器U9的第四引脚的电压为3.3V，当烟雾传感器U9感应到烟雾时，光学会照射到烟雾颗粒反射到光敏二极管上，此时光敏二极管会产生微弱的反向电压V1，反向电压V1的大小与烟雾的浓度有关，此时烟雾传感器U9的第四引脚的电压为3.3V-V1，在经过运算放大器U12时输出不随负载改变的电压3.3V-V1，再经过运算放大器U13后输出V1电压再经过运算放大器U11后输出10*V1的电压，最后输入到主控电路换算出当前烟雾浓度。

进一步的，所述主控电路包括芯片U6，所述芯片U6的型号为STM32F103C8T6，所述芯片U6的第十引脚与氧气浓度采集电路的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十一引脚和芯片U6的第十二引脚均分别与温湿度采集电路的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十三引脚与一氧化碳浓度采集电路的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十四引脚与烟雾采集电路的电压输出端电连接。

从上述描述可知，芯片U6的第十引脚至第十四引脚分别连接到氧气浓度采集电路、温湿度采集电路、一氧化碳浓度采集电路和烟雾采集电路的电压输出端，芯片U6负责根据采集到的电压算出当前的氧气浓度值、温度值、湿度值、一氧化碳浓度值和烟雾浓度值，根据算出的浓度判断是否有火灾发生。

进一步的，还包括RS485传输电路，所述RS485传输电路与主控电路电连接。

进一步的，所述RS485传输电路包括电阻R15、电阻R14、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电容C6、三极管Q1和芯片U10，所述芯片U10的第一引脚与主控电路电连接，所述芯片U10的第二引脚分别与电阻R15的一端、三极管Q1的集电极和芯片U10的第三引脚电连接，所述芯片U10的第四引脚接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与电阻R18的一端电连接，所述电阻R18的另一端与主控电路电连接，所述芯片U10的第五引脚接地，所述芯片U10的第六引脚与电阻R19的一端电连接，所述电阻R19的另一端与电阻R16的一端电连接，所述芯片U10的第七引脚与电阻R14的一端电连接，所述电阻R14的另一端与电阻R16的另一端电连接，所述芯片U10的第八引脚与电容C6的一端电连接且芯片U10的第八引脚和电容C6的一端均接3.3V电源，所述电容C6的另一端接地。

从上述描述可知，在芯片U10的第二引脚和第三引脚为低电平时，处于接受模式，此时芯片U10内部的R门电路会被使能RS485信号为1(A>B)时，芯片U10的第一引脚输出高电平，RS485信号为0(A<B)时，芯片U10的第一引脚输出低电平，且此芯片在接收模式下默认输出电压为A>B，在芯片U10的第二引脚和第三引脚为高电平时，处于发送模式，此时芯片U10内部的D门电路会被使能，当芯片U10的第四引脚为低电平时会输出A<B信号，当芯片U10的第四引脚为高电平时，会输出A>B信号。

串口TTL信号在空闲时为高电平，此时TX1为高电平，通过电阻R18到三极管Q1的基极，使三极管Q1导通，将芯片U10的第三引脚和第四引脚拉低，使其处于接收模式接收数据，当需要发送数据时，TTL发送0，三极管Q1导通，此时处于发送模式，由于芯片U10的发送脚(即第五引脚)接地使其发送出0的RS485信号，当需要发送1信号时，芯片U10会变成接收模式，此时会释放芯片U10的第六引脚和第七引脚使其变成默认的电压(A>B)，此电路实现串口数据由TTL信号到RS485信号的互转功能。

请参照图1至图7，本发明的实施例一为：

请参照图1，一种烟雾探测器检测电路，包括温湿度采集电路1、氧气浓度采集电路2、一氧化碳浓度采集电路3、烟雾采集电路4和主控电路5，所述主控电路5分别与温湿度采集电路1、氧气浓度采集电路2、一氧化碳浓度采集电路3和烟雾采集电路4电连接；

所述主控电路5根据采集温湿度采集电路1的输出电压计算当前温湿度采集电路1的温度值和湿度值；

所述主控电路5根据采集氧气浓度采集电路2的输出电压计算出当前氧气浓度采集电路2的氧气浓度值；

所述主控电路5根据采集一氧化碳浓度采集电路3的输出电压计算出当前一氧化碳浓度采集电路3的一氧化碳浓度值；

所述主控电路5根据采集烟雾采集电路4的输出电压计算出当前烟雾采集电路4的烟雾浓度值。

请参照图2，所述氧气浓度采集电路2包括电阻R1(电阻值为200kΩ)、电阻R2(电阻值为10kΩ)、电阻R3(电阻值为10kΩ)、电阻R4(电阻值为100Ω)、电容C1(电容值为0.01μF)、氧气传感器U3(型号为ME2-O2的电化学氧气传感器)、运算放大器U1(型号为LMV321DBVRG4)和运算放大器U2(型号为LMV321DBVRG4)；

所述氧气传感器U3的第一引脚分别与电阻R4的一端和运算放大器U2的第一引脚电连接且氧气传感器U3的第一引脚、电阻R4的一端和运算放大器U2的第一引脚均接地，所述氧气传感器U3的第二引脚分别与电阻R4的另一端和运算放大器U2的第二引脚电连接，所述运算放大器U2的第三引脚分别与运算放大器U2的第四引脚和电阻R2的一端电连接，所述运算放大器U2的第五引脚接3.3V电源，所述电阻R2的另一端与运算放大器U1的第一引脚电连接，所述运算放大器U1的第二引脚与电阻R3的一端电连接且运算放大器U1的第二引脚和电阻R3的一端均接地，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器U1的第三引脚、电阻R1的一端和电容C1的一端电连接，所述电阻R1的另一端分别与电容C1的另一端、运算放大器U1的第四引脚和主控电路5的输入控制端电连接，所述运算放大器U1的第五引脚接3.3V电源。

请参照图3，所述温湿度采集电路1包括温敏电阻R6(电阻值为10kΩ)、湿敏电阻R7(电阻值为10kΩ)、电阻R8(电阻值为10kΩ)、电阻R9(电阻值为47kΩ)、运算放大器U4(型号为LMV321DBVRG4)和运算放大器U5(型号为LMV321DBVRG4)；

所述运算放大器U4的第一引脚分别与温敏电阻R6的一端和电阻R8的一端电连接，所述温敏电阻R6的另一端接3.3V电源，所述电阻R8的另一端接地，所述运算放大器U4的第二引脚接地，所述运算放大器U4的第三引脚分别与运算放大器U4的第四引脚和主控电路5的输入控制端电连接，所述运算放大器U4的第五引脚接3.3V电源；

所述运算放大器U4的第一引脚分别与湿敏电阻R7的一端和电阻R9的一端电连接，所述湿敏电阻R7的另一端接3.3V电源，所述电阻R9的另一端接地，所述运算放大器U5的第二引脚接地，所述运算放大器U5的第三引脚分别与运算放大器U5的第四引脚和主控电路5的输入控制端电连接，所述运算放大器U5的第五引脚接3.3V电源。

请参照图4，所述一氧化碳浓度采集电路3包括电阻R11(电阻值为10kΩ)、一氧化碳传感器U7(型号为ME2-CO)和运算放大器U8(型号为LMV321DBVRG4)，所述运算放大器U8的第一引脚分别与电阻R11的一端和一氧化碳传感器U7的第三引脚电连接，所述运算放大器U8的第二引脚接地，所述运算放大器U8的第三引脚分别与运算放大器U8的第四引脚和主控电路5的输入控制端电连接，所述运算放大器U8的第五引脚接3.3V电源，所述一氧化碳传感器U7的第一引脚接1.5V电源，所述一氧化碳传感器U7的第二引脚与电阻R11的另一端电连接且一氧化碳传感器U7的第二引脚和电阻R11的另一端均接地，所述一氧化碳传感器U7的第四引脚接3.3V电源。

请参照图5，所述烟雾采集电路4包括电阻R12(电阻值为10kΩ)、电阻R13(电阻值为90kΩ)、电阻R17(电阻值为10kΩ)、电阻R20(电阻值为10kΩ)、电阻R21(电阻值为10kΩ)、电阻R22(电阻值为10kΩ)、电阻R23(电阻值为10kΩ)、电阻R24(电阻值为10kΩ)、电容C5(电容值为0.01μF)、运算放大器U11(型号为LMV321DBVRG4)、运算放大器U12(型号为LMV321DBVRG4)、运算放大器U13(型号为LMV321DBVRG4)和烟雾传感器U9(型号为MPM20A)；

所述烟雾传感器U9的第一引脚与电阻R21的一端电连接，所述电阻R21的另一端接3.3V电源，所述烟雾传感器U9的第二引脚与烟雾传感器U9的第三引脚电连接且烟雾传感器U9的第二引脚和烟雾传感器U9的第三引脚均接地，所述烟雾传感器U9的第四引脚分别电阻R12的一端和运算放大器U12的第一引脚电连接，所述运算放大器U12的第二引脚接地，所述运算放大器U12的的第三引脚分别与运算放大器U12的的第四引脚和电阻R17的一端电连接，所述运算放大器U12的第五引脚接3.3V电源，所述电阻R17的另一端分别与电阻R22的一端和运算放大器U13的第三引脚电连接，所述电阻R22的另一端分别与运算放大器U13的第四引脚和电阻R23的一端电连接，所述电阻R23的另一端与运算放大器U11的第一引脚电连接，所述运算放大器U11的第二引脚与电阻R20的一端电连接且运算放大器U11的第二引脚和电阻R20的一端接地，所述运算放大器U11的第三引脚分别与电阻R20的另一端、电容C5的一端和电阻R13的一端电连接，所述电容C5的另一端分别与电阻R13的另一端、运算放大器U11的第四引脚和主控电路5的输入控制端电连接，所述运算放大器U11的第五引脚接3.3V电源。

请参照图6，所述主控电路5包括芯片U6，所述芯片U6的型号为STM32F103C8T6，所述芯片U6的第十引脚与氧气浓度采集电路2的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十一引脚和芯片U6的第十二引脚均分别与温湿度采集电路1的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十三引脚与一氧化碳浓度采集电路3的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十四引脚与烟雾采集电路4的电压输出端电连接。

所述主控电路5还包括电阻R5(电阻值为10kΩ)、电阻R10(电阻值为10kΩ)、电容C2(电容值为0.1μF)、电容C3(电容值为22pF)、电容C4(电容值为22pF)、晶振XT1(频率8MHz)和接插件P1(型号为2.0-4P)，其各元器件之间的具体连接关系请参照图6。

还包括RS485传输电路6，所述RS485传输电路6与主控电路5电连接。

请参照图7，所述RS485传输电路6包括电阻R15(电阻值为5.1kΩ)、电阻R14(电阻值为10Ω)、电阻R16(电阻值为120Ω)、电阻R18(电阻值为5.1kΩ)、电阻R19(电阻值为10Ω)、电容C6(电容值为0.1μF)、三极管Q1(型号为MMBT3904)和芯片U10(型号为MAX3485ESA)，所述芯片U10的第一引脚与主控电路5电连接，所述芯片U10的第二引脚分别与电阻R15的一端、三极管Q1的集电极和芯片U10的第三引脚电连接，所述芯片U10的第四引脚接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与电阻R18的一端电连接，所述电阻R18的另一端与主控电路5电连接，所述芯片U10的第五引脚接地，所述芯片U10的第六引脚与电阻R19的一端电连接，所述电阻R19的另一端与电阻R16的一端电连接，所述芯片U10的第七引脚与电阻R14的一端电连接，所述电阻R14的另一端与电阻R16的另一端电连接，所述芯片U10的第八引脚与电容C6的一端电连接且芯片U10的第八引脚和电容C6的一端均接3.3V电源，所述电容C6的另一端接地。

上述的烟雾探测器检测电路的工作原理为：

氧气传感器U3采用电化学原理，其能根据氧气值输出为电流信号由氧气传感器的第一引脚流向第二引脚，通过电阻R4将氧气传感器U3的电流信号转换为电压信号后经过运算放大器U2的第一引脚，根据运算放大器U2的第三引脚连接到运算放大器U2的第四引脚将运算放大器U2的第一引脚的电压由运算放大器U2的第四引脚输出，其作用就是电压跟随器，用此电路可保证氧气传感器U3输出的信号不会根据负载改变而发生改变，随后运算放大器U2的输出的电压信号又通过电阻R2连接到运算放大器U1的第一引脚，运算放大器U1的的第三引脚通过电阻R3接地，电阻R1接运算放大器U1的第四引脚，运算放大器U1的第四引脚连接到主控电路5，电阻R1的两端并联电容C1起到滤波作用，根据运算放大器工作原理U3为运算放大器的同向放大电路，其运算放大器U2的第四引脚的输出电压Uout与运算放大器U1的第一引脚的输入电压Uin存在Uout/Uin＝(R1+R3)/R3的关系。

由此得出电路的输出ADC1＝氧气传感器输出的电流*100Ω*21(V)；主控电路5能根据采集ADC1的电压算出当前氧气的浓度。

电阻R6为温敏电阻，其能根据当前的温度改变自身阻值，其一端连接3.3V电源，另一端连接电阻R8后接地同时连接到运算放大器U4的第一引脚，运算放大器U4为电压跟随器，运算放大器U4的第四引脚的输出电压与运算放大器U4的第一引脚的输入电压相等，运算放大器U4的第四引脚连接到主控电路5，主控电路5能采集ADC2的电压换算出当前温度值，电阻R7为湿敏电阻，主控电路5能采集ADC3的电压换算出当前的湿度值。

一氧化碳传感器U7能根据一氧化碳浓度改变其第三引脚和第四引脚之间电阻的阻值，一氧化碳传感器U7的第一引脚和第二引脚为加热电阻，只有在一氧化碳传感器U7的第一引脚和第二引脚通电加热的情况下一氧化碳传感器U7的第三引脚和第四引脚才能准确的输出对应的阻值；运算放大器U8为电压跟随器，运算放大器U8的第四引脚连接到主控电路5并且其电压与运算放大器U8的第一引脚相等；主控电路5能根据ADC4的电压换算出当前的一氧化碳浓度。

烟雾传感器U9其内部为一个发光二极管和一个光敏二极管构成，并且他们都在同一个通风的暗室中，发光二极管无法直接照射到光敏二极管且光亮会被暗室吸收，烟雾传感器U9的第一引脚通过电阻R21接3.3V电源，烟雾传感器U9的第二引脚接地，此时烟雾传感器U9其内部的发光二极管能发出光亮，电阻R21起限制亮度的作用，烟雾传感器U9的第三引脚接地，烟雾传感器U9的第四引脚通过电阻R12接3.3V电源的同时连接运算放大器U12的第一引脚，运算放大器U12为电压跟随器，运算放大器U13为加法器，假设运算放大器U13的第四引脚的输出电压为Vout，电阻R17的输入电压为V1，电阻R24的输入电压为3.3V，此电路的输出电压关系为Vout＝3.3V-V1，运算放大器U11为同向放大器，假设烟雾传感器U9的第四引脚的电压为Uin，运算放大器U11的第四引脚电压为ADC5，根据运算放大器原理可得ADC5＝Uin*10。

此电路在烟雾传感器U9感应到无烟雾时，烟雾传感器U9其内部的光敏二极管不导通，此时烟雾传感器U9的第四引脚的电压为3.3V，当烟雾传感器U9感应到烟雾时，光学会照射到烟雾颗粒反射到光敏二极管上，此时光敏二极管会产生微弱的反向电压V1，反向电压V1的大小与烟雾的浓度有关，此时烟雾传感器U9的第四引脚的电压为3.3V-V1，在经过运算放大器U12时输出不随负载改变的电压3.3V-V1，再经过运算放大器U13后输出V1电压再经过运算放大器U11后输出10*V1的电压，最后输入到主控电路5换算出当前烟雾浓度。

芯片U6的第十引脚至第十四引脚分别连接到氧气浓度采集电路2、温湿度采集电路1、一氧化碳浓度采集电路3和烟雾采集电路4的电压输出端，芯片U6负责根据采集到的电压算出当前的氧气浓度值、温度值、湿度值、一氧化碳浓度值和烟雾浓度值，根据算出的浓度判断是否有火灾发生，并提供芯片U6的第九引脚和第十引脚连接到RS485传输电路6将安消防报警状态与氧气浓度值、温度值、湿度值、一氧化碳浓度值和烟雾浓度值发送出去。

在芯片U10的第二引脚和第三引脚为低电平时，处于接受模式，此时芯片U10内部的R门电路会被使能RS485信号为1(A>B)时，芯片U10的第一引脚输出高电平，RS485信号为0(A<B)时，芯片U10的第一引脚输出低电平，且此芯片在接收模式下默认输出电压为A>B，在芯片U10的第二引脚和第三引脚为高电平时，处于发送模式，此时芯片U10内部的D门电路会被使能，当芯片U10的第四引脚为低电平时会输出A<B信号，当芯片U10的第四引脚为高电平时，会输出A>B信号。

串口TTL信号在空闲时为高电平，此时TX1为高电平，通过电阻R18到三极管Q1的基极，使三极管Q1导通，将芯片U10的第三引脚和第四引脚拉低，使其处于接收模式接收数据，当需要发送数据时，TTL发送0，三极管Q1导通，此时处于发送模式，由于芯片U10的发送脚(即第五引脚)接地使其发送出0的RS485信号，当需要发送1信号时，芯片U10会变成接收模式，此时会释放芯片U10的第六引脚和第七引脚使其变成默认的电压(A>B)，此电路实现串口数据由TTL信号到RS485信号的互转功能。

在火灾发生时温度会迅速升高，氧气浓度下降、随后氧气浓度不足以支持完全燃烧时会产生一氧化碳，在起雾的情况下空气湿度会上升到顶点，而温度、氧气浓度、一氧化碳浓度均为正常值，室内装修等情况下空气会有大量灰尘漂浮，而空气的成分温度湿度均为正常值。本方案设计的烟雾探测器检测电路能够根据采集到的氧气浓度值、一氧化碳浓度值、温湿度值正确区分是否发生误判，从而提高探测的准确性。

综上所述，本发明提供的一种烟雾探测器检测电路，通过设置温湿度采集电路用以采集温度值和湿度值，设置氧气浓度采集电路用以采集当前氧气的浓度值，设置一氧化碳浓度采集电路采集当前一氧化碳的浓度值，设置烟雾采集电路用以采集当前烟雾的浓度值，通过氧气与一氧化碳的采集可区分是否为真正的火灾发生，本方案设计的烟雾探测器检测电路通过温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路之间的配合，使得能够根据采集到的氧气浓度值、一氧化碳浓度值、温湿度值正确区分是否发生误判，从而提高探测的准确性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种烟雾探测器检测电路，其特征在于，包括温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路、烟雾采集电路和主控电路，所述主控电路分别与温湿度采集电路、氧气浓度采集电路、一氧化碳浓度采集电路和烟雾采集电路电连接；

所述主控电路根据采集温湿度采集电路的输出电压计算当前温湿度采集电路的温度值和湿度值；

所述主控电路根据采集氧气浓度采集电路的输出电压计算出当前氧气浓度采集电路的氧气浓度值；

所述主控电路根据采集一氧化碳浓度采集电路的输出电压计算出当前一氧化碳浓度采集电路的一氧化碳浓度值；

所述主控电路根据采集烟雾采集电路的输出电压计算出当前烟雾采集电路的烟雾浓度值；

所述氧气浓度采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、氧气传感器U3、运算放大器U1和运算放大器U2；

所述氧气传感器U3的第一引脚分别与电阻R4的一端和运算放大器U2的第一引脚电连接且氧气传感器U3的第一引脚、电阻R4的一端和运算放大器U2的第一引脚均接地，所述氧气传感器U3的第二引脚分别与电阻R4的另一端和运算放大器U2的第二引脚电连接，所述运算放大器U2的第三引脚分别与运算放大器U2的第四引脚和电阻R2的一端电连接，所述运算放大器U2的第五引脚接3.3V电源，所述电阻R2的另一端与运算放大器U1的第一引脚电连接，所述运算放大器U1的第二引脚与电阻R3的一端电连接且运算放大器U1的第二引脚和电阻R3的一端均接地，所述电阻R3的另一端分别与运算放大器U1的第三引脚、电阻R1的一端和电容C1的一端电连接，所述电阻R1的另一端分别与电容C1的另一端、运算放大器U1的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U1的第五引脚接3.3V电源；

所述温湿度采集电路包括温敏电阻R6、湿敏电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器U4和运算放大器U5；

所述运算放大器U4的第一引脚分别与温敏电阻R6的一端和电阻R8的一端电连接，所述温敏电阻R6的另一端接3.3V电源，所述电阻R8的另一端接地，所述运算放大器U4的第二引脚接地，所述运算放大器U4的第三引脚分别与运算放大器U4的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U4的第五引脚接3.3V电源；

所述运算放大器U4的第一引脚分别与湿敏电阻R7的一端和电阻R9的一端电连接，所述湿敏电阻R7的另一端接3.3V电源，所述电阻R9的另一端接地，所述运算放大器U5的第二引脚接地，所述运算放大器U5的第三引脚分别与运算放大器U5的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U5的第五引脚接3.3V电源；

所述一氧化碳浓度采集电路包括电阻R11、一氧化碳传感器U7和运算放大器U8，所述运算放大器U8的第一引脚分别与电阻R11的一端和一氧化碳传感器U7的第三引脚电连接，所述运算放大器U8的第二引脚接地，所述运算放大器U8的第三引脚分别与运算放大器U8的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U8的第五引脚接3.3V电源，所述一氧化碳传感器U7的第一引脚接1.5V电源，所述一氧化碳传感器U7的第二引脚与电阻R11的另一端电连接且一氧化碳传感器U7的第二引脚和电阻R11的另一端均接地，所述一氧化碳传感器U7的第四引脚接3.3V电源；

所述烟雾采集电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R17、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C5、运算放大器U11、运算放大器U12、运算放大器U13和烟雾传感器U9；

所述烟雾传感器U9的第一引脚与电阻R21的一端电连接，所述电阻R21的另一端接3.3V电源，所述烟雾传感器U9的第二引脚与烟雾传感器U9的第三引脚电连接且烟雾传感器U9的第二引脚和烟雾传感器U9的第三引脚均接地，所述烟雾传感器U9的第四引脚分别电阻R12的一端和运算放大器U12的第一引脚电连接，所述运算放大器U12的第二引脚接地，所述运算放大器U12的的第三引脚分别与运算放大器U12的的第四引脚和电阻R17的一端电连接，所述运算放大器U12的第五引脚接3.3V电源，所述电阻R17的另一端分别与电阻R22的一端和运算放大器U13的第三引脚电连接，所述电阻R22的另一端分别与运算放大器U13的第四引脚和电阻R23的一端电连接，所述电阻R23的另一端与运算放大器U11的第一引脚电连接，所述运算放大器U11的第二引脚与电阻R20的一端电连接且运算放大器U11的第二引脚和电阻R20的一端接地，所述运算放大器U11的第三引脚分别与电阻R20的另一端、电容C5的一端和电阻R13的一端电连接，所述电容C5的另一端分别与电阻R13的另一端、运算放大器U11的第四引脚和主控电路的输入控制端电连接，所述运算放大器U11的第五引脚接3.3V电源。

2.根据权利要求1所述的烟雾探测器检测电路，其特征在于，所述主控电路包括芯片U6，所述芯片U6的型号为STM32F103C8T6，所述芯片U6的第十引脚与氧气浓度采集电路的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十一引脚和芯片U6的第十二引脚均分别与温湿度采集电路的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十三引脚与一氧化碳浓度采集电路的电压输出端电连接，所述芯片U6的第十四引脚与烟雾采集电路的电压输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的烟雾探测器检测电路，其特征在于，还包括RS485传输电路，所述RS485传输电路与主控电路电连接。

4.根据权利要求3所述的烟雾探测器检测电路，其特征在于，所述RS485传输电路包括电阻R15、电阻R14、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电容C6、三极管Q1和芯片U10，所述芯片U10的第一引脚与主控电路电连接，所述芯片U10的第二引脚分别与电阻R15的一端、三极管Q1的集电极和芯片U10的第三引脚电连接，所述芯片U10的第四引脚接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与电阻R18的一端电连接，所述电阻R18的另一端与主控电路电连接，所述芯片U10的第五引脚接地，所述芯片U10的第六引脚与电阻R19的一端电连接，所述电阻R19的另一端与电阻R16的一端电连接，所述芯片U10的第七引脚与电阻R14的一端电连接，所述电阻R14的另一端与电阻R16的另一端电连接，所述芯片U10的第八引脚与电容C6的一端电连接且芯片U10的第八引脚和电容C6的一端均接3.3V电源，所述电容C6的另一端接地。