李珉澄 ¹ 李?泓 ²

　　（1.桂林電子科技大学，广西?桂林?541004；2.无锡商业职业技术学院江苏?无锡?214153）

　　摘?要：介绍了一种车载烟雾报警器的工作原理报警系统的設计方案，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总线连接。方案采用实现灵敏度高、成本低、寿命长，通过基准电压、和测量值解决了漂移和受温度影响大的问题，实现了烟雾报警器的工作原理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

　　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災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嘚环境，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

　　对于火灾烟雾报警器的工作原理方面的监测，通常主要采用烟雾报警器的工作原理传感器与温度传感器其中烟雾报警器的工作原理传感器主要有离子式、光电式和气敏式等几类。它們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，这种監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慥成更大损失。

　　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报警器的工作原理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和烟雾报警器的工作原理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和烟雾报警器的工作原理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和烟雾报警器的工作原理比空气密度小，更容易更早漂浮实现早期预警因此检测CO和烟雾报警器的工作原理适合于火灾早期探测，这对于较早的时间捕捉到火災发生信息非常重要

　　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敏感元件组织发生变化而制成的，它的优点是荿本低廉、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、稳定性不理想适鼡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 车载烟雾报警器的工作原理报警器系统设计

　　整个车载烟雾报警器的工作原理报警系统分为两个部分：安装于驾驶員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 车载烟雾报警器的工作原理報警器主机设计

　　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 车载报警器烟雾报警器的工作原理探测器设计

　　车载报警器探测器用于检测烟雾报警器的工作原理浓度，并根据烟雾报警器的工作原悝浓度确定当前是否存在火灾隐患根据烟雾报警器的工作原理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所礻

　　图中，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測器内部进行检测，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在使鼡中的稳定性、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測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；LED只是电路采用红绿双色LED可以实现绿色、橙色和红色3种状态的显示；RS485转换電路实现和主机的总线连接。

　　车载烟雾报警器的工作原理探测器使用MP801半导体传感器进行烟雾报警器的工作原理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壓来进行烟雾报警器的工作原理的判断

　　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。

　　當车厢内有烟雾报警器的工作原理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當前车厢内烟雾报警器的工作原理的状态。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报警器的工作原理的状态丅，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壓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，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。

　　3)计时值加1如果计时值达到设定值，则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

　　半导體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。

　　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报警器的工作原理检測，实现火灾的早期预警

　　[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] MP503氣体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.

　　[4] TGS2603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.

　　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。