烟雾检测报警器的方案设计.doc

烟雾检测报警器的方案设计 烟雾检测报警器设计思路 烟雾检测报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器，仪器的最基本组成部分应包括：烟雾信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路[2]。 烟雾信号采集电路一般由烟雾传感器和模拟放大电路组成，将烟雾信号转化为模拟的电信号。模数转换电路将从烟雾检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。为方便检测与监控，使仪器测试人员及用户能够直观地观察到环境中的可燃烟雾浓度值，可将浓度值送到显示屏中。方便调节报警限，可以加入按键。为使报警装置更加完善，可以在声音报警基础上，加入光闪报警，变化的光信号可以引起用户注意，弥补嘈杂环境中声音报警的局限。以上是根据报警器应具备的功能，提出的整体设计思路。 烟雾传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器及单片机芯片是至关重要的。 烟雾传感器的选型 烟雾传感器属于气敏传感器，是气—电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量（即浓度）转化成电压或者电流信号。通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机完成数据处理，浓度处理及报警控制等工作。传感器作为烟雾检测报警器信号采集部分，是仪表核心组成部分之一。由此可见，传感器的选型是非常重要的。 烟雾传感器介绍 烟雾传感器的分类 烟雾传感器种类非常繁多。从检测原理上可以分为三大类： 利用物理化学性质的烟雾传感器：如半导体烟雾传感器，接触燃烧传感器等。 利用物理性质的烟雾传感器：如热导烟雾传感器，光干涉烟雾传感器，红外传感器等。 利用化学性质的烟雾传感器：电流型烟雾传感器，电势气体烟雾传感器等。 烟雾传感器应满足的基本条件：一个传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能的传感器组成的阵列。但是，任何一个完整的烟雾传感器都必须具备以下条件： 能选择性地检测某种单一烟雾，而对共同存在的气体烟雾不响应或低响应； 对被检测烟雾具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的烟雾浓度； 对检测信号响应速度快，重复性好； 长期工作稳定性好； 使用寿命长； 制造成本低，使用与维护方便； 常见烟雾传感器可以检测烟雾的种类 由于烟雾种类繁多，一种类型的烟雾传感器不可能测量所有的气体，通常只能检测某一种或两种特定性质的烟雾。例如氧化物半导体烟雾传感器主要用于检测各种还原性烟雾，如CO、H2、C2H50H、CH3OH等。固体电解质烟雾传感器主要用于检测无机烟雾，如O2、CO2、CL2、SO2等。 烟雾传感器的选定 烟雾检测报警器主要应用在石油、化工、冶金、油库、液化气站、喷漆作业等易发生可燃烟雾泄露的场所，根据报警器检测种类的要求，一般选用接触燃烧式传感器和半导体烟雾传感器。 使用接触燃烧式传感器，其探头的阻缓和中毒是不可避免的问题。阻缓是当在烟雾与空气的混合物中含有硫化氢等含硫物质的情况下，则有可能在无焰燃烧的同时，有些固态物质附着催化元件表面，阻塞载体的微孔从而引起响应缓慢反应、滞缓、灵敏度降低。虽然将阻缓的传感器再放回新鲜空气的环境中有得到某种恢复的可能，但是如果长期暴露在这样的环境中，其灵敏度会不断地下降，导致传感器最后丧失检测烟雾的能力。中毒是如果环境空气中含有硅烷之类的物质时，则传感器将使催化元件产生不可逆转的中毒，以致灵敏度很快就丧失。当怀疑检测环境中含有这些物质时，经常对探头进行标定，是必须且有效的方法。 因此，经常对传感器进行标定，是保证其准确性的必要的途径。一般连续使用两个月后应对传感器进行量程校准，这种经常性对传感器的维护，无形中加大了工作人员的工作量，同时也增加了报警器的维护成本。 半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器，它具有灵敏度高、响应快、体积小、使用方便、价格便宜等优点，因而等到广泛的应用。半导体烟雾传感器的性能主要看其灵敏度、选择性（抗干扰性）(1) 2M007型传感器的一般特点 ?(a) 2M007型传感器对天然气、液化石油气等可燃性气体有很高的灵敏度，尤其对烷类气体更为敏感。 ?(b) 2M007型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。初始稳定，响应时间短，长时间工作性能好。 ?(c) 2M007型传感器具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性气体的干扰信息，例如酒精和烟雾等。 ?(d) 电路设计电压范围宽，24V以下均可;加热电压5±0.1V。 (2) 2M007型传感器的基本特性 ?(a) 灵敏度特性 气体传感器在最佳工作条件下，接触同一种气体，其电阻值Rs随