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烟雾报警系统

烟雾报警系统

 ? 李珉澄 1 ,李?泓 2

=本文引用地址?:http://www.eep?w.com.⊥c?n/?a??rticle/20191㏒2/408686.?htm

  ≮(1.桂?林电子?科技大学,广西?桂林?541004;2.无锡商业职≈业技术o学院,江苏?无锡?214153)

  摘?要:介绍了?一种车载烟雾报警系统的设计方案,包含一个带触摸屏液?晶的主机和多个分布式安装的探测器,通过RS48?5总线连接。<方案采用+半导体气体传感器实现§,灵?敏度高、成本低、??寿命长,通过基准电压自动标定自动校正和测量值?温度补偿,解决了半导体气体传感器漂移和受温度影响±大的问?题,实现了烟雾∪的可靠检测,为汽车火灾早期预警提供了可靠保?障,具??有较?强的实?用性。

  关键词:≤半导体气体传感器RS485?自动校正自动标定温度-?补偿

  近年来,汽车火灾事故时有发生,给国家和人民的?生?命财产造成?了巨大的损㎡?失,教训是深刻的♂,目前汽车火灾事故已经成为媒体舆※论的?焦点,社会各界对此广泛关注。特别是城∽?市公交车和长途大巴车由于采用空调系统使得人们处于一个相?㎏对 ?封闭的环境,给火灾处理和人?员逃离都带来了很多的不便,控制火灾的发生和先期的预警就显得∵尤为重要。因此,抓好火灾预防必须借助于高科技防火灾产品在其№汽车领域上的运用,将℡其灾情早期发现并控制消灭在隐患萌芽中。

 ﹤ 1 烟雾检测原理

  对于火灾烟雾方面的监测,通常£?主要采用烟雾传感器与温度传感器,其中烟雾传?感器主要有离子式、光电式㎝和¥气?敏式等几类。它们的工作>原理就决定?了其监测方式只有在火灾达*到一定程度后才能?进行报警工作,而≧且存在对部分特殊火焰的燃烧无法识别的现象,这种监测的方式是无法对于早期发生的火灾进行报警的,其监测也是不全面的,如果待火灾达到一定程度报警,势必无形中给财产与生命安全造成更大损失。

  近年来÷,随着气体传感技术的发展,气体传感器和传统火灾探测器相结合的探测技术∑,已广?泛应?用于汽车火灾烟雾探测领?域。在火灾过程中,几乎每种物质¤均要产生不充分燃烧的CO和烟雾,特⊙别是阴燃阶段的火灾更是如此,由火灾%孕育到剧烈燃烧CO和烟雾?经历′由无到有,由小到大,然后逐渐减小的规律性变化过程,而且CO和烟雾比空气密∶度小,更容易更早漂浮实现早期?预警。因此检测CO和烟雾适合于火灾早期探测,这对于较早的时间捕捉到火灾发生信息非常重要。

  半导体气体传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致mol敏感元件组织发生变化而制成的,它的优点是成本低廉、制作简单、∣灵敏度高、响应速度快、寿命?长、对湿度敏感度低;它的缺点是对气体£选择性差、输出非线性℅、稳定性不理?想?,适用于单点或少量检测点报警,不?适合于定量?检测使用。对于汽车使用环境来说,是?比较合适的一种气体传感器,$?但是在使用≯中要解决稳定性不够的问题。

?  2 车载烟雾报警器系统设计

  整?个车载烟雾报警系统分为两?个部分:安装于驾驶员侧的?/主㈱机和分布安装≒在车厢各处的探测≠器,?主机和探测?器通过RS485总线连接在一起。其安装分布如﹢图1所示。

  ?3 车载烟雾报警器?主机?设计

  车载报警器主机用于轮询探测器状态并根?据读取数据在液晶屏上显示个探∴测器∠的状态,如果探测器未连接,相应探测器状态显示灰色,如果∫状烟雾报警系统态正?常显示绿色,如果超出报警值则根据超出程度显示黄色或红色。

  车载报警♀器主机系统组成如图2所示。

?  ?4 车¥载报警器烟雾探测器设计

  车载报警器?探测器用于检测烟雾浓度,并根据烟雾浓度确定当前是否存在火灾隐患,根据烟雾浓度把当前状态判断为正常、轻度污染或者重度污染。其系统组成入图∨3所示。

  图m中,电源电路?采用?开关降?压芯片XL2596把汽车电源?12 V或24 V转换成5 V供探测器其他电?路使用;风扇为5 V直流风扇,用于构成将车箱内气体吸入探测器内部进行∮检测,提供比自然扩散型结构更快的检测速度;半导体气体传感器经过比较郑州炜盛公司的MP503、MP801、MP901、?日本费加罗公司的TGS2602、TGS2602在使用﹣中的稳定性、稳定时间、信号灵敏度,最终选择了≡MP801*,可以在开机2 min内达到稳定,且灵敏度较高、稳定性不错;%温度传感器使用热敏电阻检测半∈导¢体气体传感器工作环境温度?,然后单片机通过算法×进行温度补偿;LED只是﹣电路采用红绿双色LED,㏄可以实现绿色、橙色和红色ml3种?状态的显示;R∞S485转换电路实现和主机的⌒总线连接。

  5 基准电压值自动标定自动校正

  车载烟雾探测器使?用MP∟80?1半导体传·感器?进行烟雾检测。其基本电¬路如图4所示。⊕

  图中,传感器MP801?的1?脚和4脚之间为加?热体,额定工作电压5 V,用于保证2、3脚之间的检测体的正∧常工作。刚√上电时,检测体的阻值很小,导致输出电压VR比较大,需要经过一段时间的1预热以后,检测体的阻值才会?稳定下∝来∩,此时VR输出一个稳定的㏑值?,这个值才可以作为基准电压来进行烟雾的判断。×

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 ㎞ 在程序设计中,考虑?到了?上电预热稳定的过程℃,其自动标定基准电压的流程如图5所示。@

 ⊿ 当车厢内有烟雾时,传感器检∏测体阻值下降,VR输出电压上升,通过比较测量到的VR电压值和基准电压比?较就可以判断得到当前车厢内烟雾的状态㏕。但是,在实际使用中,≌半导‰体传感器存在着漂移的现象。在没有烟雾的状态下,传感器检测体的阻值也会发生缓慢变化,如果时间足够长,则这2种∷漂移会足够大,从?而导致判断的错误。所以在使用中必须对‖基准电压进行自动校正。基准电压﹢自动校正算法如下:

  1)每10 s计算VR输出?平均电压,并和基准电压比较。如果差值?小于限值,则进入◎步骤2?;如果差值大于限值,则计时清零,返回步骤1。

  2)和上一次测量平均值比较m,如果差值小于限值,则进入步骤≦3;如果差值大?于限值″,则计?时清零,返回步骤1。

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  3)计时值加℉1,如果计时值达到设定值,则3保存新的基准电?压,并清零计时值,返回步骤1。

  6 测量值温度补偿

  半导体气体传感器的性能受温度的影响比°较大,所以在使用时需要根据温度对测量电压值进行?补偿。传?感器输出电压温度补偿曲线如图6㎜所?示。

  7 结论

  实际制作的样机?,经过使用检验,能够满足实际使用的需要,≥灵敏度较高,稳定性满足要求,能可靠地进行烟雾检测,实现火灾的早∥〒期预警。

  参考文献

  [1] MP801?气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限∷?公司.

  ?[㎎2] MP901气体传感器?数据手册.?郑州炜﹥盛?电子科技有限公司.

  [3] MP503气体传感器数据手册.郑州炜盛电子?科技有限公司.

  [4] T3GS26?03用于异味与空气污染物检测的气体传?感器.深圳市新世联科技有限公司.

  [5] DC80?480F070_1000_0?T 数据手册 V1.0.广州大彩光电科技有限公司.

  本文来源?于科技期刊《电子产品世?界》2020年第01期第81页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

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