智能仓库火焰报警器的设计教材

1、传感器技术课程设计智能仓库火焰报警器的设计2016年 6 月目录第 1 章 绪论 21 前言 21.2 设计的背景及意义 3第 2 章 智能仓库火焰报警器的设计 42.1 电子元器件介绍 42.1.1 电源指示发光二极管 42.1.2 火焰传感器 42.1.3 蜂鸣器 52.1.4 电压取样电位器 62.1.5 半导体三极管 72.1.6 双 D 触发器 82.1.7通用运算放大器 LM358 92.2 电路框图的设计 92.4 工作原理分析 10第 3 章 智能仓库火焰报警器的制作 123.1 硬件电路元件清单及实物图 123.1.1 智能仓库火焰报警器硬件电路元件清单 123.1.2 硬件

2、电路元件实物图 123.2 硬件电路 PCB 布局及焊接安装 133.2.1 硬件电路 PCB 布局图 133.3 线路板的焊接 133.3 线路板的调试与检测 143.3.2 线路板的调试 14第 4 章 总结 15第 5 章 参考文献 16线路板的调试 17硬件电路检测 17附录第 1 章 绪论/、八1 前言消防是防火和灭火的总称。我国消防工作执行“预防为主，防消结合”的方 针。为使这一方针得到贯彻， 每个与消防有关的人员都应认真做好消防工作， 力 求制止火灾的发生，同时充分做好灭火准备。每当发生火灾，尽快扑灭，尽可能 地减少火灾所造成的人员伤亡和财产损失。防，可以减少火灾的发生。消，可能

3、 减少损失和伤亡，两者相辅相成，融为一体。物质燃烧不但会产生烟雾和热量， 同时也会产生可见或不可见的光辐射。 感光型火灾报警系统就是通过响应火灾中 产生的光特性， 即扩散火焰的光强度和闪烁频率， 来触发报警系统的。 根据感应 的敏感波长，可以将感光型火灾报警系统分为对波长较短的光辐射敏感的紫外报 警系统和对波长较长的光辐射敏感的红外报警系统。火灾报警系统一般由火灾探测器、 区域报警器和集中报警器组成。 火灾探测 器通过对火灾发出的物理、化学现象气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热 （温度）、光（火焰）的探测，将探测到的火情信号转化成火警电信号传递给火 灾报警控制器。 区域报警器将接收到火警信号后

4、经分析处理发出报警信号， 警示 消防控制中心的值班人员， 并在屏幕上显示出火灾的房间号。 集中报警是将接收 到的信号以声光形式表现出来， 其屏幕上也显示出着火的楼层和房间号， 利用本 机专用电话还可迅速发出指示和向消防队报警。1.2 设计的背景及意义仓库是生产、 生活资料集中存储的地方， 也是战略物资重要基地， 随着社会 生产的发展，各种物资必将日益增多， 特别是化工原料、 农药、化肥、医药制品、 化学试剂等，它们具有不同程度的爆炸、易燃、毒害、腐蚀等危险特性，一旦发 生火灾，就会早段时间内烧毁大量物资， 造成巨大经济损失， 直接影响国计民生 和国内贸易。因此，做好仓库火灾消防安全工作，保障人

5、民消费物资供应，保障 存储物资的安全， 减少火灾损失， 具有极其重要的意义。 火灾自动报警系统是为 了尽早探测到火灾的发生并发出火灾警报、 启动有关防火、 灭火装置而在建筑物 中设置的一种自动消防设施。 安装智能仓库安全防火报警系统是现代仓库必备的 安全系统， 该系统具有火灾报警和防盗报警功能。 学生通过综合运用所学知识设 计仓库安全防火报警系统， 掌握传感器应用技术， 培养学生对控制系统的设计分 析能力。可利用火焰传感器检测仓库光源、红外辐射线等，当以上两项发生异常时， 系统认为发生了火灾，发出报警信号，直到人工消除异常，才自动停止报警。如 果改进火焰传感器检测的设备， 改用热释电红外传感器

6、检测人体辐射的红外线变 化探测移动人体，还可以实现防盗检测。要采用万能板焊接智能仓库火焰报警器， 因为这种电子制作方法， 不仅能培 养学生的焊接技术， 还能提高识别电路图和分析原理图的能力， 为日后维修、 设 计电子产品打下坚实的基础。第2章 智能仓库火焰报警器的设计2.1电子元器件介绍2.1.1电源指示发光二极管本电路中采用发光二极管、电阻串联构成电源指示电路。发光二极管将电能 转变为光能，电阻将电能转变为热能。LED即Light Emitting Diode的缩写，翻译为发光二极管，它是半导体二 极管的一种，可以把电能转化成光能，与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发

7、光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴 和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内的荧光。砷化傢二极管发红 光，磷化傢二极管发绿分别与 N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射光， 碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管 OLED和无机发光二极管LED如图所示2.1图2.1电源指示发光二级管LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），当电流流 过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光， 这叫电致发光效应，而光线的波长、 颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、 不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的

8、优点。白光LED的发光效率， 在近几年来已经有明显的提升，同时，在每千流明的购入价格上，也因为投入市 场的厂商相互竞争的影响，而明显下降。虽然越来越多人使用LED照明作办公室、 家具、装饰、招牌甚至路灯用途，但在技术上，LED在光电转换效率（有效照度对用电量的比值）上仍然低于新型的荧光灯，是国家以后发展民用的去向。2.1.2火焰传感器火焰的辐射是具有离散光谱的气体辐射和伴有连续光谱的固体辐射，其波长在0.1-10卩m或更宽的范围，为了避免其他信号的干扰，常利用波长 图3.1硬件电路元件实物图3.2硬件电路PCB布局及焊接安装3.2.1硬件电路PCB布局图采用Protel99se绘制电路原理图，

9、再根据原理图对 PCB图进行布局，设计 PCB图，如下图所示。3.2.2硬件电路焊接安装UT1图3.2硬件电路焊接安装图3.3线路板的焊接根据元件布局图和走线图，采用万能版焊接电路，焊接成功的智能仓库火焰 报警器顶层如下图3-1，图3-2所示：卜H图3.3线路板正面图3.4线路板反面3.3线路板的调试与检测3.3.2线路板的调试当接通5V直流电压时，发光二极管LED被点亮，电路进入工作状态，并且 发出响声，这是人工按下按键开关，电路被复位即响声停止。这时我们拿一个打 火机产生火焰来模拟仓库发生火灾，当靠近火焰传感器时，由于它感应到了外界 温度发生的变化（温度急剧上升），此时电路工作，蜂鸣器发出

10、持续的响声，只 有我们按下按键开关时它的响声才停止。第 4 章 总结仓库火灾自动报警器可保障仓库物资和财产的安全， 可以有效防止火灾的发 生，是防火和安全生产所必备的工具， 因此会具有广阔的市场 空间和发展前景。本次设计师在对温度、 烟雾传感器和报警技术进行深入研究的基础上， 合理 地制系统的设计方案， 并且对器件的整个设计， 各个组成部分进行了详细的设计 和分析。本次毕业设计经过努力，整个系统实现了预期的目标。本系统通过设计一个以 AT89S52 单片机为核心的火灾报警器可以实现声光 报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警等功能。 是一种结构简单、 性能稳定、使用方便、价格低廉、智

11、能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。 本报警器电路结构简单、 可维护性好。 由于实现了对普通环境中烟雾浓度和温度 的实时监控， 因此具有非常普遍的意义， 能广泛应用于居民家庭、 企事业单位等 多方面的安全防范。 但是也存在不少的不足。 由于电源的波动， 传感器的电气特 性等问题，使得A/D转换结果有时波动很大，这样就可能出现误报警。由于时间 的关系，系统中本应具有的串行通信的功能没有实现，而只是实现了烟雾浓度、 温度显示及按键控制。由于上述缺点的存在 ,此系统不是很完善，还有待进一步 改进。通过本次的论文设计， 让我更加深入的理解和掌握了这些方面的知识， 使自 己对这个课程更加热爱。 在设计

12、中， 有很多感悟和体验心得， 自己也学到了许多 新的知识，为自己日后学习和研究打下了很坚实的基础。第 5章 参考文献1 张爱民等编著怎样选用电子元器件中国电力出版社， 200519942 吕俊芳编著 传感器接口与检测仪器电路 北京航空航天大学出版社，3 吴英才热释电红外传感器在防盗系统中的应用传感器技术 , 20024 胡斌编著图表细说元器件及实用电路电子工业出版社， 20055 魏群等编著怎样选用无线电电子元器件人民邮电出版社， 20026 黄继昌等编著实用报警电路人民邮电出版社， 2005附录1、安装调试线路板的调试当接通5V直流电压时，发光二极管LED被点亮，电路进入工作状态，并且 发出

13、响声， 这是人工按下按键开关， 电路被复位即响声停止。 这时我们拿一个打 火机产生火焰来模拟仓库发生火灾， 当靠近火焰传感器时， 由于它感应到了外界 温度发生的变化（温度急剧上升），此时电路工作，蜂鸣器发出持续的响声，只 有我们按下按键开关时它的响声才停止。硬件电路检测如果制作没有成功，请从下面几个方面进行检测维修：（1）观察法：检查每个元件是否安装正确，特别是通用运放 LM358双D 触发器 4013，火焰传感器、蜂鸣器、轻触开关等是否安装正确，三极管 9013 的 三个引脚E、B C是否正确等，发光二极管的正负极性是否正确。（ 2）电阻法：根据原理图检查线路是否正常连通，可用万用表检测每条

14、线 路是否导通。电子初学者，焊接的线路多有虚焊、漏焊、假焊等情况，电路搭建 错误，所以首先检查每条线路是否焊接好，也就是电气性能是否保证。（3） 电阻法：检测每处 GND是否和电源负极接头是否连通；检测每处 VCC 是否和电源接头是否连通。（4）电压法：测试LM358的3脚电压是否为2.5V左右，LM358的2脚电压 是否为4V左右，然后用打火机在火焰传感器上方 30CM处点火，看看电压是否由 高到低变化（下降到1V左右）。如果一直电压没有变化，电位器和火焰传感器 接错或者损坏。（5）电压法：测试LM358的1脚电压，然后用打火机在火焰传感器上方 30CM处点火，看看电压是否由低电平变为高电平

15、。如果电压没有变化，LM358的烧坏的可能性较大。（6）电压法：测试双D触发器4013的6脚电压，然后用打火机在火焰传感器上方30CM处点火，看看电压是否由低电平变为高电平。同时检测双D触发器4013的1脚电压是否由低电平变为高电平。如果电压没有变化，双D触发器4013 的烧坏的可能性较大。（7）电压法：测试三极管V3的基极电压，用嘴吹驻极体话筒时，电压会发 生零点几的下降。如果一直电压没有变化，三极管的损坏的可能性比较大。（8）电压法：测试三极管 VT1 的基极电压是否会因打火机在火焰传感器上 方30CM处点火而变化，如果有变化，但是没有声音，三极管和蜂鸣器损坏的可 能性较大。实践证明， 通过以上检测， 故障基本能排除， 实现智能仓库火焰报警器的仿 真功能，即用打火机在火焰传感器上方 30CM处点火，报警器立刻报警。手动按 下报警消除按键（轻触开关），报警声停止。2、本设计的电路原理图、印制板图3、元器件清单序号名称代号规格数量1电阻R3,R51K22电阻R1,R410K23电阻R230K14电位器