CN216560176U

CN216560176U - 烟雾检测传感器电路及烟雾传感器

Info

Publication number: CN216560176U
Application number: CN202123093790.7U
Authority: CN
Inventors: 张男; 李飞; 尹国旺
Original assignee: Zephyr Intelligent System Shanghai Co Ltd
Current assignee: Zephyr Intelligent System Shanghai Co Ltd
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2031-12-10

Abstract

本实用新型涉及一种烟雾检测传感器电路及烟雾传感器，通过烟雾检测传感器电路包括：发射电路、接收电路和控制器；发射电路包括红外发射管，红外发射管用于发射红外光；接收电路，接收电路包括红外接收管，红外接收管用于接收发射电路发射的红外光；控制器分别与发射电路和接收电路电连接，控制器通过控制流经红外发射管的电流大小控制发射电路发射红外光的强度，并根据接收电路接收的红外光强度确定烟雾浓度；解决了现有技术中烟雾动态测量范围较窄，且不可调节，限制了烟雾报警响应阈值的范围的技术问题，增加了烟雾探测器的检测范围的同时，实现了烟雾探测器动态测量范围的自适应调节。

Description

烟雾检测传感器电路及烟雾传感器

技术领域

本实用新型涉及烟雾传感器技术领域，特别涉及一种烟雾检测传感器电路及烟雾传感器。

背景技术

烟雾浓度的检测，通常的做法是利用光线遇到烟雾颗粒会发生光的散射的原理来实现。一般的实现方法是使用近红外光电探测技术。当红外发射器发出的红外光照射到一团烟雾粒子时，光会发生漫反射作用，随着烟雾粒子浓度的增加，这种反射作用会加强。红外光接收器接收到这些反射来的光线，通过光电转换电路将光强度模拟信号转换为微处理器能够识别处理的离散数字信号。通过运行在微处理器中的算法分析程序，烟雾探测器就可测量出烟雾的浓度。

然而，对于现有的烟雾探测器而言，烟雾动态测量范围较窄，且不可调节，限制了烟雾报警响应阈值的范围，使得烟雾探测器适用的场景比较局限；并且长时间使用容易造成误报。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种测量范围较宽，且可自适应调节测量范围的烟雾检测传感器电路及烟雾传感器。

本实用新型一实施例提供一种烟雾检测传感器电路，所述烟雾检测传感器电路包括：发射电路、接收电路和控制器；

所述发射电路包括红外发射管，所述红外发射管用于发射红外光；

所述接收电路，所述接收电路包括红外接收管，所述红外接收管用于接收所述发射电路发射的红外光；

所述控制器分别与所述发射电路和所述接收电路电连接，所述控制器通过控制流经所述红外发射管的电流大小控制所述发射电路发射红外光的强度，并根据所述接收电路接收的红外光强度确定烟雾浓度；

其中，当所述控制器检测到所述烟雾浓度大于最大浓度时，控制流经所述红外发射管的电流大小降低至1/N，以增大所述烟雾检测传感器电路的量程，所述N大于1。

在一种实施方式中，所述发射电路包括：模数转换器、第一运算放大器和开关模块；

所述模数转换器的输入端与所述控制器电连接，所述模数转换器的输出端与所述第一运算放大器电连接，用于将所述控制器输出的模拟信号转化为数字信号输出到所述第一运算放大器；

所述第一运算放大器的第一输入端与所述模数转换器的输出端电连接，所述第一运算放大器的第二输入端与所述开关模块的第二端电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述开关模块的控制端电连接；

所述开关模块的第一端与所述红外发射管电连接，所述开关模块的第二端接地。

在一种实施方式中，所述发射电路包括：负载电阻；

所述负载电阻的第一端与所述开关模块的第二端和所述第一运算放大器的第二端电连接，所述负载电阻的第二端接地。

在一种实施方式中，所述接收电路包括：第二运算放大器；

所述第二运算放大器的第一输入端与所述红外接收管的第一端电连接，所述第二运算放大器的第二输入端与所述红外接收管的第二端电连接，所述第二运算放大器的输出端与所述控制器电连接；

所述第二运算放大器通过所述输出端向所述控制器发送检测电压，所述控制器根据所述检测电压确定烟雾浓度。

在一种实施方式中，所述红外发射管的第一端与电源电压电连接，所述红外发射管的第二端与所述开关模块的第一端电连接。

在一种实施方式中，所述接收电路包括取样电阻；

所述取样电阻的第一端与所述第二运算放大器的第二端电连接，所述取样电阻的第二端接地。

在一种实施方式中，所述接收电路包括：反馈电阻；

所述反馈电阻的第一端与所述第二运算放大器的第二端电连接，所述反馈电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端电连接。

在一种实施方式中，所述接收电路包括：补偿电容；

所述补偿电容的第一端与所述第二运算放大器的第二端电连接，所述补偿电容的第二端与所述第二运算放大器的输出端电连接。

在一种实施方式中，所述红外发射管为发光二极管，所述红外接收管为光敏二极管。

本实用新型另一实施例提供一种烟雾传感器，所述烟雾传感器包括上述实施例所述的烟雾检测传感器电路。

本实用新型提供的一种烟雾检测传感器电路及烟雾传感器，通过烟雾检测传感器电路包括：发射电路、接收电路和控制器；发射电路包括红外发射管，红外发射管用于发射红外光；接收电路，接收电路包括红外接收管，红外接收管用于接收发射电路发射的红外光；控制器分别与发射电路和接收电路电连接，控制器通过控制流经红外发射管的电流大小控制发射电路发射红外光的强度，并根据接收电路接收的红外光强度确定烟雾浓度；其中，当控制器检测到烟雾浓度大于最大浓度时，控制流经红外接收管的电流大小降低至1/N，以增大烟雾检测传感器电路的量程，N大于1；解决了现有技术中烟雾动态测量范围较窄，且不可调节，限制了烟雾报警响应阈值的范围，使得烟雾探测器适用的场景比较局限的技术问题，增加了烟雾探测器的检测范围的同时，实现了烟雾探测器动态测量范围的自适应调节，可实时根据烟雾浓度情况自动调整合适的测量范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例中烟雾检测传感器电路示意图；

图2为本实用新型另一个实施例中烟雾检测传感器电路示意图；

图3为本实用新型一个实施例中发射电路的示意图；

图4为本实用新型一个实施例中接收电路的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

可以理解，本实用新型所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

对于传统的烟雾传感器而言，其量程和能够探测到的最大烟雾浓度是固定且无法调节的，因此传统的烟雾传感器存在以下几个问题：

1.量程固定且不可调节限制了烟雾传感器报警响应阈值的范围，限缩了其可适用的场景；

2.因环境(如灰尘、器件老化)导致的烟雾传感器灵敏度漂移的补偿空间变窄；

3.灵敏度漂移补偿空间越窄，烟雾传感器正常使用周期越短，接近期末时越容易误报；

4.灵敏度漂移补偿空间越窄，烟雾传感器越容易因灰尘积累而报故障，报故障后需要人工清理，维护成本高。

为了解决上述问题，请参考图1和图2，本实用新型提供一种烟雾检测传感器电路，该烟雾检测传感器电路包括：发射电路100、接收电路200和控制器300。

发射电路100包括红外发射管110，红外发射管110用于发射红外光。

接收电路200，接收电路200包括红外接收管210，红外接收管210用于接收发射电路110发射的红外光。进一步的，红外接收管210接收红外发射管110发射的红外光。

控制器300分别与发射电路100和接收电路200电连接，控制器300通过控制流经红外发射管110的电流大小控制发射电路100发射红外光的强度，并根据接收电路200接收的红外光强度确定烟雾浓度。

其中，当控制器300检测到烟雾浓度大于最大浓度时，控制流经红外发射管110的电流大小降低至1/N，以增大烟雾检测传感器电路的量程，并且N大于1。

在本实用新型实施例中，控制器300控制流经红外发射管110的电流强度来控制红外发射管110发射红外光的强度，红外接收管210将接收到的红外光转化为电信号，并通过接收电路200转化为控制器300可以识别的数字信号发送至控制器300。控制器300根据上述控制信号来计算烟雾浓度并进行反馈。

当控制器300检测到烟雾浓度大于最大浓度时，此时烟雾传感器的量程已经无法满足当前的烟雾检测工作，此时我们需要对烟雾传感器的量程进行调整，增加烟雾传感器能够检测的最大烟雾浓度，以适应当前工作要求。控制器控制流经红外发射管110的电流大小降低至原来的1/N，此时红外接收管210反馈的电信号也降低为原来1/N，那么烟雾传感器的量程就变为原先的N倍。举例来看，烟雾传感器的量程为300-5000ppm，当检测到烟雾浓度达到最大上限5000ppm，此时降低红外发射管110电流大小为原先的1/2(即N＝2)，那么对于检测结果检测到烟雾浓度需要再乘以2，此时烟雾传感器的量程为300-10000ppm。通过上述方式，使得烟雾传感器的量程自动调整为原先的两倍，增大了烟雾传感器的量程。

在本实用新型实施例中，请参考图3，发射电路100包括：模数转换器120、第一运算放大器130和开关模块140。

模数转换器120的输入端121与控制器300电连接，模数转换器120的输出端122与第一运算放大器130电连接，用于将控制器300输出的模拟信号转化为数字信号输出到第一运算放大器130。

第一运算放大器130的第一输入端131与模数转换器120的输出端122电连接，第一运算放大器130的第二输入端132与开关模块140的第二端电连接，第一运算放大器140的输出端133与开关模块140的控制端电连接。

开关模块140的第一端与红外发射管110电连接，开关模块140的第二端接地。

红外发射管110的第一端与电源电压电连接，红外发射管110的第二端与开关模块140的第一端电连接。

进一步的，发射电路100包括：负载电阻R1，负载电阻R1的第一端与开关模块140的第二端和第一运算放大器130的第二端132电连接，负载电阻R1的第二端接地。

在一种实施方式中，控制器300通过获取流经负载电阻R1的电流大小来获取流经红外发射管110的电流大小，并通过模数转换器120和第一运算放大器130去控制流经红外发射管110的电流大小。

在本实用新型实施例中，控制器300通过模数转换器120和第一运算放大器130负反馈方式恒流驱动红外发射管110，控制器300调节模数转换器120的输出改变流经红外发射管110的等效电流，使红外发射管110发射出不同强度等级的红外光。这些红外光照射到烟雾粒子后产生散射作用，被红外接收管210接收并经信号调理电路转换成控制器300可识别的数字信号。

例如，当烟雾浓度逐渐升高，控制器300接收到的数字信号也会随之变大，当达到控制器300第一级满量程时(即达到初始量程时)，控制器300将模数转换器120输出信号幅值降低到原来的1/N，则红外光发射强度也下降为原来的1/N，红外接收管210的输出信号变化幅值也下降为原来的1/N。这意味着对于新的第二级量程(即扩大后的量程)，红外接收管210的输出信号又有了1/N满量程的变化范围，那么烟雾传感器的动态测量范围则相当于原来第一级量程的N倍。

此外，本实用新型实施例还通过依靠模数转换器120和第一运算放大器130负反馈调节流经红外发射管的红外发射电流使离散的红外发射管的发射强度归一化。

在一种实施方式中，请参考图4，接收电路200包括：第二运算放大器220，第二运算放大器220的第一输入端221与红外接收管210的第一端电连接，第二运算放大器220的第二输入端222与红外接收管210的第二端电连接，第二运算放大器220的输出端223与控制器300电连接。

第二运算放大器220通过输出端223向控制器300发送检测电压，控制器300根据检测电压确定烟雾浓度。

进一步的，接收电路200包括取样电阻R3、反馈电阻R2和补偿电容C。

取样电阻R3的第一端与第二运算放大器220的第二端222电连接，取样电阻R3的第二端接地。

反馈电阻R2的第一端与第二运算放大器220的第二端222电连接，反馈电阻R2的第二端与第二运算放大器220的输出端223电连接。

补偿电容C的第一端与第二运算放大器220的第二端222电连接，补偿电容C的第二端与第二运算放大器220的输出端223电连接。

需要说明的一点是，在本实用新型实施例中，红外发射管为发光二极管，红外接收管为光敏二极管。

综上所述，本实用新型提供的一种烟雾检测传感器电路及烟雾传感器，通过烟雾检测传感器电路包括：发射电路、接收电路和控制器；发射电路包括红外发射管，红外发射管用于发射红外光；接收电路，接收电路包括红外接收管，红外接收管用于接收发射电路发射的红外光；控制器分别与发射电路和接收电路电连接，控制器通过控制流经红外发射管的电流大小控制发射电路发射红外光的强度，并根据接收电路接收的红外光强度确定烟雾浓度；其中，当控制器检测到烟雾浓度大于最大浓度时，控制流经红外接收管的电流大小降低至1/N，以增大烟雾检测传感器电路的量程，N大于1；解决了现有技术中烟雾动态测量范围较窄，且不可调节，限制了烟雾报警响应阈值的范围，使得烟雾探测器适用的场景比较局限的技术问题，增加了烟雾探测器的检测范围的同时，实现了烟雾探测器动态测量范围的自适应调节，可实时根据烟雾浓度情况自动调整合适的测量范围。

本实用新型另一实施例提供一种烟雾传感器，该烟雾传感器包括上述实施例所述的烟雾检测传感器电路。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本实用新型所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述烟雾检测传感器电路包括：发射电路、接收电路和控制器；

2.根据权利要求1所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述发射电路包括：模数转换器、第一运算放大器和开关模块；

3.根据权利要求2所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述发射电路包括：负载电阻；

4.根据权利要求1所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述接收电路包括：第二运算放大器；

5.根据权利要求3所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述红外发射管的第一端与电源电压电连接，所述红外发射管的第二端与所述开关模块的第一端电连接。

6.根据权利要求4所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述接收电路包括取样电阻；

7.根据权利要求4所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述接收电路包括：反馈电阻；

8.根据权利要求4所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述接收电路包括：补偿电容；

9.根据权利要求1所述的烟雾检测传感器电路，其特征在于，所述红外发射管为发光二极管，所述红外接收管为光敏二极管。

10.一种烟雾传感器，其特征在于，所述烟雾传感器包括权利要求1至9任一项所述的烟雾检测传感器电路。