CN206460585U - 一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，包括：电源模块、烟雾检测模块、指示模块和控制器；电源模块分别与烟雾检测模块、指示模块和控制器相连接，作为供电电源，控制器与烟雾检测模块和所述指示模块相连接，在所述烟雾检测模块检测到的烟雾浓度超过预设报警值时，发出烟雾报警信号控制所述指示模块发出报警提醒；其中，电源模块使用低压电池，低压电池的输出电压与控制器的电压等级相同，不经变压为控制器供电，降低输入输出压差带来的变压功耗，又通过对声指示模块、光指示模块和光电传感器分别采取相适应电压的区别供电以及对声指示模块和光电传感器分时供电，使得本申请的烟火灾探测报警器的整体功耗较小、更节能环保。

Description

一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器

技术领域

本申请涉及探测报警器领域，尤其涉及一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器。

背景技术

火灾一直严重威胁着我们的生命和财产安全，随着社会的不断发展，社会财富日益增多，火灾的危害性也越来越大,普通居民家庭对火灾探测报警器的需求也越来迫切。由于光电感烟火灾探测报警器技术较为成熟、成本较低、更环保，感烟火灾探测报警器大多为独立式光电感烟火灾探测报警器，其供电方式有交流供电加备用电池供电和直流电池供电两种，由于交流供电灵活性较差，目前独立式光电感烟火灾探测报警器更多使用电池直接供电。独立式光电感烟火灾探测报警器具有声光报警功能，在出现险情的第一时间发出报警声和打开警示灯，提醒人们火灾的发生。

为了在出现险情的第一时间及时提醒人们火灾的发生独立式光电感烟火灾探测报警器需要发出高分贝的报警声，常见的高分贝的声指示模块需要9V供电。为满足独立式光电感烟火灾探测报警器全部元器件的供电要求，传统的独立式光电感烟火灾探测报警器采取较高的电压供电，对一些低压元器件采取降压方式供电，通常用的电池为9V电池。9V电池包括9V层叠碳性、9V碱性电池和9V锂性电池，其中，9V碳性电池或9V碱性电池的电池容量小，不利于独立式光电感烟火灾探测报警器长时间工作，9V锂电池尽管容量大但是价格高，导致独立式光电感烟火灾探测报警器成本高，9V电池的体积较大，不利于产品的外观差异化和小型化的设计。因微控制器的供电电压较低，采取较高的电压供电时，供电电源与微控制器的压差较大，需要输入降压芯片，导致独立式光电感烟火灾探测报警器成本高；而且由于输入输出压差大，使得独立式光电感烟火灾探测报警器功耗较高。

发明内容

本申请提供一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，采取低压供电的方式，降低独立式光电感烟火灾探测报警器的功耗和生产成本。

本申请提供的一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，包括：电源模块、烟雾检测模块、指示模块和控制器；所述电源模块分别与所述烟雾检测模块、指示模块和控制器相连接，作为供电电源；烟雾检测模块用于感知烟雾浓度，并根据烟雾浓度输出电信号至控制器；所述控制器分别与所述烟雾检测模块和所述指示模块相连接，在所述烟雾检测模块检测到的烟雾浓度超过预设报警值时，发出烟雾报警信号控制所述指示模块发出报警提醒；

所述电源模块包括低压电池、第一电源模块和第二电源模块；低压电池的输出电压与所述控制器的电压等级相同；第一电源模块的输入端与低压电池连接，其输出端和烟雾检测模块连接，第一电源模块包括变压电路，用于将低压电池的输出电压变压后为烟雾检测模块提供电源；第二电源模块的输入端与低压电池连接，其输出端与控制器连接，第二电源模块包括稳压电路，用于将低压电池的输出电压稳压后为控制器提供电源。

在一些实施例中，所述控制器的电压等级包括3V或5V，所述低压电池的输出电压为3V或5V。

在一些实施例中，所述电源模块还包括电池保护模块，电池保护模块的输入端连接低压电池，其输出端分别连接第一电源模块和第二电源模块的输入端，用于在电源短路或负载电流超出预设电流时断开。

在一些实施例中，所述烟雾检测模块包括运放模块和光电传感器；所述第一电源模块的输出端与光电传感器连接，为光电传感器提供电源，光电传感器的输出端连接所述运放模块的输入端，所述光电传感器用于将检测到的烟雾浓度转化成电流信号并输出到运放模块；所述运放模块的输出端连接所述控制器，将烟雾浓度的电流信号放大后的输出至控制器。

在一些实施例中，所述指示模块包括声指示模块和光指示模块；所述声指示模块由所述控制器控制，根据所述烟雾报警信号发出高分贝的报警提醒，所述第一电源模块的输出端还与声指示模块连接，将所述低压电池的输出电压升压后为声指示模块提供电源；所述光指示模块与所述控制器相连接，由所述控制器控制，根据所述烟雾报警信号点亮报警灯。

在一些实施例中，所述第一电源模块采用分时复用的方式为光电传感器或声指示模块提供电源。

在一些实施例中，所述控制器的控制方式为PWM方式。

在一些实施例中，所述第一电源模块将低压电池的输出电压升压到9V后为所述声指示模块提供电源。

在一些实施例中，所述第二电源模块为低压线性稳压器。

在一些实施例中，所述电源模块还包括低电压检测模块，低电压检测模块用于检测所述低压电池的电压状态，在电量不足时，向所述控制器发出更换电池请求信号；所述控制器响应所述更换电池请求信号控制所述提示模块发出更换电池提醒。

本申请的有益效果是：本申请由于采用低压电池供电，无需变压即满足控制器的供电需求，减少了输入输出压差引起的功耗，又通过对声指示模块、光指示模块和光电传感器分别采取相适应电压的区别供电以及对声指示模块和光电传感器分时供电，使得低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的整体功耗较小，在低功耗情况下，实现火灾发生的第一时间发出高分贝的报警声和点亮报警灯，报警迅速，可达到及时提醒人们注意火灾的目的；另外，本申请还通过设计电池保护模块和电压检测模块，提高了低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的安全级别，确保报警器的长期正常使用。

附图说明

图1为本申请的一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

参考图1，本申请提供了一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，该低电压独立式光电感烟火灾探测报警器包括：电源模块10、烟雾检测模块20、指示模块30和控制器40。电源模块10又包括低压电池11、第一电源模块13和第二电源模块14。

低压电池11的输出电压与控制器40的电压等级相同，使得低压电池11与控制器40之间没有压差，控制器40供电回路不需要额外的降压芯片，降低独立式光电感烟火灾探测报警器成本，尤其是降低了输入输出压差，极大地降低了独立式光电感烟火灾探测报警器的功耗。由于常见的控制器40的电源等级为5V或3V，在一些实施例中，低压电池11的输出电压为3V或5V。

第一电源模块13的输入端与低压电池11连接，其输出端和烟雾检测模块20连接，第一电源模块13包括变压电路，将低压电池11的输出电压变压后为烟雾检测模块20提供电源。

烟雾检测模块20用于感知烟雾浓度，并根据烟雾浓度输出电信号至控制器40，其包括运放模块21和光电传感器22。光电传感器22与第一电源模块13的输出端连接获得电源供应，光电传感器22的输出端连接运放模块21的输入端，光电传感器22用于烟雾采样，将检测到的烟雾浓度转化成电流信号并输出到运放模块21。运放模块21的输出端连接控制器40，将烟雾浓度的电流信号放大后的输出至控制器40。运放模块21通过与控制器40的GPIO引脚相连接获得电源供应，运放模块21的供电线路更简洁、方便，减少中间环节，降低了功耗。

光电传感器22在烟雾采样时，主要功耗是发生在驱动光电传感器22中的发射管。在一些实施例中，低压电池11的输出电压为3V，由于大部分发射管的结压降在1.7～2.3V区间，第一电源模块13若直接输出3V电压给光电传感器22并不足以驱动发射管，需要对低压电池11的输出电压升压；又因为瞬间驱动发射管的电流为100-180mA，将低压电池11的输出电压升压至4V较优，因此，第一电源模块13输出4V电压为光电传感器22供电，此时驱动发射管的功耗较小，仅有现有技术中采用9V驱动发射管时一半的功耗。在一些实施例中，低压电池11的输出电压为5V，第一电源模块13直接输出5V电压便足以驱动发射管，确保光电传感器22正常烟雾采样，第一电源模块13可以不经变压直接将低压电池11的输出电压提供给光电传感器22。在另一些实施例中，若低压电池11的输出电压为3V，低压电池还可使用倍压(电荷泵原理)，在低压电池11放电截止前(2V截止)，可以保证光电传感器22的正常工作，从而使得第一电源模块13不需要对低压电池11的输出电压升压，可降低第一电源模块13因升压引起的功耗，使得独立式光电感烟火灾探测报警器功耗较小。

指示模块30包括声指示模块31和光指示模块32。声指示模块31由控制器40控制，当光电传感器22检测到的烟雾浓度超过预设报警值，控制器40将输出烟雾报警信号，根据烟雾报警信号，声指示模块31发出高分贝的报警提醒。第一电源模块13的输出端还与声指示模块31连接，将低压电池11的输出电压升压后为声指示模块31提供电源。光指示模块32与控制器40相连接，由控制器40控制，根据烟雾报警信号点亮报警灯。光指示模块32通过与控制器40的GPIO引脚相连接获得电源供应，光指示模块32的供电线路更简洁、方便，减少中间环节，降低了功耗。

为了在出现险情的第一时间及时提醒人们火灾的发生，声指示模块31需要发出高分贝的报警声，常见的高分贝的声指示模块31需要9V供电。在一些实施例中，第一电源模块13使用升压IC，为声指示模块31提供稳定的9V供电，保证声指示模块31可发出高分贝的报警声。在另一些实施例中，在某些声音分贝数要求不高的环境中，第一电源模块13可使用变压器或者电感驱动声指示模块31，声指示模块31利用自带升压的驱动IC发出报警声，如此一来，可在一定程度上降低功耗，特别是降低了第一电源模块13因升压引起的功耗。

需要指出的是，本申请的第一电源模块13输出端与光电传感器22和声指示模块31相连接，分别为光电传感器22和声指示模块31提供电源供应。在一些实施例中，为了进一步降低独立式光电感烟火灾探测报警器的功耗，第一电源模块13采用分时复用的方式以及电阻调压技术分别为光电传感器22或声指示模块31提供电源，使得光电传感器22和声指示模块31不同时耗电，即在正常情况下，声指示模块31不工作，仅光电传感器22获得4V或5V的供电进行烟雾采样，一旦检测到的烟雾浓度超过预设报警值，控制器40输出了烟雾报警信号后，第一电源模块13不再为光电传感器22供电，转而为声指示模块31提供9V供电，确保声指示模块31可发出高分贝的报警声。

第二电源模块14的输入端与低压电池连接，其输出端与控制器40连接，第二电源模块14包括稳压电路，用于将低压电池11的输出电压稳压后为控制器40提供电源。在一些实施例中，第二电源模块14为低压线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)，用于控制器40的供电回路，集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路，具有过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器等功能，使得在输入输出压差很小的情况下，稳定控制器40的供电电压，同时保证低压电池11的工作时间较长且噪音较低。

在一些实施例中，电源模块10还包括电池保护模块12。电池保护模块12的输入端连接低压电池11，其输出端分别连接第一电源模块13和第二电源模块14的输入端，用于在电源短路或负载电流超出预设电流时断开。作为供电回路上的保护元件，在第一电源模块13或/和第二电源模块14后端负载因长时间工作或器件老化等原因导致出现短路或过电流现象时，电池保护模块12将及时切断电池供电回路，停止低压电池11输出电压，从而保护低压电池11，避免因放电电流过大而出现爆炸或自燃等危险状况，提高了低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的安全级别，确保报警器的长期正常使用。

在一些实施例中，电源模块10还包括电压检测模块15，电压检测模块15连接于电源保护模块12和控制器40之间，用于检测低压电池11的电压状态，将检测到电压值发送至控制器40，在电量不足时，向控制器40发出更换电池请求信号；控制器40响应更换电池请求信号控制提示模块20发出更换电池提醒，提高了低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的安全级别，确保报警器的长期正常使用。

控制器40接收运放模块21输出的电流信号，并对该电流信号进行判断，在该电流信号超过预设报警值时，即光电传感器22检测到的烟雾浓度超过预设报警值时，控制器40将输出烟雾报警信号，控制声指示模块31发出高分贝的报警声和光指示模块32点亮报警灯，提醒人们有火灾发生。优选地，为了减少功耗，控制器40对声指示模块31和光指示模块32的控制方式为PWM方式。

在一些实施例中，低电压独立式光电感烟火灾探测报警器还包括按键输入模块50，该按键输入模块与控制器40相连接，当有按键输入时，控制器40发出相应的控制信号来清除声光报警记录或模拟报警提醒。

由此可见，控制器40分别与电源模块10、烟雾检测模块20和指示模块30相连接，微控制器40为超低功耗的处理器，休眠电流较低，通过电源模块10获得无压差的电源供应，通过判断烟雾检测模块20检测到的烟雾浓度，控制声指示模块31和光指示模块32发出报警提醒，还可响应按键输入模块50的按键输入信号和低电压检测15的更换电池请求信号，协调各模块在低功耗下运作。

低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的功耗主要分为待机功耗和报警功耗，报警功耗主要在发生火灾时出现，待机功耗为非报警情况下的功耗，待机功耗为独立式光电感烟火灾探测报警器的主要功耗。待机时，独立式光电感烟火灾探测报警器周期性采样烟雾浓度包括休眠和烟雾采样，休眠时功耗很低只有2-3uA的休眠电流，烟雾采样时主要功耗是发生在驱动光电传感器22中的发射管，由于第一电源模块31输出4V或5V电压为光电感应器22供电，驱动发射管的功耗较小，仅有现有技术的功耗一半；进一步，又由于低压电池11输出电压与控制器40的电压等级一样，不需要如现有技术一样变压后在供电，减少了变压功耗，使得独立式光电感烟火灾探测报警器的待机功耗较小。

综上所述，本申请由于采用低压电池供电，无需变压即满足控制器的供电需求，减少了输入输出压差引起的功耗，又通过对声指示模块、光指示模块和光电传感器分别采取相适应电压的区别供电以及对声指示模块和光电传感器分时供电，使得低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的整体功耗较小，在低功耗情况下，实现火灾发生的第一时间发出高分贝的报警声和点亮报警灯，报警迅速，可达到及时提醒人们注意火灾的目的；另外，本申请还通过设计电池保护模块和电压检测模块，提高了低电压独立式光电感烟火灾探测报警器的安全级别，确保报警器的长期正常使用。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，包括：电源模块、烟雾检测模块、指示模块和控制器；所述电源模块分别与所述烟雾检测模块、指示模块和控制器相连接，作为供电电源；烟雾检测模块用于感知烟雾浓度，并根据烟雾浓度输出电信号至控制器；所述控制器分别与所述烟雾检测模块和所述指示模块相连接，在所述烟雾检测模块检测到的烟雾浓度超过预设报警值时，发出烟雾报警信号控制所述指示模块发出报警提醒；其特征在于，

所述电源模块包括低压电池、第一电源模块和第二电源模块；低压电池的输出电压与所述控制器的电压等级相同；第一电源模块的输入端与低压电池连接，其输出端和烟雾检测模块连接，第一电源模块包括变压电路，用于将低压电池的输出电压变压后为烟雾检测模块提供电源；第二电源模块的输入端与低压电池连接，其输出端与控制器连接，第二电源模块包括稳压电路，用于将低压电池的输出电压稳压后为控制器提供电源。

2.如权利要求1所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述控制器的电压等级包括3V或5V，所述低压电池的输出电压为3V或5V。

3.如权利要求1所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述电源模块还包括电池保护模块，电池保护模块的输入端连接低压电池，其输出端分别连接第一电源模块和第二电源模块的输入端，用于在电源短路或负载电流超出预设电流时断开。

4.如权利要求1所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述烟雾检测模块包括运放模块和光电传感器；所述第一电源模块的输出端与光电传感器连接，为光电传感器提供电源，光电传感器的输出端连接所述运放模块的输入端，所述光电传感器用于将检测到的烟雾浓度转化成电流信号并输出到运放模块；所述运放模块的输出端连接所述控制器，将烟雾浓度的电流信号放大后的输出至控制器。

5.如权利要求4所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述指示模块包括声指示模块和光指示模块；所述声指示模块由所述控制器控制，根据所述烟雾报警信号发出高分贝的报警提醒，所述第一电源模块的输出端还与所述声指示模块连接，将所述低压电池的输出电压升压后为所述声指示模块提供电源；所述光指示模块与所述控制器相连接，由所述控制器控制，根据所述烟雾报警信号点亮报警灯。

6.如权利要求5所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述第一电源模块采用分时复用的方式为光电传感器或声指示模块提供电源。

7.如权利要求5所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述控制器的控制方式为PWM方式。

8.如权利要求5所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述第一电源模块将低压电池的输出电压升压到9V后为所述声指示模块提供电源。

9.如权利要求1所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述第二电源模块为低压线性稳压器。

10.如权利要求1至9中任一项中所述的低电压独立式光电感烟火灾探测报警器，其特征在于，所述电源模块还包括低电压检测模块，低电压检测模块用于检测所述低压电池的电压状态，在电量不足时，向所述控制器发出更换电池请求信号；所述控制器响应所述更换电池请求信号控制提示模块发出更换电池提醒。