中北大学信息商务学院2014届毕业设计说明书
3.被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。
4.一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元件接收,但是两片热释电元件接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。 抗干扰性能：
1.防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度,对探测范围内地面上地小动物,一般不产生报警。
2.抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB1O408的要求,一般手机电磁干扰不会引起误报。 正确的安装应满足下列条件：
3.红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。
4.红外线热释电传感器远离空调、冰箱、火炉等空气温度变化敏感的地方。 5.红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。 6.红外线热释电传感器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。
图3.2红外线热释电传感器安装方向图
红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大,如图3.2所示。它对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动
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则最为敏感。在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。 性能指标：
1、发射频率：315MHZ
2、发射电流：35毫安 工作电压9V 3、发射功率：200毫瓦
4、无线报警距离：600米/900米(空旷地) 5、探测距离：6-8米(探测器正前方,室温25度) 6、探测角度：水平120°,垂直60°
无线人体热释电传感器的跳线设置和无线门磁传感器的设置类同,这里不再赘述。
图3.3无线人体热释电红外传感器内部结构
3.2 防火探测器电路设计
无线火灾探测器是一种在消防管理、安全防范系统中常用的报警器材,它工作可靠、体积小巧,安装使用非常方便、灵活。
由于传统的单元探测技术所采用的单一参数火灾探测器(包括阀值触发式和模拟量式)对火灾特征信号响应灵敏度的不均匀性,导致它对实际火灾的探测能力受到了限制,尤其是用于对家庭住宅火情的准确探知更是尤为重要,因此,本报警系统
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中对火灾信号的检测采用多传感器/多判据的火灾探测技术,将探测器探测到的多元火灾探测信息经综合判断,利用神经网络智能算法,实现了多元同步智能探测,然后将报警信息经无线发射模块送回报警主机。本系统选用了一种工作可靠的复合型智能火灾探测器。它由温度探测、光电感烟探测和可燃气体浓度探测构成。多传感器设计思想解决了传统防火探测器一直存在的误报率高的问题,增强了火灾探测的可靠性。
实际上,响应各种不同类型的火灾,通常使用不同类型的火灾传感器,比较实验结果如表3.1中所示。其中光电感烟探测器不仅可探测一般火情,对阴燃火尤其有极好的探测效果,主要用于火情早期各种燃烧的烟雾颗粒进行探测,这一点就弥补了感温探测器对阴燃火不敏感,响应速度慢以及不能区分是火灾的热还是空调或烹饪蒸气的热等缺点；但温度与光电感烟探测器都不能区分有些烟雾究竟是火灾的烟还是烹饪蒸汽或香烟的烟雾,由此,在设计中增加了可燃气体浓度探测部分,可以探知早期火灾烟雾中的可燃气体浓度浓度,这样就大大降低了各种环境因素的干扰,提高了报警的可信度。
表3.1探测器比较实验对照表
3.2.1 温度探测器的结构和工作原理
差温火灾探测器由两个温度传感器组成：一个温度传感器安装在金属板上(利用金属板来监测异常温度)；另一温度传感器安装在塑料壳体的内部,它监测正常室温。在无火情时,两温度传感器的温度相同,输出与温度成比例的电压基本相等,无报警信号输出；当有火情时,安装在金属板上的温度传感器受热而温度升高较快,而安装在塑料壳体内部的温度传感器上升较慢,则输出一个温度差的电压信号。这温度差的电压信号达到一定值时发出报警。
差温火灾探测器的结构示意图如3.4所示。
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图3.4差温探测器结构示意图
集成温度差传感器LM35用胶粘在金属板和塑料盒内,分别输出V1及V2。集成温度差传感器电路和处理电路如图3.5所示,由A1组成差动放大器,在无火情时,V1与V2几乎相等,放大器输出几乎为零。A2组成电压比较器,由W设置 比较电压,在无火情时比较器输出低电平,LED 不被点亮。若发生火情,V1>V2,经A1 放大后使输出电压大于 W设置的电压,比较器翻转,输出为高电平,同时LED被点亮。采用两个温度传感器是可以消除冬天或夏天的温度差影响,使工作更为可靠。
图3.5差温火灾传感器电路图
3.2.2 光电感烟探测器
光电感烟探测器中的发光器件,目前多采用大电流发光效率高的红外发光管,受光器件多采用半导体硅光电管,受光器件的阻抗是随烟雾浓度的增加而降低的,
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本电路所用的探测头采用的是OPTEK公司的OP231和OP801SL光电组合套件作为发射管和接收管,其中,发射管典型供电电压为1.5V,接收管使用5V的直流电压供电。 3.2.2.1 散射光式光电感烟火灾探测器
利用烟雾微粒对光的散射作用,在一定的烟雾浓度范围内,散射光的强度与烟雾的浓度成比例,因而可以利用光散射检测到烟雾浓度的变化。对于由烟雾引起的光散射的测量,特别是对于近距离产生的光散射测量,因为烟雾的测量限于小的范围,对那些影响测量的干扰可以比较容易的消除,因此,利用光散射测量烟雾微粒是一种较理想的方法。
正常情况下,在发射与接收管之间有光隔离板,用以消除无烟时红外发射管发出的光被光电三极管接收,因而无烟时接收管不会产生光电流。集烟盒内壁为黑色粗糙面,可将盒内的光反射减至最小。集烟盒外侧开有气、烟对流孔,烟雾进口处敷以不锈钢网,以防止杂物进入集烟盒造成误报。在火灾发生时,当有烟雾进入检测室时,由于烟粒子的作用,发光器件发射的光产生漫散射,这种漫散射的光被光电三极管接收,使光电三极管的阻抗发生变化,产生光电流,从而实现了将烟雾信号转变为电信号的功能,探测器给出报警信号电平。
0P231系列器件是一种密封封装的铝砷化稼(GaAlAs)红外发光二极管,它的特性是具有更强的温度适应范围(工作温度范围-65℃～+l25℃),TO-46型密封封装、变化的能量范围。
0P231系列前端封装有透镜,可以提供极窄的受光角度(仅为18度)。和OP800或OP598系列的光电三极管作为对管匹配使用时,狭窄的发射角度以及特殊的射线强度使得0P231系列能够轻松自如的应用于光干扰等的设计中。若发射二极管两端正向电压为VF,流过二极管的正向电流(直流)为IF,则电流随电压变化成线性关系,所以电路设计时,可适当增大发射管两端工作电压,以增加发射管的发射功率,但工作电流不能过大否则会导致发射管电路的功耗增大,测试结果如图3.6所示。
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