一、摘要

火災(zāi)作為一種人為災(zāi)害，是指火源失去控制而蔓延發(fā)展給人民生命財(cái)產(chǎn)造成損失的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象，會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此對火災(zāi)的檢測和預(yù)防意義重大。本設(shè)計(jì)以簡單實(shí)用為原則，以LM324為核心，

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)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(yùn)放ua741制作傳感器恒流源和差分放大器，用運(yùn)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(yùn)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(yùn)放的特性，可控性好，效率高，但較之方案二電路更為復(fù)雜。而LM324系列是低成本的四路運(yùn)算放大器，具有真正的差分輸入，與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)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(dá)32 V的電源電壓。在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件下，方案二能充分利用該多路運(yùn)放，實(shí)現(xiàn)要求，并且電路簡單，功耗更小，便于實(shí)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(gè)二極管溫度傳感器電路相同，在安裝時(shí)，一個(gè)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(gè)作為溫度感受器（傳感器1）放在金屬材料上。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，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(shí)的導(dǎo)通電壓約為0.7V（實(shí)際測量得0.56V）。流過二極管的正向電流固定時(shí)，溫度每上升1度，正向電壓下降大約2mV。由運(yùn)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(shí)

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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(gè)典型的差分放大電路，

，當(dāng)溫差為50℃時(shí),

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,設(shè)計(jì)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(yīng)。

由運(yùn)放的開環(huán)放大性質(zhì)，當(dāng)

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，

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，由于不是理想運(yùn)放，實(shí)測

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。U2為參考電壓，由2.2中分析，如果50℃為報(bào)警門限，參考電壓應(yīng)為2V�？紤]到實(shí)際應(yīng)用時(shí)報(bào)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(fù)的參考電壓，以檢驗(yàn)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(shí)反向電流（20~100mA）決定。

2.4聲光報(bào)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(shí),hFE =100 ,VBE=0.7V,固IB=500uA,

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,此時(shí)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(yīng)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(gè)電阻R5與傳感器1( D1)并聯(lián)，便可以模擬火災(zāi)。可以看到當(dāng)S1閉合后(模擬發(fā)生火災(zāi))探針8電壓為465mV,符合實(shí)際。流過LED電流為19.1mA,流過蜂鳴器的電流為47.1mA,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

五、總結(jié)

本設(shè)計(jì)調(diào)試順利，實(shí)際測試中由于報(bào)警溫度可控，反應(yīng)靈敏，工作穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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