簡單的火災(zāi)報(bào)警電路
火災(zāi)報(bào)警電路是一種簡單的電路,用于檢測火災(zāi)并啟動(dòng)警報(bào)器或蜂鳴器。火災(zāi)報(bào)警電路是非常重要的設(shè)備,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情并防止人員或財(cái)產(chǎn)受到任何損害。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202307/448635.htm火災(zāi)報(bào)警電路和煙霧傳感器是安全系統(tǒng)的一部分,有助于檢測或防止損害。在商業(yè)建筑如辦公室、電影院、商場和其他公共場所安裝火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和煙霧傳感器是強(qiáng)制性的。
有許多昂貴而復(fù)雜的獨(dú)立式火災(zāi)報(bào)警電路,但我們使用熱敏電阻、LM358、鍺二極管、LM341和NE555等常見元件設(shè)計(jì)了五個(gè)非常簡單的火災(zāi)報(bào)警電路。
在下面的章節(jié)中,我們將看到所有這些電路、它們的電路圖、每個(gè)電路所需的元件以及各個(gè)電路的工作原理。
概述
電路 1 簡單火災(zāi)報(bào)警電路
這是一個(gè)非常簡單的報(bào)警電路,使用熱敏電阻、LM358 運(yùn)算放大器和蜂鳴器。
電路圖
這個(gè)簡單的火災(zāi)報(bào)警項(xiàng)目的電路圖如下圖所示。
所需元件
1 x 10 K熱敏電阻
1 x LM358 運(yùn)算放大器(運(yùn)放)
1 x 4.7 KΩ 電阻器(1/4 瓦)
1 x 10 KΩ 電位器
1 x 小型蜂鳴器(5V 蜂鳴器)
連接線
迷你面包板
5V 電源
元件描述
10K 熱敏電阻
熱敏電阻是溫度相關(guān)電阻器,即熱敏電阻的電阻值隨環(huán)境溫度而變化。熱敏電阻有兩種類型: PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻。PTC代表正溫度系數(shù),NTC代表負(fù)溫度系數(shù)。在PTC熱敏電阻中,電阻與溫度成正比,而在NTC熱敏電阻中,電阻與溫度成反比。
在本項(xiàng)目中,我們使用了一個(gè)10 KΩ的NTC熱敏電阻。在250℃時(shí),10 KΩ熱敏電阻的電阻為10 KΩ。下圖顯示了本項(xiàng)目中使用的10K熱敏電阻。
LM358 運(yùn)算放大器
LM358是一款雙運(yùn)算放大器(運(yùn)放)集成電路。典型運(yùn)算放大器的所有功能模式均可通過LM358集成電路實(shí)現(xiàn)。在本項(xiàng)目中,我們將在比較器模式下使用LM358運(yùn)算放大器,比較反相和非反相端的輸入信號并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。
電路設(shè)計(jì)
帶警笛聲的火災(zāi)報(bào)警電路的設(shè)計(jì)非常簡單。首先,將10 KΩ電位器連接到LM358運(yùn)算放大器的反相端。電位器的一端連接至+5V,另一端連接至接地,刮片端連接至運(yùn)算放大器的引腳2。
現(xiàn)在,我們將使用 10 K 熱敏電阻和 10 KΩ 電阻器制作一個(gè)電位分壓器。該電位分壓器的輸出端(即結(jié)點(diǎn))連接至 LM358 運(yùn)算放大器的非反相輸入端。
在本項(xiàng)目中,我們選擇了一個(gè) 5V 的小型蜂鳴器來發(fā)出警報(bào)聲或警笛聲。因此,將LM358運(yùn)算放大器的輸出直接連接到5V蜂鳴器。
LM358集成電路的引腳8和4,即V+和GND,分別連接到+5V和GND。
簡單火災(zāi)報(bào)警電路的工作原理
現(xiàn)在我們來看看簡單火災(zāi)報(bào)警電路的工作原理。首先要知道的是,檢測火災(zāi)的主要元件是10 K熱敏電阻。正如我們在元件說明中提到的,這里使用的10 K熱敏電阻是NTC型熱敏電阻。如果溫度升高,熱敏電阻的阻值就會(huì)減小。
如果發(fā)生火災(zāi),溫度會(huì)升高。溫度升高將減小10 K熱敏電阻的阻值。隨著電阻的減小,分壓器的輸出將增加。由于分壓器的輸出被送到 LM358 運(yùn)算放大器的非反相輸入端,其值將大于反相輸入端。因此,運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖?,從而激活蜂鳴器。
電路 2 使用熱敏電阻的簡單火災(zāi)報(bào)警電路
火災(zāi)報(bào)警電路的組成
熱敏電阻
可變電阻(POT)
二極管
電容器
電阻器
BC547晶體管
揚(yáng)聲器
電路工作
電路由一個(gè)10k歐姆熱敏電阻組成。這是一個(gè)NTC熱敏電阻,其電阻隨溫度升高而減小。
在室溫下,其電阻為10k歐姆。
另一個(gè)電阻與熱敏電阻相連,形成分壓電路,并通過二極管與晶體管相連。
只有當(dāng)晶體管接地時(shí),蜂鳴器才打開。隨著溫度的升高,蜂鳴器的聲音也會(huì)增大。
電路3 帶警笛聲的火災(zāi)報(bào)警器
當(dāng)家中發(fā)生火災(zāi)事故時(shí),該電路會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。您可能早先見過火災(zāi)報(bào)警器,但它與蜂鳴器完全不同,因?yàn)樗a(chǎn)生的是警笛聲,而不是蜂鳴器,而且它使用基本元件來產(chǎn)生警笛聲。
我們知道有許多集成電路可以用來產(chǎn)生警笛聲,但我們更傾向于使用電阻、電容和晶體管等基本電子元件來產(chǎn)生警笛聲,這樣您就可以清楚地了解其內(nèi)部工作原理,而且這對您將非常有用,因?yàn)槟梢酝ㄟ^分析它獲得更多知識(shí),而不是簡單地使用預(yù)先設(shè)計(jì)好的集成電路。
電路圖
所需元件
1 x 10K 熱敏電阻
2 x BC547 NPN晶體管
1 x BC107 NPN晶體管
1 x 2N2222 NPN晶體管
1 x 2N2907 PNP 晶體管
3 x 4.7KΩ 電阻器 (1/4 瓦)
1 x 470KΩ 電阻器 (1/4 瓦)
1 x 56KΩ 電阻器(1/4 瓦)
1 x 47KΩ 電阻器(1/4 瓦)
1 x 39KΩ 電阻器(1/4 瓦)
1 x 22KΩ 電阻器(1/4 瓦)
1 x 1KΩ 電阻器(1/4 瓦)
1 x 470Ω 電阻器(1/4 瓦)
1 x 120Ω 電阻器(1/4 瓦)
1 x 10KΩ 電位器
1 x 22μF 電容器(極化)
1 x 470nF (0.47μF) 陶瓷電容器
1 x 蜂鳴器
工作原理
該電路使用熱敏電阻來感測溫度。當(dāng)它感應(yīng)到環(huán)境溫度上升超過給定閾值時(shí),就會(huì)發(fā)出信號。電路檢測火災(zāi)的溫度可通過VR1上的電位器調(diào)節(jié)。
當(dāng)溫度升高超過設(shè)定值時(shí),電位器產(chǎn)生一個(gè)高電壓。該電壓在共射極模式下輸出至BC547晶體管。這是一個(gè)NPN通用晶體管。當(dāng)基極輸入高電平時(shí),晶體管導(dǎo)通。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí),其集電極電壓會(huì)隨著集電極至發(fā)射極電壓的降低而變低。第一個(gè)晶體管的集電極輸出電壓給基極,作為第二個(gè)BC 547 NPN晶體管的輸入。該晶體管也處于共發(fā)射極模式,當(dāng)達(dá)到溫度閾值時(shí),輸入為低電平,集電極的輸出將升高。在這種狀態(tài)下,它將接通下一個(gè)晶體管,即 BC107。該晶體管現(xiàn)在將作為警報(bào)器電路的開關(guān)。該晶體管能夠承受比BC547更大的功率,并為此配備了散熱器。
當(dāng)BC107晶體管導(dǎo)通時(shí),它允許電流從電源通過集電極到地,從而起到電子控制開關(guān)的作用。當(dāng)電流通過時(shí),作為電路負(fù)載的警報(bào)器電路被接通。這時(shí),您可以通過蜂鳴器聽到警笛聲。電路中使用的電容器是產(chǎn)生警笛聲的主要元件。產(chǎn)生警笛效果的原理是制作一個(gè)具有包絡(luò)線的振蕩器,該包絡(luò)線周期性地增加和減少,從而產(chǎn)生警笛效果。
電路4 使用LM741的火災(zāi)報(bào)警電路
這是另一個(gè)關(guān)于火災(zāi)報(bào)警的小項(xiàng)目。當(dāng)家庭或辦公室發(fā)生火災(zāi)事故時(shí),它將檢測到火情并發(fā)出警報(bào)。
熱敏電阻是檢測火災(zāi)的主要元件,由于火災(zāi)產(chǎn)生的熱量使室溫發(fā)生突然變化。熱敏電阻將檢測到熱量并將信息發(fā)送給LM741運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器將使NE555產(chǎn)生脈沖,并使蜂鳴器發(fā)出蜂鳴。
LM741:LM741是一個(gè)運(yùn)算放大器,根據(jù)輸入電壓的不同而工作。LM741具有以下特點(diǎn):高電流驅(qū)動(dòng)、電壓增益、噪聲放大,并提供低輸出阻抗。LM741還可用作短路保護(hù)。
使用LM741的火災(zāi)報(bào)警電路圖
電路工作原理
電路原理與第一個(gè)電路類似,即熱敏電阻用于感測溫度的升高。但它僅在固定溫度后升高。
在這里,運(yùn)算放大器充當(dāng)非反相比較器,即只有當(dāng)Vin(引腳2的電壓)< VRef(引腳3的電壓)時(shí),Vout才為正。
無火時(shí),比較器引腳2的電壓大于引腳3的電壓。
無火時(shí),熱敏電阻的電阻為10k。因此10K和4.7K構(gòu)成分壓電路。
引腳2的電壓用公式計(jì)算。V= (100*12) / (100+4.7) =11.4
3腳電壓=50*12/100=6v(電位器的可變引腳為總電阻的50%)。
當(dāng)有火時(shí),熱敏電阻的溫度升高,電阻減小。因此2腳電壓開始下降。
因此Vout為正,即等于Vcc。
這里選擇的參考電壓為6V,只有當(dāng)輸入電壓低于6V時(shí),火警才會(huì)啟動(dòng)。
電路5 使用鍺二極管的火災(zāi)報(bào)警電路
這是一個(gè)使用鍺二極管和555定時(shí)器的簡單火災(zāi)報(bào)警電路。在這個(gè)電路中,鍺二極管在探測火災(zāi)中起著非常重要的作用。該電路非常容易構(gòu)建,具有成本效益和可實(shí)施性。
使用鍺二極管的火災(zāi)報(bào)警電路框圖
這是一個(gè)簡單的火災(zāi)報(bào)警電路,成本不到100盧比。電路中的關(guān)鍵元件是DR25(鍺二極管),其電阻隨溫度升高而降低。鍺二極管在70度時(shí)開始導(dǎo)通。因此,我們可以使用鍺二極管作為熱傳感器。當(dāng)溫度超過70度時(shí),鍺二極管將導(dǎo)通并通過晶體管觸發(fā)NE555定時(shí)器。NE555被配置為可控多諧器,當(dāng)鍺二極管導(dǎo)通時(shí),蜂鳴器報(bào)警。這樣我們就可以根據(jù)警報(bào)發(fā)出警報(bào)并采取行動(dòng)。
使用鍺二極管的火災(zāi)報(bào)警電路圖
電路工作原理
DR25鍺二極管是熱傳感器,當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)會(huì)導(dǎo)通。DR25在電路中反向偏置。只有當(dāng)室溫超過70度時(shí),它才會(huì)導(dǎo)通。
DR25連接到反向偏置的晶體管,該晶體管具有高反向電阻(大于10K歐姆),不會(huì)使晶體管關(guān)斷,該晶體管連接到555定時(shí)器的復(fù)位引腳。當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí),555定時(shí)器的復(fù)位引腳將接地。在這里,555定時(shí)器被配置為可控多諧器。
當(dāng)室溫超過70攝氏度時(shí),DR25二極管的電阻下降到1k歐姆,這將使晶體管關(guān)閉,并使復(fù)位引腳變?yōu)楦唠娖?。這將在引腳3產(chǎn)生輸出,并通過報(bào)警器發(fā)出聲音。
我們可以使用3個(gè)或更多反向偏置的二極管并聯(lián),并放置在不同的房間。如果發(fā)生火災(zāi)事故,它會(huì)感知并發(fā)出警報(bào)。
注意事項(xiàng)
如果沒有DR25鍺二極管,也可以使用AC128、AC188或2N360鍺晶體管。使用基極和發(fā)射極結(jié)代替陰極和陽極。
二極管必須反向偏置連接到電路中。
應(yīng)用
火災(zāi)報(bào)警電路在家庭、辦公室、學(xué)校、實(shí)驗(yàn)室等場所非常有用,可檢測和預(yù)防任何火災(zāi)造成的災(zāi)難。
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)既可作為獨(dú)立設(shè)備使用,也可與煙霧探測、入侵警報(bào)、運(yùn)動(dòng)探測等其他安全功能一起成為復(fù)雜的家庭安全系統(tǒng)的一部分。
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