簡(jiǎn)單的火災(zāi)報(bào)警電路

火災(zāi)報(bào)警電路是一種簡(jiǎn)單的電路，用于檢測(cè)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。

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(cè)或防止損害。在商業(yè)建筑如辦公室、電影院、商場(chǎng)和其他公共場(chǎng)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(jiàn)元件設(shè)計(jì)了五個(gè)非常簡(jiǎn)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(jiǎn)單火災(zāi)報(bào)警電路    

這是一個(gè)非常簡(jiǎn)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(jiǎn)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(lèi)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(guò)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(hào)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(jiǎn)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(lái)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(jiǎn)單火災(zāi)報(bào)警電路的工作原理

現(xiàn)在我們來(lái)看看簡(jiǎn)單火災(zāi)報(bào)警電路的工作原理。首先要知道的是，檢測(cè)火災(zāi)的主要元件是10 K熱敏電阻。正如我們?cè)谠f(shuō)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(jiǎn)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(guò)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(kāi)。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(jiàn)過(guò)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(lái)產(chǎn)生警笛聲。

我們知道有許多集成電路可以用來(lái)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(lái)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(duì)您將非常有用，因?yàn)槟梢酝ㄟ^(guò)分析它獲得更多知識(shí)，而不是簡(jiǎn)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(lái)感測(cè)溫度。當(dāng)它感應(yīng)到環(huán)境溫度上升超過(guò)給定閾值時(shí)，就會(huì)發(fā)出信號(hào)。電路檢測(cè)火災(zāi)的溫度可通過(guò)VR1上的電位器調(diào)節(jié)。

當(dāng)溫度升高超過(guò)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(kāi)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(guò)集電極到地，從而起到電子控制開(kāi)關(guān)的作用。當(dāng)電流通過(guò)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(guò)蜂鳴器聽(tīng)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(cè)到火情并發(fā)出警報(bào)。

熱敏電阻是檢測(cè)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(cè)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(lèi)似，即熱敏電阻用于感測(cè)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(wú)火時(shí)，比較器引腳2的電壓大于引腳3的電壓。

無(wú)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(kāi)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(jiǎn)單火災(zāi)報(bào)警電路。在這個(gè)電路中，鍺二極管在探測(cè)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(jiǎn)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(kāi)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(guò)70度時(shí)，鍺二極管將導(dǎo)通并通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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(yáng)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(chǎng)所非常有用，可檢測(cè)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(cè)、入侵警報(bào)、運(yùn)動(dòng)探測(cè)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。