CN209168348U - 多功能火灾报警电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多功能火灾报警电路及装置，该多功能火灾报警电路包括气感电路、光感电路、或门电路、温感电路、与门电路及报警设备；其中，所述或门电路，用于根据所述气感电路或者所述光感电路输入的第一电平信号，输出第一电平信号至所述与门电路的第一输入端；所述与门电路，用于根据所述或门电路与所述温感电路同时输入的第一电平信号，输出第一电平信号至所述报警设备以发出报警。本实用新型技术方案能够实现气热、光热及气光热三种形式的报警，既可以防止误报，又可运用于多种场所，操作简单、经济实惠、可靠性高且极易于推广。

Description

多功能火灾报警电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电阻应用的技术领域，特别涉及一种多功能火灾报警电路及装置。

背景技术

火灾作为一种人为灾害，是指火源失去控制而蔓延发展给人民生命财产造成损失的一种灾害性燃烧现象，会造成一定的经济损失和人员伤亡，因此对火灾的检测和预防意义重大。

针对目前使用的传统火灾报警器，极易因吸烟等出现误报的情况，甚至使用场所较为单一，无法实现在火灾发生时出现的可燃气体、大面积的火光及环境温度的升高等多种情况下都作出对应的检测及预防措施，也使得产品不易于推广。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种多功能火灾报警电路，旨在能够实现气热、光热及气光热三种形式的报警，既可以防止误报，又可运用于多种场所，操作简单、经济实惠、可靠性高且极易于推广。

为实现上述目的，本实用新型提出的多功能火灾报警电路包括气感电路、光感电路、或门电路、温感电路、与门电路及报警设备；其中，

所述气感电路，用于火灾发生时，当可燃气体浓度大于预设浓度阈值，经比较处理后输出第一电平信号至所述或门电路的第一输入端；

所述光感电路，用于火灾发生时，当光照强度大于预设光强阈值，经分压后输出第一电平信号至所述或门电路的第二输入端；

所述或门电路，用于根据所述气感电路或者所述光感电路输入的所述第一电平信号，输出第一电平信号至所述与门电路的第一输入端；

所述温感电路，用于火灾发生时，当环境温度大于预设温度阈值，经分压后输出第一电平信号至所述与门电路的第二输入端；

所述与门电路，用于根据所述或门电路与所述温感电路同时输入的所述第一电平信号，输出第一电平信号至所述报警设备以发出报警。

优选地，所述气感电路包括第一电源、气体传感器、电压比较器、参考电源、第一电阻及第四电源；其中，

所述第一电源的正极与所述气体传感器的第一端连接，所述气体传感器的第二端与所述电压比较器的同相输入端连接，所述电压比较器的反相输入端与所述参考电源的正极连接，所述电压比较器的正电源端与所述第四电源的正极及所述第一电阻的第一端分别连接，所述电压比较器的输出端及所述第一电阻的第二端分别都与所述或门电路的第一输入端连接，所述第一电源的负极、所述气体传感器的第三端、所述参考电源的负极、所述电压比较器的负电源端及所述第四电源的负极均接地。

优选地，所述光感电路包括第二电源、光敏电阻及第二电阻；其中，

所述第二电源的正极与所述光敏电阻的第一端连接，所述光敏电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述或门电路的第二输入端分别连接，所述第二电源的负极与所述第二电阻的第二端均接地。

优选地，所述温感电路包括第三电源、热敏电阻及第三电阻；其中，

所述第三电源的正极与所述热敏电阻的第一端连接，所述热敏电阻的第二端与所述第三电阻的第一端及所述与门电路的第二输入端分别连接，所述第三电源的负极与所述第三电阻的第二端均接地。

优选地，所述或门电路包括或门；其中，

所述或门的第一输入端与所述气感电路的输出端连接，所述或门的第二输入端与所述光感电路的输出端连接，所述或门的输出端与所述与门电路的第一输入端连接。

优选地，所述与门电路包括与门；其中，

所述与门的第一输入端与所述或门电路的输出端连接，所述与门的第二输入端与所述温感电路的输出端连接，所述与门的输出端与所述报警设备连接。

优选地，所述报警设备包括发光二极管及蜂鸣器；其中，

所述发光二极管的正极与所述与门电路的输出端连接，所述发光二极管的负极与所述蜂鸣器的第一端连接，所述蜂鸣器的第二端接地。

本实用新型还提出一种多功能火灾报警装置，所述多功能火灾报警装置包括如上任意一项所述的多功能火灾报警电路。

本实用新型技术方案通过设置气感电路、光感电路、或门电路、温感电路、与门电路及报警设备，形成了一种多功能火灾报警电路。其中，所述或门电路用于根据所述气感电路或者所述光感电路输入的第一电平信号，输出第一电平信号至所述与门电路的第一输入端；所述与门电路用于根据所述或门电路与所述温感电路同时输入的第一电平信号，输出第一电平信号至所述报警设备以发出报警。本实用新型技术方案能够实现气热、光热及气光热三种形式的报警，既可以防止误报，又可运用于多种场所，操作简单、经济实惠、可靠性高且极易于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型多功能火灾报警电路一实施例的功能模块图；

图2为本实用新型多功能火灾报警电路一实施例的电路结构图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种多功能火灾报警电路。

参照图1，在本实用新型实施例中，该多功能火灾报警电路包括气感电路100、光感电路200、或门电路400、温感电路300、与门电路500及报警设备600；其中，

所述气感电路100，用于火灾发生时，当可燃气体浓度大于预设浓度阈值，经比较处理后输出第一电平信号至所述或门电路400的第一输入端；

所述光感电路200，用于火灾发生时，当光照强度大于预设光强阈值，经分压后输出第一电平信号至所述或门电路400的第二输入端；

所述或门电路400，用于根据所述气感电路100或者所述光感电路200输入的所述第一电平信号，输出第一电平信号至所述与门电路500的第一输入端；

所述温感电路300，用于火灾发生时，当环境温度大于预设温度阈值，经分压后输出第一电平信号至所述与门电路500的第二输入端；

所述与门电路500，用于根据所述或门电路400与所述温感电路300同时输入的所述第一电平信号，输出第一电平信号至所述报警设备600以发出报警。

需要说明的是，本实施例中，火灾中产生最多的有害气体为一氧化碳，所述气感电路100选用MQ-9型号的气体传感器S1，其敏感头为电阻式，可检测火灾发生时空气中一氧化碳及其他可燃气体的浓度，并将其转化为电压，并随着可燃气体浓度的增大而增大，当可燃气体浓度大于所述预设浓度阈值时，所述气体传感器S1的输出电压高于参考电源Vref的基准电压，而使得所述电压比较器U1比较后输出为第一电平信号，所述预设浓度阈值为使得所述气体传感器S1的输出电压高于参考电源Vref的基准电压时所述可燃气体浓度的临界值。易于理解的是，针对产生除一氧化碳气体之外的其他气体的场景，根据具体需求所述气感电路100可以换用MQ系列其他的传感器，此处不再一一赘述。

进一步地，本实施例中，火灾发生时会产生大面积光照强度较强的火光，所述光感电路200选用PGM5506型号的光敏电阻Rg，入射光越强，所述光敏电阻Rg的阻值越小，入射光越弱阻值越大，无光时呈现高阻态，有光时电阻迅速减小，利用这一原理可对火灾时产生的强光作出快速反应转化为电信号，当光照强度大于预设光强阈值时，经与其串联的电阻分压后输出第一电平信号至所述或门电路400，所述预设光强阈值为使得与其串联的电阻分压后输出第一电平信号时所述光照强度的临界值。

进一步地，本实施例中，燃烧一定会发热，所述温感电路300选用MF52-10K型号的负温度系数的热敏电阻Rntc，其阻值随温度升高而减小，火灾发生时，周围温度会迅速上升，所述热敏电阻Rntc的阻值下降，分压减小，当环境温度大于预设温度阈值时，使得与其串联的电阻分压增大而输出第一电平信号至所述与门电路500，所述预设温度阈值为使得与其串联的电阻分压后输出第一电平信号时所述环境温度的临界值。

进一步地，本实施例中，所述第一电平信号均为高电平信号，易于理解的是，当没有发生火灾或者未达到所述预设浓度阈值、所述预设光强阈值及所述预设温度阈值时，对应电路分别输出低电平信号；另外还可根据具体元器件应用的选择或者实际需求，使得所述第一电平信号为低电平信号有效，此处不再一一赘述。

值得说明的是，本实施例中，通过所述气感电路100与所述光感电路200的逻辑‘或’，所述气感电路100及所述光感电路200分别与所述温感电路300的逻辑‘与’实现了气热、光热以及光气热这三种形式的多功能报警，同时避免了传统火灾报警的误报；其中，所述报警设备600包括发光二极管LED1及蜂鸣器LS1。

本实用新型技术方案通过设置气感电路100、光感电路200、或门电路400、温感电路300、与门电路500及报警设备600，形成了一种多功能火灾报警电路。其中，所述或门电路400用于根据所述气感电路100或者所述光感电路200输入的第一电平信号，输出第一电平信号至所述与门电路500的第一输入端；所述与门电路500用于根据所述或门电路200与所述温感电路300同时输入的第一电平信号，输出第一电平信号至所述报警设备600以发出报警。本实用新型技术方案能够实现气热、光热及气光热三种形式的报警，既可以防止误报，又可运用于多种场所，操作简单且经济实惠、可靠性高。

具体地，参照图2，所述气感电路100包括第一电源Vin1、气体传感器S1、电压比较器U1、参考电源Vref、第一电阻R1及第四电源Vin4；其中，

所述第一电源Vin1的正极与所述气体传感器S1的第一端连接，所述气体传感器S1的第二端与所述电压比较器U1的同相输入端连接，所述电压比较器U1的反相输入端与所述参考电源Vref的正极连接，所述电压比较器U1的正电源端与所述第四电源Vin4的正极及所述第一电阻R1的第一端分别连接，所述电压比较器U1的输出端及所述第一电阻R1的第二端分别都与所述或门电路400的第一输入端连接，所述第一电源Vin1的负极、所述气体传感器S1的第三端、所述参考电源Vref的负极、所述电压比较器U1的负电源端及所述第四电源Vin4的负极均接地。

需要说明的是，本实施例中，以检测误报情况举例说明，首先利用香烟燃烧来模拟检测误报情况，当火焰与所述气体传感器S1的距离约为1.8厘米时，输入至所述电压比较器U1的同相输入端的电压在0.5伏特以下；接着用酒精来模拟可燃气体泄露情况，当所述气体传感器S1在瓶口正上方的时候，输入至所述电压比较器U1的同相输入端的电压约为0.8伏特，远离瓶口上方时，迅速减小到0.5伏特以下；经过大量又重复的实验，如下表所示根据不同燃烧物质变化测得所述气体传感器S1的输出电压的变化情况：

不同燃烧物质	气体传感器S1的输出电压
		正常情况	0.1伏特
香烟	0.3～0.5伏特
		酒精	0.5～0.8伏特
炭	4.2伏特
		布料	0.5～0.7伏特
纸	0.7伏特

由此使得所述气体传感器S1的输出电压，即输入至所述电压比较器U1的同相输入端的电压也会随之变化，如上表所示，当选用炭燃烧来模拟时，因炭燃烧会产生一氧化碳气体，测得输入至所述电压比较器U1的同相输入端的电压约为4.2伏特，为防止误报，由此设置所述参考电源Vref的基准电压为2V。

具体地，所述光感电路200包括第二电源Vin2、光敏电阻Rg及第二电阻R2；其中，

所述第二电源Vin2的正极与所述光敏电阻Rg的第一端连接，所述光敏电阻Rg的第二端与所述第二电阻R2的第一端及所述或门电路400的第二输入端分别连接，所述第二电源Vin2的负极与所述第二电阻R2的第二端均接地。

需要说明的是，本实施例中，一般室内光照强度50～500lx(单位为勒克斯)，工厂仓库光照强度在300～1000lx；火灾发生时光照度明显增强，一般可以达到上万lx。本实施例中选用的光敏电阻PGM5506在光照照度弱时阻值为0.2兆欧姆，在有强光照射时电阻迅速减小至1～5千欧姆，在室内正常光照强度下产生小范围火焰，阻值减小为4千欧姆左右。经过大量又重复的实验，我们测得不同光照情况下光敏电阻阻值如下表所示：(实验数据当中的火焰直径大约10厘米)

不同光照情况下	光敏电阻阻值
		室外阳光	69欧姆
室外阴处	180～300欧姆
		室内正常光照强度	2.5～3千欧姆
黑暗环境下有火焰	4～7千欧姆
		室内靠近光源	1.6～2千欧姆
室内无火(开灯)	5千欧姆以上
		室内有火(开灯)	4千欧姆以下

考虑到火灾有时是晚上发生，室内可能没有开灯或者光照较暗，此时的光强来源于火焰，火焰的面积比较大时，光照强度也随时增大。根据这一特性，我们判断此时光敏电阻的阻值已经减为4千欧姆，由此设置分压电阻即所述第二电阻R2为2.7千欧姆。

具体地，所述温感电路300包括第三电源Vin3、热敏电阻Rntc及第三电阻R3；其中，

所述第三电源Vin3的正极与所述热敏电阻Rntc的第一端连接，所述热敏电阻Rntc的第二端与所述第三电阻R3的第一端及所述与门电路500的第二输入端分别连接，所述第三电源Vin3的负极与所述第三电阻R3的第二端均接地。

需要说明的是，本实施例中，如下表，采用直径为10厘米的火焰下，为测试火焰与实验装置在不同距离下热敏电阻的阻值情况：

火焰与实验装置的距离	热敏电阻阻值
		30厘米	3.5千欧姆
25厘米	1.5千欧姆
		20厘米	1千欧姆
15厘米	0.6千欧姆
		10厘米	0.3千欧姆
5厘米	0.1千欧姆
		常温(25摄氏度)	10千欧姆

示例性地，火灾发生的时候的温度为57摄氏度，经查阅相关参数手册知在该温度下的热敏电阻阻值为3.3千欧姆，由此设置分压电阻即所述第三电阻R3的阻值为2.2千欧姆。

值得说明的是，由于火灾发生时温度高达上百摄氏度，故本设计采用耐高温外壳以保护各元器件正常工作。

具体地，所述或门电路400包括或门U2；其中，

所述或门U2的第一输入端与所述气感电路100的输出端连接，所述或门U2的第二输入端与所述光感电路200的输出端连接，所述或门U2的输出端与所述与门电路500的第一输入端连接。

需要说明的是，本实施例中，选用74LS32型号的二输入或门芯片，输入端有一个为高电平信号时输出为高电平信号，否则为低电平信号。

具体地，所述与门电路500包括与门U3；其中，

所述与门U3的第一输入端与所述或门电路400的输出端连接，所述与门U3的第二输入端与所述温感电路300的输出端连接，所述与门U3的输出端与所述报警设备600连接。

需要说明的是，本实施例中，选用74LS08型号的二输入与门芯片，输入端同时为高电平信号时输出端为高电平信号，否则为低电平信号。

具体地，所述报警设备600包括发光二极管LED1及蜂鸣器LS1；其中，

所述发光二极管LED1的正极与所述与门电路500的输出端连接，所述发光二极管LED1的负极与所述蜂鸣器LS1的第一端连接，所述蜂鸣器LS1的第二端接地。

需要说明的是，本实施例中，当所述与门电路500输入高电平信号至所述报警设备600时，所述发光二极管LED1会发光，且所述蜂鸣器LS1会发出警报声，即会有双重报警信号发出。

本实用新型还提出一种多功能火灾报警装置，所述多功能火灾报警装置包括如上任意一项所述的多功能火灾报警电路。

该多功能火灾报警装置包括上述多功能火灾报警电路，该多功能火灾报警电路的具体结构参照上述实施例，由于本多功能火灾报警装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种多功能火灾报警电路，其特征在于，包括气感电路、光感电路、或门电路、温感电路、与门电路及报警设备；其中，

所述气感电路，用于火灾发生时，当可燃气体浓度大于预设浓度阈值，经比较处理后输出第一电平信号至所述或门电路的第一输入端；

所述光感电路，用于火灾发生时，当光照强度大于预设光强阈值，经分压后输出第一电平信号至所述或门电路的第二输入端；

所述或门电路，用于根据所述气感电路或者所述光感电路输入的所述第一电平信号，输出第一电平信号至所述与门电路的第一输入端；

所述温感电路，用于火灾发生时，当环境温度大于预设温度阈值，经分压后输出第一电平信号至所述与门电路的第二输入端；

所述与门电路，用于根据所述或门电路与所述温感电路同时输入的所述第一电平信号，输出第一电平信号至所述报警设备以发出报警。

2.如权利要求1所述的多功能火灾报警电路，其特征在于，所述气感电路包括第一电源、气体传感器、电压比较器、参考电源、第一电阻及第四电源；其中，

所述第一电源的正极与所述气体传感器的第一端连接，所述气体传感器的第二端与所述电压比较器的同相输入端连接，所述电压比较器的反相输入端与所述参考电源的正极连接，所述电压比较器的正电源端与所述第四电源的正极及所述第一电阻的第一端分别连接，所述电压比较器的输出端及所述第一电阻的第二端分别都与所述或门电路的第一输入端连接，所述第一电源的负极、所述气体传感器的第三端、所述参考电源的负极、所述电压比较器的负电源端及所述第四电源的负极均接地。

3.如权利要求2所述的多功能火灾报警电路，其特征在于，所述光感电路包括第二电源、光敏电阻及第二电阻；其中，

所述第二电源的正极与所述光敏电阻的第一端连接，所述光敏电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述或门电路的第二输入端分别连接，所述第二电源的负极与所述第二电阻的第二端均接地。

4.如权利要求3所述的多功能火灾报警电路，其特征在于，所述温感电路包括第三电源、热敏电阻及第三电阻；其中，

所述第三电源的正极与所述热敏电阻的第一端连接，所述热敏电阻的第二端与所述第三电阻的第一端及所述与门电路的第二输入端分别连接，所述第三电源的负极与所述第三电阻的第二端均接地。

5.如权利要求4所述的多功能火灾报警电路，其特征在于，所述或门电路包括或门；其中，

所述或门的第一输入端与所述气感电路的输出端连接，所述或门的第二输入端与所述光感电路的输出端连接，所述或门的输出端与所述与门电路的第一输入端连接。

6.如权利要求5所述的多功能火灾报警电路，其特征在于，所述与门电路包括与门；其中，

所述与门的第一输入端与所述或门电路的输出端连接，所述与门的第二输入端与所述温感电路的输出端连接，所述与门的输出端与所述报警设备连接。

7.如权利要求6所述的多功能火灾报警电路，其特征在于，所述报警设备包括发光二极管及蜂鸣器；其中，

所述发光二极管的正极与所述与门电路的输出端连接，所述发光二极管的负极与所述蜂鸣器的第一端连接，所述蜂鸣器的第二端接地。

8.一种多功能火灾报警装置，其特征在于，所述多功能火灾报警装置包括如权利要求1至7任意一项所述的多功能火灾报警电路。