一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于：包括煙霧探測電路、溫度探測電路、微控制器電路、無線編碼發射電路和電池，電池輸出直流電源VCC；煙霧探測電路、溫度探測電路的開關電源端連接微控制器電路的控制輸出端，煙霧探測電路和溫度探測電路的檢測信號輸出端各連接微控制器電路的一個信號輸入端，形成微控制器電路在得到霧探測電路、溫度探測電路輸出的探測信號后關斷探測電源及進入低功耗模式；微控制器電路的信號輸出端連接無線編碼發射電路的輸入端，無線編碼發射電路的輸出端通過天線定點發射煙氣和溫度預警編碼信號，實現預警的無線傳輸。本實用新型采用單片機每隔一段時間從睡眠模式喚醒進入工作狀態，只有在喚醒狀態下才開始工作，保證了電路的低功耗，具有電路簡單、低功耗和低成本的有益效果。
【專利說明】一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無線低功耗預警電路，特別是一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，適用于315M無線編碼發射的低功耗煙溫預警及適用于單獨的煙霧預警和溫度預警。屬于嵌入式及無線控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著現代家庭用火、用電量的增加，家庭火災發生的頻率越來越高。而火災一旦發生，很容易由于滅火器材缺乏及在場人驚慌失措，出現撲救不及時和逃生遲緩等問題，導致重大生命財產損失。隨著電子技術的發展，現代建筑都會有選擇地安裝不同功能的火災自動報警器。它能夠探測火災的發生并及時發出警報，告知用戶和周邊居民迅速撤離。能積極有效地控制火災的蔓延、快速滅火和減少火災造成的損失。
[0003]在現有的煙溫探測技術中，大部分電路的供電電源由市電降壓后提供，需進行供電線路的安裝布置。信號輸出多數為有線通訊方式，即控制器通過傳感器檢測到環境信息后，采用有線通訊反饋給中央控制器系統中，造成工程施工周期將很長，而且布線工程費用高。例如:如圖3所示，電源由市電提供，經過降壓穩壓后提供控制器電源，控制器檢測到環境信息后，通過有線通訊反饋給中央控制器系統中。這種方式比較傳統，往往會因線路的老化會造成無法使用，而且有線傳輸的布線工程帶來極大的不便，采用有線的施工周期將很長，甚至根本無法實現，而且布線工程上的費用高。這時，采用無線網可以擺脫線纜的束縛，有安裝周期短、維護方便，工程成本低。在無線的供電方式中，往往需要電池供電，所以在煙溫電路中需要做低功耗處理。
[0004]煙溫探測技術中，也有采用無線方式通訊，通常采用的Zigbee無線網絡。利用這種方式，可以解決了無線通訊要求，擺脫線纜的束縛，但這種無線網絡成本比較高，對于個人家庭應用上難以適用，這就需要尋求價格低廉，設計合理煙溫預警電路。
[0005]綜上所述，對于煙溫預警電路來講，需要一種無線低功耗，低成本可靠的煙溫預警電路來解決以上的問題。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的，是為了解決現有技術煙氣和溫度預警電路安裝工程成本高、工作不穩定的問題，提供一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，具有安全穩定、低功耗和低成本的特點。
[0007]本實用新型的目的可以通過采取以下技術方案達到:
[0008]一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其結構特點在于:包括煙霧探測電路、溫度探測電路、微控制器電路、無線編碼發射電路和電池，電池輸出直流電源VCC ;煙霧探測電路、溫度探測電路的開關電源端連接微控制器電路的控制輸出端，煙霧探測電路和溫度探測電路的檢測信號輸出端各連接微控制器電路的一個信號輸入端，形成微控制器電路在得到霧探測電路、溫度探測電路輸出的探測信號后關斷探測電源及進入低功耗模式；微控制器電路的信號輸出端連接無線編碼發射電路的輸入端，無線編碼發射電路的輸出端通過天線定點發射煙氣和溫度預警編碼信號，實現預警的無線傳輸。
[0009]本實用新型在通過微控制器控制煙霧，溫度探測電路的電源。在電源開啟期間，探測煙霧，溫度的情況，完成后，微控制器立刻關閉煙霧，溫度探測電路的電源，并進入低功耗方式。此電路以電池供電，解決了市電供電布線的問題。在探測有煙霧和溫度過高時，微控制器U2控制器編碼芯片U3，以低成本的無線方式發送控制信號到中央控制系統。該電路性能穩定可靠，成本低，可應用于各種需要無線控制的煙溫預警電路中。
[0010]本實用新型的目的還可以通過采取以下技術方案達到:
[0011 ] 進一步地，煙霧探測電路、溫度探測電路的電源輸入端各設置一開關電源回路，所述開關電源回路的控制輸入端連接微控制電路的控制信號輸出端。
[0012]進一步地，由運算放大器U1、單片機芯片U2、編碼芯片U3、電阻R1-R14、電容C1-C6、熱敏電阻PR1、晶振Y1、電感L1、三極管Q1-Q5、紅外接收管D1、紅外發射管D2、按鍵SI和天線El連接構成；紅外發射管Dl、紅外接收管D2、電阻R1-R6、運算放大器Ul和三極管Q1-Q2連接構成煙霧探測電路，電阻R7-R8、熱敏電阻PRl連接構成溫度探測電路，單片機芯片U2、按鍵S1、電阻R9和電容Cl連接構成微控制器電路，編碼芯片U3、電阻R10-R14、晶振Y1、三極管Q4-Q5、電容C2-C6、電感LI連接構成無線編碼發射電路，無線編碼發射電路的信號輸出端連接天線El。
[0013]進一步地，所述煙霧探測電路中，三極管Q2的基極通過電阻R6與單片機芯片U2的4腳相連、集電極連接電源VCC、發射極接地，構成開關電源回路；在電源VCC與Q2的集電極連接處設置紅外發射管D2，D2負極與三極管Q2的集電極相連、正極連接到電源VCC，構成單片機芯片U2控制煙霧探測電路工作狀態回路；三極管Q2的發射極接地，三極管Ql的基極通過電阻R5連接到單片機芯片U2的5腳；電阻R4跨接在Ul的負輸入端與輸出端間，Ul的負輸入端通過電阻R3接地;U1的正輸入端通過電阻R2與紅外接收管Dl的負極、電阻Rl的一端相連；三極管Ql的發射極接電源VCC ；Q1的集電極與運算放大器Ul的7腳、電阻Rl的另一端相連；紅外發射管Dl的正極接地；運算放大器Ul的輸出端接U2的5腳。
[0014]進一步地，所述溫度探測電路中，三極管Q3的基極通過電阻R7與U2的I/O端第3腳相連、三極管Q3的發射極連接電源VCC，構成開關電源回路；Q3的集電極通過電阻R8連接U2的A/D輸入端口第2腳及通過熱敏電阻PRl接地，構成單片機芯片U2控制的開關電源通/斷及溫度檢測電路結構。
[0015]進一步地，所述微控制器電路中，U2的A/D輸入端口第2腳與電阻R8、熱敏電阻PRl的一端相連，形成電壓輸入檢測結構，U2的A/D輸入端口與Ul的輸出端相連；U2的第12腳通過按鍵SI接地;U1的第I腳接電源VCC ；U1的第16腳與電阻R9、電容Cl的一端相連，電阻R9的另一端接電源VCC ；電容Cl的另一端與U2的第20腳接地；U2的第13-15腳分別與編碼芯片U3的第5腳-7腳相連；U2的第18腳連接到編碼芯片U3的第8腳；U2的第19腳與電阻RlO的一端相連。
[0016]進一步地，所述無線編碼發射電路中，三極管Q4的基極通過電阻RlO與U2的輸出端第19腳相連；Q4的發射極連接電源VCC ;編碼芯片U3的第I腳通過電阻與三極管Q4的集電極、U3的第2腳及電容C2、電感L1、電容C5的一端相連；U3的第3腳與電容C2的另一端接地；U3的第4腳通過電阻R12與三極管Q5的基極、電阻R13、晶振Yl的一端相連；三極管Q5的集電極與電容C4、C6的一端、電感L1、電容C5的另一端相連；電容C5的另一端連接天線El ;三極管Q5的發射極與電阻R4、電容C3的一端、電容C4的另一端相連；電阻R14、電容C3、晶振Yl和電阻R13的另一端接地。
[0017]進一步地，在煙霧反射或散射情況下，紅外線發射管D2發射的紅外線照射到線外線接收管Dl上。
[0018]進一步地，所述三極管Ql、Q3和Q4為PNP型三極管，所述三極管Q2和Q5為NPN
型三極管。
[0019]本實用新型具有如下突出的有益效果:
[0020]1、本實用新型采用電池為電路芯片供電，不受市電斷電的影響。單片機芯片U2每隔一段時間從睡眠模式喚醒進入工作狀態，通過I/o 口輸出高電平使煙霧探測電路和溫度探測電路對環境中的煙氣和溫度進行檢測并接收反饋的環境信號。U2通過處理后輸出控制信號到無線編碼發射電路。各模塊電路只有在U2控制下才開始工作，保證了電路的低功耗以及電池的使用壽命，具有電路簡單、低功耗和低成本的有益效果。
[0021]2、無線編碼發射電路模塊采用編碼方式發送無線信號，發射編碼時，按一定的時間間隔和次序改變編碼數值，中央控制系統收到相同次序的編碼才作出處理，能夠有效地抑制環境中315MHz頻率信號的干擾，做到信號傳輸的準確性，防止中央控制系統的誤判斷，大大提高了無線通訊方式的穩定性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型具體實施例1的電路結構框圖。
[0023]圖2是本實用新型具體實施例1的電路原理圖。
[0024]圖3是現有技術中煙溫預警電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細描述:
[0026]具體實施例1:
[0027]參照圖1和圖2，本實施例包括煙霧探測電路1、溫度探測電路2、微控制器電路3、無線編碼發射電路4和電池，電池輸出直流電源VCC ;煙霧探測電路1、溫度探測電路2的開關電源端連接微控制器電路3的控制輸出端，煙霧探測電路I和溫度探測電路2的檢測信號輸出端各連接微控制器電路3的一個信號輸入端，形成微控制器電路3在得到霧探測電路1、溫度探測電路2輸出的探測信號后關斷探測電源及進入低功耗模式；微控制器電路3的信號輸出端連接無線編碼發射電路4的輸入端，無線編碼發射電路4的輸出端通過天線定點發射煙氣和溫度預警編碼信號，實現預警的無線傳輸。
[0028]本實施例中，
[0029]煙霧探測電路1、溫度探測電路2的電源輸入端各設置一開關電源回路，所述開關電源回路的控制輸入端連接微控制電路3的控制信號輸出端。
[0030]由運算放大器U1、單片機芯片U2、編碼芯片U3、電阻R1-R14、電容C1-C6、熱敏電阻PR1、晶振Y1、電感L1、三極管Q1-Q5、紅外接收管D1、紅外發射管D2、按鍵SI和天線El連接構成；紅外發射管Dl、紅外接收管D2、電阻R1-R6、運算放大器Ul和三極管Q1-Q2連接構成煙霧探測電路1，電阻R7-R8、熱敏電阻PRl連接構成溫度探測電路2，單片機芯片U2、按鍵S1、電阻R9和電容Cl連接構成微控制器電路3，編碼芯片U3、電阻R10-R14、晶振Y1、三極管Q4-Q5、電容C2-C6、電感LI連接構成無線編碼發射電路4，無線編碼發射電路4的信號輸出端連接天線El。
[0031]所述煙霧探測電路I中，三極管Q2的基極通過電阻R6與單片機芯片U2的4腳相連、集電極連接電源VCC、發射極接地，構成開關電源回路；在電源VCC與Q2的集電極連接處設置紅外發射管D2，D2負極與三極管Q2的集電極相連、正極連接到電源VCC，構成單片機芯片U2控制煙霧探測電路I工作狀態回路；三極管Q2的發射極接地，三極管Ql的基極通過電阻R5連接到單片機芯片U2的5腳；電阻R4跨接在Ul的負輸入端與輸出端間，Ul的負輸入端通過電阻R3接地；U1的正輸入端通過電阻R2與紅外接收管Dl的負極、電阻Rl的一端相連；三極管Ql的發射極接電源VCC ；Q1的集電極與運算放大器Ul的7腳、電阻Rl的另一端相連；紅外發射管Dl的正極接地；運算放大器Ul的輸出端接U2的5腳。所述溫度探測電路2中，三極管Q3的基極通過電阻R7與U2的I/O端第3腳相連、三極管Q3的發射極連接電源VCC，構成開關電源回路；Q3的集電極通過電阻R8連接U2的A/D輸入端口第2腳及通過熱敏電阻PRl接地，構成單片機芯片U2控制的開關電源通/斷及溫度檢測電路結構。所述微控制器電路3中，U2的A/D輸入端口第2腳與電阻R8、熱敏電阻PRl的一端相連，形成電壓輸入檢測結構，U2的A/D輸入端口與Ul的輸出端相連；U2的第12腳通過按鍵SI接地;U1的第I腳接電源VCC ；U1的第16腳與電阻R9、電容Cl的一端相連，電阻R9的另一端接電源VCC ；電容Cl的另一端與U2的第20腳接地；U2的第13-15腳分別與編碼芯片U3的第5腳-7腳相連；U2的第18腳連接到編碼芯片U3的第8腳；U2的第19腳與電阻RlO的一端相連。所述無線編碼發射電路4中，三極管Q4的基極通過電阻RlO與U2的輸出端第19腳相連；Q4的發射極連接電源VCC ;編碼芯片U3的第I腳通過電阻與三極管Q4的集電極、U3的第2腳及電容C2、電感L1、電容C5的一端相連；U3的第3腳與電容C2的另一端接地;U3的第4腳通過電阻R12與三極管Q5的基極、電阻R13、晶振Yl的一端相連；三極管Q5的集電極與電容C4、C6的一端、電感L1、電容C5的另一端相連；電容C5的另一端連接天線El ;三極管Q5的發射極與電阻R4、電容C3的一端、電容C4的另一端相連；電阻R14、電容C3、晶振Yl和電阻R13的另一端接地。
[0032]在煙霧反射或散射情況下，紅外線發射管D2發射的紅外線照射到線外線接收管Dl上。所述三極管Q1、Q3和Q4為PNP型三極管，所述三極管Q2和Q5為NPN型三極管。電池由蓄電池可干電池組構成。
[0033]本實施例的工作原理:
[0034]參照圖1，電源上電時，按下按鍵SI，單片機芯片U2發送編碼信號實現對碼功能。電路工作時，U2的第5腳輸出低電平，三極管Ql導通，提供紅外線接收管Dl和運算放大器Ul電源。然后U2的第4腳輸出高電平，三極管Q2導通，紅外發射管D2發射紅外線。無煙霧時，紅外線光源不能直射到紅外線接收管Dl上，而發生火災時，有煙霧進入探測器，紅外線通過煙霧粒子的反射或散射到達紅外線接收管Dl上，此時的信號經過運算放大芯片Ul放大后，由U2的第6腳經過AD轉換檢測信號的電壓值。當電壓信號超過某一定值時，表示有煙霧，U2的第5腳輸出高電平、第4腳輸出低電平，關斷紅外接收管Dl、紅外發射管D2和運放算放大芯片Ul的電源VCC，電路處于低功耗工作狀態。U2的第3腳輸出低電平，三極管Q3導通，通過U2的第2腳AD轉換測量此時環境的溫度值。U2處理完成后，其第3腳輸出高電平。當檢測到有煙霧而且溫度達到某一閥值時，開啟無線編碼發射功能，否則，U2進入睡眠模式。當達到某一時間間隔后，控制器自動喚醒，重復剛才的動作，實現低功耗要求。
[0035]當有煙霧和環境溫度高時，開啟無線編碼發射功能，單片機芯片U2的第13、14、15、18腳控制編碼的數值，當U2的第19腳輸出低電平時，三極管Q4導通后，編碼芯片U3的第4腳發出編碼，在晶振Yl的載波上通過天線El發射出去，中央控制系統接收到編碼后，作出相應的處理措施。為了提高抗干擾的能了，發射編碼時，按一定的時間間隔，按一定的次序改變編碼數值，中央控制系統收到一定次序的編碼才作出處理，這樣可以有效地抑制環境中315MHz頻率信號的干擾。控制器U2按一定的時間發射特定的編碼，告知預警電路正在正常運行。無線編碼發射完成后，關斷電源，控制器U2進入睡眠模式。
[0036]以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的范圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:包括煙霧探測電路(I)、溫度探測電路(2)、微控制器電路(3)、無線編碼發射電路(4)和電池，電池輸出直流電源VCC;煙霧探測電路(I)、溫度探測電路(2)的開關電源端連接微控制器電路(3)的控制輸出端，煙霧探測電路(I)和溫度探測電路(2)的檢測信號輸出端各連接微控制器電路(3)的一個信號輸入端，形成微控制器電路(3)在得到霧探測電路(I)、溫度探測電路(2)輸出的探測信號后關斷探測電源及進入低功耗模式；微控制器電路(3)的信號輸出端連接無線編碼發射電路(4)的輸入端，無線編碼發射電路(4)的輸出端通過天線定點發射煙氣和溫度預警編碼信號，實現預警的無線傳輸。
2.根據權利要求1所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:煙霧探測電路(I)、溫度探測電路(2)的電源輸入端各設置一開關電源回路，所述開關電源回路的控制輸入端連接微控制電路(3)的控制信號輸出端。
3.根據權利要求2所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:由運算放大器U1、單片機芯片U2、編碼芯片U3、電阻R1-R14、電容C1-C6、熱敏電阻PR1、晶振Y1、電感L1、三極管Q1-Q5、紅外接收管D1、紅外發射管D2、按鍵SI和天線El連接構成；紅外發射管Dl、紅外接收管D2、電阻R1-R6、運算放大器Ul和三極管Q1-Q2連接構成煙霧探測電路(I)，電阻R7-R8、熱敏電阻PRl連接構成溫度探測電路(2 )，單片機芯片U2、按鍵S1、電阻R9和電容Cl連接構成微控制器電路(3)，編碼芯片U3、電阻R10-R14、晶振Y1、三極管Q4-Q5、電容C2-C6、電感LI連接構成無線編碼發射電路(4)，無線編碼發射電路(4)的信號輸出端連接天線El。
4.根據權利要求3所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:所述煙霧探測電路(I)中，三極管Q2的基極通過電阻R6與單片機芯片U2的4腳相連、集電極連接電源VCC、發射極接 地，構成開關電源回路；在電源VCC與Q2的集電極連接處設置紅外發射管D2，D2負極與三極管Q2的集電極相連、正極連接到電源VCC，構成單片機芯片U2控制煙霧探測電路(I)工作狀態回路；三極管Q2的發射極接地，三極管Ql的基極通過電阻R5連接到單片機芯片U2的5腳；電阻R4跨接在Ul的負輸入端與輸出端間，Ul的負輸入端通過電阻R3接地；U1的正輸入端通過電阻R2與紅外接收管Dl的負極、電阻Rl的一端相連；三極管Ql的發射極接電源VCC5Ql的集電極與運算放大器Ul的7腳、電阻Rl的另一端相連；紅外發射管Dl的正極接地；運算放大器Ul的輸出端接U2的5腳。
5.根據權利要求3所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:所述溫度探測電路(2)中，三極管Q3的基極通過電阻R7與U2的I/O端第3腳相連、三極管Q3的發射極連接電源VCC，構成開關電源回路；Q3的集電極通過電阻R8連接U2的A/D輸入端口第2腳及通過熱敏電阻PRl接地，構成單片機芯片U2控制的開關電源通/斷及溫度檢測電路結構。
6.根據權利要求3所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:所述微控制器電路(3)中，U2的A/D輸入端口第2腳與電阻R8、熱敏電阻PRl的一端相連，形成電壓輸入檢測結構，U2的A/D輸入端口與Ul的輸出端相連；U2的第12腳通過按鍵SI接地；Ul的第I腳接電源VCC ；U1的第16腳與電阻R9、電容Cl的一端相連，電阻R9的另一端接電源VCC ；電容Cl的另一端與U2的第20腳接地；U2的第13-15腳分別與編碼芯片U3的第5腳-7腳相連；U2的第18腳連接到編碼芯片U3的第8腳；U2的第19腳與電阻RlO的一端相連。
7.根據權利要求3所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:所述無線編碼發射電路(4)中，三極管Q4的基極通過電阻RlO與U2的輸出端第19腳相連；Q4的發射極連接電源VCC ;編碼芯片U3的第I腳通過電阻與三極管Q4的集電極、U3的第2腳及電容C2、電感L1、電容C5的一端相連；U3的第3腳與電容C2的另一端接地；U3的第4腳通過電阻R12與三極管Q5的基極、電阻R13、晶振Yl的一端相連；三極管Q5的集電極與電容C4、C6的一端、電感L1、電容C5的另一端相連；電容C5的另一端連接天線El ;三極管Q5的發射極與電阻R4、電容C3的一端、電容C4的另一端相連；電阻R14、電容C3、晶振Yl和電阻R13的另一端接地。
8.根據權利要求3-7任一權利要求所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:在煙霧反射或散射情況下，紅外線發射管D2發射的紅外線照射到線外線接收管Dl上。
9.根據權利要求3-7任一權利要求所述的一種無線低功耗煙氣和溫度預警電路，其特征在于:所述三極管Ql、Q3和Q4為PNP型三極管，所述三極管Q2和Q5為NPN型三極管；電池由蓄電池可干電 池組構成。
【文檔編號】G08B17/06GK203812357SQ201420115526
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】廖中原, 譚偉澎 申請人:廣東瑞德智能科技股份有限公司