一、摘要

火災作為一種人為災害，是指火源失去控制而蔓延發(fā)展給人民生命財產(chǎn)造成損失的一種災害性燃燒現(xiàn)象，會造成一定的經(jīng)濟損失和人員傷亡，因此對火災的檢測和預防意義重大。本設(shè)計以簡單實用為原則，以LM324為核心，

關(guān)鍵詞：火災報警 溫度檢測

二、方案論證

方案描述：

方案一：用晶體二極管1N4148做溫度傳感器，用單路運放ua741制作傳感器恒流源和差分放大器，用運放TL082比較器。

方案二：用晶體二極管1N4148做溫度傳感器，用四路運放LM324做傳感器恒流源，差分放大器和比較器。

方案比較與選擇：

方案一充分利用不同運放的特性，可控性好，效率高，但較之方案二電路更為復雜。而LM324系列是低成本的四路運算放大器，具有真正的差分輸入，與標準運算放大器類型相比優(yōu)勢明顯。該四路放大器可以工作于低至3.0 V高達32 V的電源電壓。在實驗室現(xiàn)有的條件下，方案二能充分利用該多路運放，實現(xiàn)要求，并且電路簡單，功耗更小，便于實現(xiàn)，所以決定采用方案二。

三、電路原理

1.原理框圖及分析

兩個二極管溫度傳感器電路相同，在安裝時，一個二級管作為參考穩(wěn)度傳感器（傳感器2）放在絕熱環(huán)境，如空氣，水泥中；另一個作為溫度感受器（傳感器1）放在金屬材料上。當火災發(fā)生時，傳感器1升溫較快，

2.單元電路及參數(shù)選擇

2.1二極管溫度傳感器

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常溫下，1N4148硅二極管正向?qū)�通時的導通電壓約為0.7V（實際測量得0.56V）。流過二極管的正向電流固定時，溫度每上升1度，正向電壓下降大約2mV。由運放的特性，流過二極管的電流就為流過R1的電流，考慮到二極管的正向?qū)�通電流范圍，�?

，此時

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為

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。

2.2差分放大電路

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這是一個典型的差分放大電路，

，當溫差為50℃時,

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,設(shè)計差分放大20倍，可取

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，即

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在0V~2V變化，超過2V電壓比較電路反應。

由運放的開環(huán)放大性質(zhì)，當

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，

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，由于不是理想運放，實測

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。U2為參考電壓，由2.2中分析，如果50℃為報警門限，參考電壓應為2V。考慮到實際應用時報警門限溫度可調(diào)，固選取10KΩ的電位器調(diào)節(jié)U2,而且電位兩端接

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，便可以提供負的參考電壓，以檢驗參考溫度傳感器2。穩(wěn)壓二極管1N4733穩(wěn)壓值為5.1V，正向?qū)�通壓降�?.8V，所以

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.R的值由后級電路和穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時反向電流（20~100mA）決定。

2.4聲光報警電路

LED額定電壓UD=2V，額定電流ID=20mA，蜂鳴器為12A05-Ⅱ，寬電壓輸入5~12V，電流范圍20~50mA.三極管采用2N3904，在Ic=50mA時,hFE =100 ,VBE=0.7V,固IB=500uA,

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,此時該級電路輸入電流

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，所以在2.3的穩(wěn)壓電路中，限流電阻的電流

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，電阻R應滿足

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，取R為100Ω.

3.總電路圖見電路仿真

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四、電路仿真

在Multisim仿真中，用一個電阻R5與傳感器1( D1)并聯(lián)，便可以模擬火災。可以看到當S1閉合后(模擬發(fā)生火災)探針8電壓為465mV,符合實際。流過LED電流為19.1mA,流過蜂鳴器的電流為47.1mA,達到了設(shè)計要求。

五、總結(jié)

本設(shè)計調(diào)試順利，實際測試中由于報警溫度可控，反應靈敏，工作穩(wěn)定，達到了預期設(shè)計目標。

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