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船舶消防传感器的应用初探 　　摘要：介绍一种新型一氧化碳传感器TGS2440和DALLAS～司的数字温度传感器DSl820B相结合的复合型火灾探测器的设计及其性能特点，并对其基本电路以及它在船舶火灾探测方面的应用做了具体叙述。 　　关键词：传感器；一氧化碳；温度；探测；超低功耗；误报 　　中图分类号：U665.26 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）03-0058-02 　　船舶消防是船舶营运安全的重要组成部分。最近几年伴随着航海事业的蓬勃发展，船舶智能型火灾自动报警系统广泛地应用于各类船舶。但由于多种原因，经常会有误报火警的事情发生，给船员的生产和生活带来一些不必要的精神上的压力和麻烦。如何降低火警误报率是业界人士一直努力解决的一个难题，目前大部分火灾探测器对火灾的判定主要看烟雾产生和温度变化，对烟雾的判断主要靠物理方式进行，即烟雾粒子在探测器内部对光的散射或对离子的阻挡、吸附等使感烟探测器报警，而与烟雾非常相似的灰尘、水雾也同样会使探测器报警，这就产生了误报。 　　本系统采用了费加罗公司生产的一种新型一氧化碳传感器TGS2440和DALAS公司的DS1820B数字温度传感器并与单片机相结合而设计的一种新型复合型传感器，把它引入火灾探测器，通过TGS2440对烟雾所特有化学成分一氧化碳的分析，将灰尘、水雾干扰信号产生的误报现象彻底滤除，同时通过DS1820B对温度进行实时监测。 　　1TGS2440性能特点以及基本的测量电路 　　1.1超低功耗 　　气敏化学传感器主要采用氧化物半导体材料添加催化剂的方式制成，对气体响应时需要在一定的温度下进行，而对不同种类的气体所需温度不同，如对一氧化碳气体响应需要在150―200～C范围内，所以传感器需要有加热电路，这往往会带来较大的功耗。火灾探测器在使用时，要求必须有很低的功耗。因此TGS2440传感器采用5V电压供电，加热丝电流为203mA，功耗最大为14mW，平均电流仅为2.8mA。 　　1.2对一氧化碳气体有很高的灵敏度 　　TGS 2440传感器对一氧化碳气体的测量范围是30-1000ppm，正常环境中，一氧化碳含量小于10ppm，在厨房等位置一氧化碳含量小于20ppm，烟雾中一氧化碳的含量都在50ppm以上。若一氧化碳浓度在100ppm以内时，传感器变化幅度会超过满幅度的一半以上，所以非常适合于火灾探测。 　　1.3气体选择性非常好 　　一种好的气体传感器应该对敏感气体有很高的灵敏度，而对其它的气体响应度低。一氧化碳、氢气和酒精气体都属于还原性气体，氢气和酒精气体也是影响一氧化碳探测的主要气体，TGS2440对这两种气体响应度很低，抗干扰性好。 　　1.4TGS2440传感器基本测量电路 　　TGS2440传感器测量电路如图1所示。传感器的加热丝供电Vh=4.8±0.2v，加热周期为1s，其中5V脉冲持续14ms，0 v脉冲持续986ms；采样电路脉冲为5V，超前加热脉冲5ms，0V脉冲995ms，整个周期也是1s。详见时序图（图2）。传感器应该对一氧化碳有较好的一致性，TGS2440的阻抗R在一氧化碳浓度为100ppm时为1.62-16.2千欧，灵敏度B为0.26-0.520。在正常环境下传感器阻抗都在数百千欧以上，为了更精确得到所测气体浓度值，TGS2440传感器又按灵敏度分了六档，从A到F，从而保证浓度测量的准确性。 　　2DS1820B性能特点 　　DS1820B数字温度传感器是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D转换即可输出数字量，通信采用单线制。并具有体积小、精度高、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测系统。DS1820B数字温度传感器的主要特性如下： 　　a.温度测量范围-55-125℃，分辨率为0.5℃； 　　b.典型转换时间为200 ms最大为400 ms； 　　c.输出为带符号的9 bit数字量，无需A/D转换； 　　d.命令、数据的输入和输出共用一条信号线，每个传感器内固化有不同的地址序列号，多个传感器可以共用一条数据线； 　　3复合传感器在船舶火灾探测上的应用 　　3.1电路设计 　　我们把TGS2440和DSl820B应用于船舶火灾探测器中，研制出感温和一氧化碳复合探?y器，利用TGS 2440对烟雾中一氧化碳成分的分析，并结合数字温度传感器对温度的监测，达到了准确报警。由于微型单片机应用非常普遍，并且PIC单片机自带有AD转换功能，所以我们采用PIC16F870单片机进行控制和测量。 　　由于TGS 2440传感器所需瞬间电流较大，为保证系统供电稳定，我们采用限流供电方式，最大供电电流7mA，传感器所需的203mA电流由内部100