智能红外光探测器设计与实现

    1前言

    一种基于MICROCHIP的PIC16C711芯片的编码型的、主动式智能线型红外光束感烟探测器，该探测器的接收器通过对发射器发出的红外光的强度进行监钡l，传感器将获得的信号传到主控单元中，由系统主机对所获取的数据进行分析判断。这种探测器通过连续不断的测景、监测监控环境范围里的烟雾参数和环境条件，主机通过对采样数据进行处理来判断火灾及报警。它还具有对外界环境参数变化的自动补偿功能，因此它受环境的影响不大。它属于一种实用新型火灾感烟探测设备，主要完成对高举架、大空间的场所等在火灾形成前有烟雾出现的场所进行火灾探测和报警，最远探测距离可以达到100米，而目‘探测最大宽度为1 00米，所以探测范围比传统的感烟探测器要大得多。探测器嵌入单片计算机，具有对探测环境的监测能力和自适应能力，通过在探测器内部固化的采用相应的滤波算法的运算程序，可以自动完成对外界环境参数变化的补偿、火警、故障的判断，极大降低了探测器与控制器之间的信息传输量，提高了整个系统探测火灾的实时性、准确性。

    2电路工作原理

    红外光束感烟探测器的电路原理框图如图1所示。

        发射器的光源电路工作于脉冲状态。脉冲的重复频率范围一般为1}50kHz。在此频率范围内，一般的低频光干扰信号可以受到有效的抑制。为了降低电源功耗，可选择间歇工作方式和增大占空比，脉冲间隔可在秒数量级，单个脉冲为2x10^-6~2x10^-5s。这样发射器可工作在很高的瞬时功率状态，用小功率发射器件可工作在几十米以上的距离。接收器的光敏器件一般选用硅光敏二极管，其优点是线性好，响应速度快。由于发射宽度很窄，放大电路的频响较高，一般在100}500kHz之间。放大电路的任务是对光脉冲信号进行线性放大和整形。整形的目的是使单位幅值得脉冲对整个积分值的贡献恒定。这样，进行积分时，积分值就唯一地正比于脉冲幅值。积分电路时间常数应该选择得既除了脉冲的高频分量，又保留了它的直流或方值量，即它的输出量与烟雾的浓度变化是同步的。积分器的信号被送到烟值基准电路、烟值比较电路和故障提取电路。烟值基准电路的时间常数很大，一般为10³s以上。因此它可以代表保护空间无烟雾时的正常状态。烟值基准电路的输出可以根据灵敏度的需要进行调节。当送到烟雾比较器输入端的烟雾信号超过基准信号时，比较器输出状态发生变化。火警锁存电路在接收到烟雾比较器的状态变化信号后，经过一定的延时，触发锁存电路，形成火警信号。延时的目的是抑制可能造成误火警信号的瞬态干扰信号。故障提取电路也有较大的时间常数，一般为30_~60s。当发射器被取掉或发射器掉电时，或发射器与接收器发生较明显的相对角度变化时，或发射器或接收器的透镜被遮挡时，积分器输出下降至0，经与由稳压电源提供的作为基准的故障基准电压比较，形成故障报警信号。由于故障提取信号的常数为数十秒，故当飞鸟、蝙蝠等小动物因飞行而短时间遮挡光路时，不会形成故障信号。报警管理电路的任务是当火警信号形成后，故障信号的指示及输出不影响火警信号的指示和输出，而当故障信号形成后禁}卜火警信号的输出。