红外光感烟火灾探测器

　　在发达国家，感烟火灾探测器已成为住房保险必需品，指令性安装在每个投保住宅单元的厅、房和厨房等处。在国内，目前这类产品尚少。为了满足国内需求，我们剖析了一些进口产品，用国产的元器件研制成一种新型红外光电感烟火灾探测器。
　　1 外形结构
　　探测器的外形是一个扁圆形的塑胶盒子，170 mm×70 mm.如把放置电路板和传感器暗室那部分看作盒身，另一部分看作盒盖，则盒身为黑色，盒盖为乳白色。在盒身底面，配备2个活动螺孔，以便将探测器嵌装在天花板上。用手一使劲，就可把白盖拉脱开。盒身里有1块半圆形的电路板和一个暗室，2者各占一半。暗室是1个60 mm的空腔，周围用栏栅状的小条条围着，外边再围上1块多孔的金属防虫网，网孔径1 mm.暗室顶部装着1个长方形小盒子，其中分为2格，格与格之间互不直接连通。格子的开口面向着空腔。电路板上装有一些电子元器件、1块9 V碱性电池、1个微动开关和1个用压电陶瓷片做的蜂鸣器。
　　当按下微动开关，或合上白盒盖，再吹一口烟喷入暗室，稍息，蜂鸣器就发出刺耳的"嘟……"的响声。
　　下面分述本探测器的电路原理。
　　2 发射电路
　　图1为本探测器的发射电路原理图。图中，CC4047用作方波发生器。方波周期T≈4.4R1C1.如取C1=0.33 μF,R1=6.2 ΜΩ，则T=9 s.C2、R2组成微分电路。方波经微分后，变为前沿陡峭的尖脉冲波，再经与非门1倒相整形，用负向脉冲推动三极管BG1的间歇导通，使与其串接的红外发射二极管D1发射周期性的红外光脉冲。门1输出的负脉冲同时还作用于接收电路和电源欠压报警电路
　　图1 发射电路原理图
　　3 接收电路
　　图2为接收电路原理图。图中，D2为红外接收二极管， 它与电阻R5组成检测电路。无烟雾进入暗室时，D2接收不到红外光，其反向电阻R,D2达上百兆欧姆，远比R5大，故分压得VD2为高电平。有烟雾进入暗室时，由于烟雾粒子（线长为μm级）对D1所发射的红外光的折射和散射，使D2接收到红外光，RD2呈指数律减小，故VD2也显着减小。在正常接收情况下，VD2会小于或非门2的门槛电压VT2,从而使门2开通，输出由门1送来的与发射脉冲同步的正脉冲，这就是报警脉冲。在这里，或非门2同时起着比较作用和开关作用。比较电压即其门槛电压VT2;开关作用则由VD2来控制。三极管BG2、电容C3和或非门3等构成记忆电路，用以实现信号的转换和控制。在报警脉冲的高电平期间，BG2饱和导通，电容C3通过BG2放电。当电容C3的电压VC3小于门3的门槛电压VT3时，门3输出高电平。与非门4和5组成单稳态多谐振荡电路，用门3输出的报警高电平通过微动开关K来触发，振荡频率f=1/2.2R9C4,这就是声响频率。门5输出，驱动三极管BG4和BG5,使压电陶瓷片HTD发声，红色发光二极管D3发红色闪光。
　　图2 接收电路原理图
　　4 电源欠压报警电路
　　当电源电压下降到一定程度时，由于发射电流减小，灵敏度降低，会使电路不能正常报警。设置电源欠压报警电路，将对此情况作出反应。图3为电源欠压报警电路。
　　图3 电源欠压报警电路
　　图中，或非门6和或非门2相似，起着开关和比较作用。BG5是N沟道结型高阻场效应管，当电源电压降低时，R15上的分压随之下降，BG5的VGS减小，沟道电阻呈指数律急剧减小，使VD5减小。当VD5VT6时，门6开通，输出由门1送来的与发射脉冲同步的正脉冲，这就是欠压报警脉冲。欠压报警为断续声响。
　　本探测器的整机电路如图4所示。

图1　发射电路原理图

　　
图2　接收电路原理图

图3　电源欠压报警电路