0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)自己住宅的要求也越來(lái)越高，不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對(duì)安全性、智能性等也提出了更高的要求。相反，經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)也帶來(lái)了相當(dāng)大的負(fù)面社會(huì)效應(yīng)，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，流動(dòng)人口也開(kāi)始迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長(zhǎng)趨勢(shì)，人們?cè)絹?lái)越渴望有一個(gè)安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來(lái)越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門(mén)窗、或靠人防的防范方式越來(lái)越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊?，與此同時(shí)，液化石油氣、管道煤氣進(jìn)入了大多數(shù)家庭，各種家用電器也得到了廣泛的使用，人們?cè)谙硎苓@些現(xiàn)代化設(shè)施帶來(lái)的便利的同時(shí)，卻也增加了火災(zāi)隱患和有害氣體中毒的危險(xiǎn)。這時(shí)，傳統(tǒng)的家庭住宅顯然己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭安全防范報(bào)警系統(tǒng)，以可靠地進(jìn)行日常安全防范工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種險(xiǎn)情并通知戶主，以便將險(xiǎn)情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣人們便可安心工作，同時(shí)也保證了居民的生命財(cái)產(chǎn)不受損失。

1 防盜防火系統(tǒng)模型

防盜、防火系統(tǒng)由電源電路、防盜系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、信號(hào)處理電路和聲光報(bào)警電路組成。防盜、防火安全系統(tǒng)整機(jī)框圖如圖1所示。

防火系統(tǒng)主要由煙霧檢測(cè)信號(hào)送給電壓比較器，再經(jīng)過(guò)延時(shí)控制電路送給聲光報(bào)警器。煙霧傳感器是通過(guò)測(cè)量空氣中的正負(fù)電荷的平衡來(lái)工作的。在傳感器內(nèi)部，有一小片放射性物質(zhì)，這種物質(zhì)能在感應(yīng)室內(nèi)流動(dòng)的空氣中產(chǎn)生一股微小的電流。在線路板上，有一個(gè)電腦芯片用來(lái)監(jiān)測(cè)這股電流。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入到感應(yīng)室后，就會(huì)擾亂那里的正負(fù)電荷的平衡，同時(shí)也會(huì)使這股電流發(fā)生變化。當(dāng)煙霧逐漸加重，正負(fù)電荷的不平衡性就會(huì)加強(qiáng)。當(dāng)這種平衡性達(dá)到一定的限度，就會(huì)聲光報(bào)警。

防盜系統(tǒng)是一個(gè)被動(dòng)式紅外報(bào)警器，主要由熱釋電紅外傳感器檢測(cè)信號(hào)送給電壓比較器，再經(jīng)過(guò)電子開(kāi)關(guān)送給聲光報(bào)警器。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)器、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元器上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)。菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測(cè)器上，同時(shí)產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，以適應(yīng)熱釋電探測(cè)器要求信號(hào)不斷變化的特性;熱釋電紅外傳感器是報(bào)警器設(shè)計(jì)中的核心器件，它可以把人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供信號(hào)處理部分使用;信號(hào)處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、延遲、比較，為報(bào)警功能提供電信號(hào)。

2 防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)分析

2.1 防盜報(bào)警器的模型

防盜報(bào)警電路是利用電子元器件和線路構(gòu)成的一種防盜設(shè)施，用以監(jiān)控非法入侵者，并當(dāng)原監(jiān)控場(chǎng)所發(fā)生異常變化時(shí)，能準(zhǔn)確、及時(shí)地產(chǎn)生特定的報(bào)警信號(hào)。防盜報(bào)警器由熱釋電紅外傳感器CK-6、電壓比較器、跟隨器、電子開(kāi)關(guān)及聲光報(bào)警電路組成。該系統(tǒng)是一個(gè)被動(dòng)的探測(cè)器。所謂“被動(dòng)”是指探測(cè)器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來(lái)完成探測(cè)目的。被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，從而完成報(bào)警功能。圖2所示是該報(bào)警器的工作流程圖。

2.2 防盜報(bào)警器的分析

防盜報(bào)警原理圖如圖3所示。熱釋電紅外傳感器CK-6作為警戒探頭使用，它的內(nèi)部有菲涅爾透鏡，探測(cè)半徑為12 m，水平半徑探角為120°，外接12V電源。通電后，CK-6內(nèi)部繼電器吸合，其輸出信號(hào)線短接，無(wú)信號(hào)輸出，IC1a(LM324)組成比較器輸出端為低電平，后續(xù)報(bào)警電路不工作。當(dāng)盜賊闖入警戒區(qū)時(shí)，CK-6的輸出信號(hào)短路線斷開(kāi)，電壓比較器IC1a(LM324)同相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓，IC1a(LM324)輸出高電平。此高電平對(duì)C1、C2充電，當(dāng)C2上的電壓達(dá)到IC2(TWH8778)的開(kāi)啟電壓時(shí)，該電壓經(jīng)跟隨器IC1b(LM324)及R7加到電子開(kāi)關(guān)IC2(TWH8778)的輸入端，使電子開(kāi)關(guān)IC2(TWH8778)接通，觸發(fā)報(bào)警音響電路IC3(9300)工作，產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。電路中的開(kāi)關(guān)S是用來(lái)人工手動(dòng)消除報(bào)警信號(hào)的。

3 防火報(bào)警器的設(shè)計(jì)分析

3.1 防火報(bào)警器的模型

本電路由火災(zāi)檢測(cè)電路UD-02型離子感煙傳感器、專用煙霧信號(hào)處理電路C14467和壓電蜂鳴器組成。UD-02型離子式感煙傳感器的靈敏度高、可靠性好，它具有兩個(gè)電離室和一個(gè)放射源。UD-02型離子式感煙傳感器是通過(guò)煙霧來(lái)檢測(cè)火災(zāi)的發(fā)生的。這是因?yàn)榘l(fā)生火災(zāi)時(shí)必然伴隨著煙霧的產(chǎn)生，有的甚至是先有煙后發(fā)火，因此通過(guò)檢測(cè)煙霧可以來(lái)檢測(cè)火情。UD-02型離子式感煙傳感器由內(nèi)、外電離室組成，內(nèi)離室密閉，與外界不通;外電離室開(kāi)放，與外界相通。內(nèi)、外電離室內(nèi)各裝有一對(duì)電極和一個(gè)放射性同位素镅-241的α射線放射源，連續(xù)不斷地放出α射線，使極間電離而產(chǎn)生正、負(fù)離子，這就使兩極間具有導(dǎo)電性。當(dāng)對(duì)這對(duì)電極加上電壓時(shí)，極間就會(huì)形成電流，且電流的大小與所加電壓

的大小有關(guān)。當(dāng)電壓大到一定值時(shí)，極間電流呈飽和狀態(tài)并能保持下去。

當(dāng)有煙霧進(jìn)入外電離室時(shí)，極間離子由于受煙塵吸附，移動(dòng)速度慢，同時(shí)在移動(dòng)過(guò)程中還會(huì)發(fā)生正、負(fù)離子中和現(xiàn)象，這又會(huì)使極間電流逐漸減小，相當(dāng)于極間電阻增大。而內(nèi)電離室則由于密閉而煙霧不能進(jìn)入，因此仍保持原狀態(tài)，導(dǎo)電電流和等效內(nèi)阻均不變。由于內(nèi)外電離室中的兩對(duì)電極是串聯(lián)的，其結(jié)果是內(nèi)外電離室的導(dǎo)電狀態(tài)失去平衡，輸出電壓就會(huì)發(fā)生變化。這樣，就使UD-02在潔凈的空氣中時(shí)，C極輸出電壓為5～5.6V;在煙霧的環(huán)境中，C極輸出電壓下降至1.1～1.2V。

C14467是一片專門(mén)用于對(duì)煙霧傳感信號(hào)進(jìn)行處理的集成電路，為十六腳扁平封裝。它的內(nèi)部主要電路是一個(gè)檢測(cè)輸入信號(hào)的電壓比較器，當(dāng)無(wú)煙霧輸入時(shí)，傳感器的平衡電壓約為5.3V，大于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓4.7V，比較器輸出低電平，當(dāng)有煙霧傳感信號(hào)輸入時(shí)，傳感器的輸入信號(hào)小于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓，比較器輸出高電平，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。閥值電壓值還可通過(guò)13腳外接電阻的不同來(lái)調(diào)節(jié)。

3.2 火災(zāi)報(bào)警電路的分析

火災(zāi)報(bào)警技術(shù)是由火災(zāi)傳感技術(shù)和電子技術(shù)兩大部分組成的。對(duì)火災(zāi)的探測(cè)是以物質(zhì)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)的，并應(yīng)以早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)為前提。因?yàn)榛馂?zāi)的早期發(fā)現(xiàn)，是充分發(fā)揮滅火措施、減少火災(zāi)損失、保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)的重要條件。在多數(shù)情況下，發(fā)生火災(zāi)時(shí)是先有煙后起火，如果采用感煙式火災(zāi)報(bào)警器，便能提前發(fā)現(xiàn)火情，減少火災(zāi)損失。為了預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，人們研制生產(chǎn)了各種防火、滅火系統(tǒng)。隨著近代電子技術(shù)和各種新材料的發(fā)現(xiàn)，各種新型防火檢測(cè)器件也不斷出現(xiàn)，除了各種氣敏傳感器外，目前在火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的是UD-02型“離子感煙傳感器”。

離子感煙火災(zāi)報(bào)警器電路如圖4所示。電路中UD-02的輸出端C與C14467的信號(hào)輸入端15相連，C14467的12腳外接電容C3為內(nèi)部振蕩器的外接電容;7腳外接電阻R2為定時(shí)電阻;14腳、16腳與傳感器的B腳共同接地，作輸入保護(hù);5腳外接LED用來(lái)檢測(cè)電池電壓;10腳、11腳為報(bào)警信號(hào)輸入端，接壓電蜂鳴器。

當(dāng)UD-02檢測(cè)到有煙霧時(shí)，其集電極C產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)送到C14467的輸入端15腳，經(jīng)C14467內(nèi)部電路處理后，由10、11腳輸出的報(bào)警信號(hào)加在壓電晶體喇叭上，使其發(fā)出報(bào)警聲。電路中的按鈕開(kāi)關(guān)S用來(lái)檢查報(bào)警功能是否正常。當(dāng)按下S時(shí)，12V電源電壓由UD-02的A電極輸入傳感器，模擬有煙霧的狀態(tài)，使集電極C的輸出電壓降低。只要在此狀態(tài)下，報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，表明電路工作正常。

4 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)述了防盜、防火安全系統(tǒng)的報(bào)警器，其中防盜模塊由熱釋電紅外傳感器CK-6、信號(hào)處理系統(tǒng)和聲光報(bào)警電路組成。防火報(bào)警器由離子感煙傳感器UD-02、煙霧處理電路C14467和聲光報(bào)警器組成。隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，有關(guān)家庭、辦公室和倉(cāng)庫(kù)等處的安全防范和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠家所重視，現(xiàn)在市場(chǎng)上也出現(xiàn)了各種名目繁多的報(bào)警裝置，但多由于可靠性較差、功能單一或造價(jià)高而難于普及。開(kāi)發(fā)一種適合于家庭、倉(cāng)庫(kù)、銀行等重要場(chǎng)所的低價(jià)位、運(yùn)行可靠的多功能智能型安全防范報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)出現(xiàn)的各種緊急意外事件如發(fā)生入室盜竊、火災(zāi)等自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息并進(jìn)行及時(shí)處理已經(jīng)勢(shì)在必行。