CN203812357U - 一种无线低功耗烟气和温度预警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：包括烟雾探测电路、温度探测电路、微控制器电路、无线编码发射电路和电池，电池输出直流电源VCC；烟雾探测电路、温度探测电路的开关电源端连接微控制器电路的控制输出端，烟雾探测电路和温度探测电路的检测信号输出端各连接微控制器电路的一个信号输入端，形成微控制器电路在得到雾探测电路、温度探测电路输出的探测信号后关断探测电源及进入低功耗模式；微控制器电路的信号输出端连接无线编码发射电路的输入端，无线编码发射电路的输出端通过天线定点发射烟气和温度预警编码信号，实现预警的无线传输。本实用新型采用单片机每隔一段时间从睡眠模式唤醒进入工作状态，只有在唤醒状态下才开始工作，保证了电路的低功耗，具有电路简单、低功耗和低成本的有益效果。

Description

一种无线低功耗烟气和温度预警电路

技术领域

本实用新型涉及一种无线低功耗预警电路，特别是一种无线低功耗烟气和温度预警电路，适用于315M无线编码发射的低功耗烟温预警及适用于单独的烟雾预警和温度预警。属于嵌入式及无线控制技术领域。

背景技术

随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。而火灾一旦发生，很容易由于灭火器材缺乏及在场人惊慌失措，出现扑救不及时和逃生迟缓等问题，导致重大生命财产损失。随着电子技术的发展，现代建筑都会有选择地安装不同功能的火灾自动报警器。它能够探测火灾的发生并及时发出警报，告知用户和周边居民迅速撤离。能积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾造成的损失。

在现有的烟温探测技术中，大部分电路的供电电源由市电降压后提供，需进行供电线路的安装布置。信号输出多数为有线通讯方式，即控制器通过传感器检测到环境信息后，采用有线通讯反馈给中央控制器系统中，造成工程施工周期将很长，而且布线工程费用高。例如：如图3所示，电源由市电提供，经过降压稳压后提供控制器电源，控制器检测到环境信息后，通过有线通讯反馈给中央控制器系统中。这种方式比较传统，往往会因线路的老化会造成无法使用，而且有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现，而且布线工程上的费用高。这时，采用无线网可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便，工程成本低。在无线的供电方式中，往往需要电池供电，所以在烟温电路中需要做低功耗处理。

烟温探测技术中，也有采用无线方式通讯，通常采用的Zigbee无线网络。利用这种方式，可以解决了无线通讯要求，摆脱线缆的束缚，但这种无线网络成本比较高，对于个人家庭应用上难以适用，这就需要寻求价格低廉，设计合理烟温预警电路。

综上所述，对于烟温预警电路来讲，需要一种无线低功耗，低成本可靠的烟温预警电路来解决以上的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为了解决现有技术烟气和温度预警电路安装工程成本高、工作不稳定的问题，提供一种无线低功耗烟气和温度预警电路，具有安全稳定、低功耗和低成本的特点。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案达到：

一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其结构特点在于：包括烟雾探测电路、温度探测电路、微控制器电路、无线编码发射电路和电池，电池输出直流电源VCC；烟雾探测电路、温度探测电路的开关电源端连接微控制器电路的控制输出端，烟雾探测电路和温度探测电路的检测信号输出端各连接微控制器电路的一个信号输入端，形成微控制器电路在得到雾探测电路、温度探测电路输出的探测信号后关断探测电源及进入低功耗模式；微控制器电路的信号输出端连接无线编码发射电路的输入端，无线编码发射电路的输出端通过天线定点发射烟气和温度预警编码信号，实现预警的无线传输。

本实用新型在通过微控制器控制烟雾，温度探测电路的电源。在电源开启期间，探测烟雾，温度的情况，完成后，微控制器立刻关闭烟雾，温度探测电路的电源，并进入低功耗方式。此电路以电池供电，解决了市电供电布线的问题。在探测有烟雾和温度过高时，微控制器U2控制器编码芯片U3，以低成本的无线方式发送控制信号到中央控制系统。该电路性能稳定可靠，成本低，可应用于各种需要无线控制的烟温预警电路中。

本实用新型的目的还可以通过采取以下技术方案达到：

进一步地，烟雾探测电路、温度探测电路的电源输入端各设置一开关电源回路，所述开关电源回路的控制输入端连接微控制电路的控制信号输出端。

进一步地，由运算放大器U1、单片机芯片U2、编码芯片U3、电阻R1-R14、电容C1-C6、热敏电阻PR1、晶振Y1、电感L1、三极管Q1-Q5、红外接收管D1、红外发射管D2、按键S1和天线E1连接构成；红外发射管D1、红外接收管D2、电阻R1-R6、运算放大器U1和三极管Q1-Q2连接构成烟雾探测电路，电阻R7-R8、热敏电阻PR1连接构成温度探测电路，单片机芯片U2、按键S1、电阻R9和电容C1连接构成微控制器电路，编码芯片U3、电阻R10-R14、晶振Y1、三极管Q4-Q5、电容C2-C6、电感L1连接构成无线编码发射电路，无线编码发射电路的信号输出端连接天线E1。

进一步地，所述烟雾探测电路中，三极管Q2的基极通过电阻R6与单片机芯片U2的4脚相连、集电极连接电源VCC、发射极接地，构成开关电源回路；在电源VCC与Q2的集电极连接处设置红外发射管D2，D2负极与三极管Q2的集电极相连、正极连接到电源VCC，构成单片机芯片U2控制烟雾探测电路工作状态回路；三极管Q2的发射极接地，三极管Q1的基极通过电阻R5连接到单片机芯片U2的5脚；电阻R4跨接在U1的负输入端与输出端间，U1的负输入端通过电阻R3接地；U1的正输入端通过电阻R2与红外接收管D1的负极、电阻R1的一端相连；三极管Q1的发射极接电源VCC；Q1的集电极与运算放大器U1的7脚、电阻R1的另一端相连；红外发射管D1的正极接地；运算放大器U1的输出端接U2的5脚。

进一步地，所述温度探测电路中，三极管Q3的基极通过电阻R7与U2的I/O端第3脚相连、三极管Q3的发射极连接电源VCC，构成开关电源回路；Q3的集电极通过电阻R8连接U2的A/D输入端口第2脚及通过热敏电阻PR1接地，构成单片机芯片U2控制的开关电源通/断及温度检测电路结构。

进一步地，所述微控制器电路中，U2的A/D输入端口第2脚与电阻R8、热敏电阻PR1的一端相连，形成电压输入检测结构，U2的A/D输入端口与U1的输出端相连；U2的第12脚通过按键S1接地；U1的第1脚接电源VCC；U1的第16脚与电阻R9、电容C1的一端相连，电阻R9的另一端接电源VCC；电容C1的另一端与U2的第20脚接地；U2的第13-15脚分别与编码芯片U3的第5脚-7脚相连；U2的第18脚连接到编码芯片U3的第8脚；U2的第19脚与电阻R10的一端相连。

进一步地，所述无线编码发射电路中，三极管Q4的基极通过电阻R10与U2的输出端第19脚相连；Q4的发射极连接电源VCC；编码芯片U3的第1脚通过电阻与三极管Q4的集电极、U3的第2脚及电容C2、电感L1、电容C5的一端相连；U3的第3脚与电容C2的另一端接地；U3的第4脚通过电阻R12与三极管Q5的基极、电阻R13、晶振Y1的一端相连；三极管Q5的集电极与电容C4、C6的一端、电感L1、电容C5的另一端相连；电容C5的另一端连接天线E1；三极管Q5的发射极与电阻R4、电容C3的一端、电容C4的另一端相连；电阻R14、电容C3、晶振Y1和电阻R13的另一端接地。

进一步地，在烟雾反射或散射情况下，红外线发射管D2发射的红外线照射到线外线接收管D1上。

进一步地，所述三极管Q1、Q3和Q4为PNP型三极管，所述三极管Q2和Q5为NPN型三极管。

本实用新型具有如下突出的有益效果：

1、本实用新型采用电池为电路芯片供电，不受市电断电的影响。单片机芯片U2每隔一段时间从睡眠模式唤醒进入工作状态，通过I/O口输出高电平使烟雾探测电路和温度探测电路对环境中的烟气和温度进行检测并接收反馈的环境信号。U2通过处理后输出控制信号到无线编码发射电路。各模块电路只有在U2控制下才开始工作，保证了电路的低功耗以及电池的使用寿命，具有电路简单、低功耗和低成本的有益效果。

2、无线编码发射电路模块采用编码方式发送无线信号，发射编码时，按一定的时间间隔和次序改变编码数值，中央控制系统收到相同次序的编码才作出处理，能够有效地抑制环境中315MHz频率信号的干扰，做到信号传输的准确性，防止中央控制系统的误判断，大大提高了无线通讯方式的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例1的电路结构框图。

图2是本实用新型具体实施例1的电路原理图。

图3是现有技术中烟温预警电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

具体实施例1：

参照图1和图2，本实施例包括烟雾探测电路1、温度探测电路2、微控制器电路3、无线编码发射电路4和电池，电池输出直流电源VCC；烟雾探测电路1、温度探测电路2的开关电源端连接微控制器电路3的控制输出端，烟雾探测电路1和温度探测电路2的检测信号输出端各连接微控制器电路3的一个信号输入端，形成微控制器电路3在得到雾探测电路1、温度探测电路2输出的探测信号后关断探测电源及进入低功耗模式；微控制器电路3的信号输出端连接无线编码发射电路4的输入端，无线编码发射电路4的输出端通过天线定点发射烟气和温度预警编码信号，实现预警的无线传输。

本实施例中，

烟雾探测电路1、温度探测电路2的电源输入端各设置一开关电源回路，所述开关电源回路的控制输入端连接微控制电路3的控制信号输出端。

由运算放大器U1、单片机芯片U2、编码芯片U3、电阻R1-R14、电容C1-C6、热敏电阻PR1、晶振Y1、电感L1、三极管Q1-Q5、红外接收管D1、红外发射管D2、按键S1和天线E1连接构成；红外发射管D1、红外接收管D2、电阻R1-R6、运算放大器U1和三极管Q1-Q2连接构成烟雾探测电路1，电阻R7-R8、热敏电阻PR1连接构成温度探测电路2，单片机芯片U2、按键S1、电阻R9和电容C1连接构成微控制器电路3，编码芯片U3、电阻R10-R14、晶振Y1、三极管Q4-Q5、电容C2-C6、电感L1连接构成无线编码发射电路4，无线编码发射电路4的信号输出端连接天线E1。

所述烟雾探测电路1中，三极管Q2的基极通过电阻R6与单片机芯片U2的4脚相连、集电极连接电源VCC、发射极接地，构成开关电源回路；在电源VCC与Q2的集电极连接处设置红外发射管D2，D2负极与三极管Q2的集电极相连、正极连接到电源VCC，构成单片机芯片U2控制烟雾探测电路1工作状态回路；三极管Q2的发射极接地，三极管Q1的基极通过电阻R5连接到单片机芯片U2的5脚；电阻R4跨接在U1的负输入端与输出端间，U1的负输入端通过电阻R3接地；U1的正输入端通过电阻R2与红外接收管D1的负极、电阻R1的一端相连；三极管Q1的发射极接电源VCC；Q1的集电极与运算放大器U1的7脚、电阻R1的另一端相连；红外发射管D1的正极接地；运算放大器U1的输出端接U2的5脚。所述温度探测电路2中，三极管Q3的基极通过电阻R7与U2的I/O端第3脚相连、三极管Q3的发射极连接电源VCC，构成开关电源回路；Q3的集电极通过电阻R8连接U2的A/D输入端口第2脚及通过热敏电阻PR1接地，构成单片机芯片U2控制的开关电源通/断及温度检测电路结构。所述微控制器电路3中，U2的A/D输入端口第2脚与电阻R8、热敏电阻PR1的一端相连，形成电压输入检测结构，U2的A/D输入端口与U1的输出端相连；U2的第12脚通过按键S1接地；U1的第1脚接电源VCC；U1的第16脚与电阻R9、电容C1的一端相连，电阻R9的另一端接电源VCC；电容C1的另一端与U2的第20脚接地；U2的第13-15脚分别与编码芯片U3的第5脚-7脚相连；U2的第18脚连接到编码芯片U3的第8脚；U2的第19脚与电阻R10的一端相连。所述无线编码发射电路4中，三极管Q4的基极通过电阻R10与U2的输出端第19脚相连；Q4的发射极连接电源VCC；编码芯片U3的第1脚通过电阻与三极管Q4的集电极、U3的第2脚及电容C2、电感L1、电容C5的一端相连；U3的第3脚与电容C2的另一端接地；U3的第4脚通过电阻R12与三极管Q5的基极、电阻R13、晶振Y1的一端相连；三极管Q5的集电极与电容C4、C6的一端、电感L1、电容C5的另一端相连；电容C5的另一端连接天线E1；三极管Q5的发射极与电阻R4、电容C3的一端、电容C4的另一端相连；电阻R14、电容C3、晶振Y1和电阻R13的另一端接地。

在烟雾反射或散射情况下，红外线发射管D2发射的红外线照射到线外线接收管D1上。所述三极管Q1、Q3和Q4为PNP型三极管，所述三极管Q2和Q5为NPN型三极管。电池由蓄电池可干电池组构成。

本实施例的工作原理：

参照图1，电源上电时，按下按键S1，单片机芯片U2发送编码信号实现对码功能。电路工作时，U2的第5脚输出低电平，三极管Q1导通，提供红外线接收管D1和运算放大器U1电源。然后U2的第4脚输出高电平，三极管Q2导通，红外发射管D2发射红外线。无烟雾时，红外线光源不能直射到红外线接收管D1上，而发生火灾时，有烟雾进入探测器，红外线通过烟雾粒子的反射或散射到达红外线接收管D1上，此时的信号经过运算放大芯片U1放大后，由U2的第6脚经过AD转换检测信号的电压值。当电压信号超过某一定值时，表示有烟雾，U2的第5脚输出高电平、第4脚输出低电平，关断红外接收管D1、红外发射管D2和运放算放大芯片U1的电源VCC，电路处于低功耗工作状态。U2的第3脚输出低电平，三极管Q3导通，通过U2的第2脚AD转换测量此时环境的温度值。U2处理完成后，其第3脚输出高电平。当检测到有烟雾而且温度达到某一阀值时，开启无线编码发射功能，否则，U2进入睡眠模式。当达到某一时间间隔后，控制器自动唤醒，重复刚才的动作，实现低功耗要求。

当有烟雾和环境温度高时，开启无线编码发射功能，单片机芯片U2的第13、14、15、18脚控制编码的数值，当U2的第19脚输出低电平时，三极管Q4导通后，编码芯片U3的第4脚发出编码，在晶振Y1的载波上通过天线E1发射出去，中央控制系统接收到编码后，作出相应的处理措施。为了提高抗干扰的能了，发射编码时，按一定的时间间隔，按一定的次序改变编码数值，中央控制系统收到一定次序的编码才作出处理，这样可以有效地抑制环境中315MHz频率信号的干扰。控制器U2按一定的时间发射特定的编码，告知预警电路正在正常运行。无线编码发射完成后，关断电源，控制器U2进入睡眠模式。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：包括烟雾探测电路（1）、温度探测电路（2）、微控制器电路（3）、无线编码发射电路（4）和电池，电池输出直流电源VCC；烟雾探测电路（1）、温度探测电路（2）的开关电源端连接微控制器电路（3）的控制输出端，烟雾探测电路（1）和温度探测电路（2）的检测信号输出端各连接微控制器电路（3）的一个信号输入端，形成微控制器电路（3）在得到雾探测电路（1）、温度探测电路（2）输出的探测信号后关断探测电源及进入低功耗模式；微控制器电路（3）的信号输出端连接无线编码发射电路（4）的输入端，无线编码发射电路（4）的输出端通过天线定点发射烟气和温度预警编码信号，实现预警的无线传输。

2.根据权利要求1所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：烟雾探测电路（1）、温度探测电路（2）的电源输入端各设置一开关电源回路，所述开关电源回路的控制输入端连接微控制电路（3）的控制信号输出端。

3.根据权利要求2所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：由运算放大器U1、单片机芯片U2、编码芯片U3、电阻R1-R14、电容C1-C6、热敏电阻PR1、晶振Y1、电感L1、三极管Q1-Q5、红外接收管D1、红外发射管D2、按键S1和天线E1连接构成；红外发射管D1、红外接收管D2、电阻R1-R6、运算放大器U1和三极管Q1-Q2连接构成烟雾探测电路（1），电阻R7-R8、热敏电阻PR1连接构成温度探测电路（2），单片机芯片U2、按键S1、电阻R9和电容C1连接构成微控制器电路（3），编码芯片U3、电阻R10-R14、晶振Y1、三极管Q4-Q5、电容C2-C6、电感L1连接构成无线编码发射电路（4），无线编码发射电路（4）的信号输出端连接天线E1。

4.根据权利要求3所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：所述烟雾探测电路（1）中，三极管Q2的基极通过电阻R6与单片机芯片U2的4脚相连、集电极连接电源VCC、发射极接地，构成开关电源回路；在电源VCC与Q2的集电极连接处设置红外发射管D2，D2负极与三极管Q2的集电极相连、正极连接到电源VCC，构成单片机芯片U2控制烟雾探测电路（1）工作状态回路；三极管Q2的发射极接地，三极管Q1的基极通过电阻R5连接到单片机芯片U2的5脚；电阻R4跨接在U1的负输入端与输出端间，U1的负输入端通过电阻R3接地；U1的正输入端通过电阻R2与红外接收管D1的负极、电阻R1的一端相连；三极管Q1的发射极接电源VCC；Q1的集电极与运算放大器U1的7脚、电阻R1的另一端相连；红外发射管D1的正极接地；运算放大器U1的输出端接U2的5脚。

5.根据权利要求3所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：所述温度探测电路（2）中，三极管Q3的基极通过电阻R7与U2的I/O端第3脚相连、三极管Q3的发射极连接电源VCC，构成开关电源回路；Q3的集电极通过电阻R8连接U2的A/D输入端口第2脚及通过热敏电阻PR1接地，构成单片机芯片U2控制的开关电源通/断及温度检测电路结构。

6.根据权利要求3所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：所述微控制器电路（3）中，U2的A/D输入端口第2脚与电阻R8、热敏电阻PR1的一端相连，形成电压输入检测结构，U2的A/D输入端口与U1的输出端相连；U2的第12脚通过按键S1接地；U1的第1脚接电源VCC；U1的第16脚与电阻R9、电容C1的一端相连，电阻R9的另一端接电源VCC；电容C1的另一端与U2的第20脚接地；U2的第13-15脚分别与编码芯片U3的第5脚-7脚相连；U2的第18脚连接到编码芯片U3的第8脚；U2的第19脚与电阻R10的一端相连。

7.根据权利要求3所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：所述无线编码发射电路（4）中，三极管Q4的基极通过电阻R10与U2的输出端第19脚相连；Q4的发射极连接电源VCC；编码芯片U3的第1脚通过电阻与三极管Q4的集电极、U3的第2脚及电容C2、电感L1、电容C5的一端相连；U3的第3脚与电容C2的另一端接地；U3的第4脚通过电阻R12与三极管Q5的基极、电阻R13、晶振Y1的一端相连；三极管Q5的集电极与电容C4、C6的一端、电感L1、电容C5的另一端相连；电容C5的另一端连接天线E1；三极管Q5的发射极与电阻R4、电容C3的一端、电容C4的另一端相连；电阻R14、电容C3、晶振Y1和电阻R13的另一端接地。

8.根据权利要求3-7任一权利要求所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：在烟雾反射或散射情况下，红外线发射管D2发射的红外线照射到线外线接收管D1上。

9.根据权利要求3-7任一权利要求所述的一种无线低功耗烟气和温度预警电路，其特征在于：所述三极管Q1、Q3和Q4为PNP型三极管，所述三极管Q2和Q5为NPN型三极管；电池由蓄电池可干电池组构成。