发布时间 : 星期六 文章基于单片机的火灾报警系统设计 - 图文更新完毕开始阅读
西安工程大学本科毕业设计（论文）
3.6.2 MQ-2型烟雾传感器的工作原理
半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。按敏感机理分类，可分为电阻型和非电阻型。半导体气敏元件也有N型和P型之分。N型在检测时阻值随烟雾浓度的增大而减小；P型阻值随烟雾浓度的增大而增大。
本设计中采用的MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200~300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，就会引起表而电导率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息。
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图3-12 烟雾传感器原理图
传感器在感烟时，当监测电离室遇到可燃烟雾时，原来吸附的氧脱附，而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面；氧脱附放出电子，烟雾以正离子状态吸附也要放出电子，从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加，电阻值下降[8]。而当空气中没有烟雾时，二氧化锡半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。
3.7 火焰传感器模块介绍
火焰传感器是专门用来检测火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非
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常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。 3.7.1火焰传感器用途
各种火焰、火源探测。 3.7.2火焰传感器模块特
1.可以检测火焰或者波长在760纳米～1100纳米范围内的光源，打火机测试火焰2.距离为80cm，对火焰越大，测试距离越远；
3.探测角度60度左右，对火焰光谱特别灵敏； 4.灵敏度可调；
5.比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA； 6.配电位器调节灵敏度； 7.工作电压3.3V-5V；
8.输出形式 ：数字开关量输出（0和1）； 9.使用宽电压LM393比较器； 3.7.3火焰传感器模块使用
1.火焰传感器对火焰最敏感，对普通光也是有反应的，一般用做火焰报警等用途；
2.小板输出接口可以与单片机IO口直接相连；
3.传感器与火焰要保持一定距离，以免高温损坏传感器。
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图3-13火焰传感器原理图
火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线发射管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到单片机，单片机根据信号的变化做出相应的程序处理。 3.6.3 MQ-2型传感器的特性
a、MQ-2型传感器的主要特点 MQ-2型传感器主要有三个特点：
（1）对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更为敏感。
（2）具有良好的重复性和长期的稳定性。初始稳定,响应时间短，长时间工作性能好。
（3）具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息，例如酒精和烟雾等。 b、MQ-2型传感器的基本特性
MQ-2型传感器的基本特性包括灵敏度特性、初期稳定特性、加热特性。 （1）灵敏度特性：烟雾传感器在最佳工作条件下，接触同一种烟雾，其电阻值RS随气体浓度变化的特性称之为灵敏度特性，用K表示。K=RS / R0 (2-1)式中，R0为烟雾传感器洁净空气条件下的电阻值[9]，RS为烟雾传感器在一定浓度的检测烟雾中的电阻值 。
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（2）初期稳定特性：半导体烟雾传感器在不通电状态存放一段时间后，再通电时，器件并不能立即投入正常工作。这是因为烟雾传感器中的二氧化锡在不通电的状态下会吸附空气中的水蒸气，当再次通电时需要预热几分钟使水蒸气蒸发后，气敏电阻才能正常工作。再通电工作时气敏电阻值达到稳定时所需要的时间，定义为初期稳定时间。一般情况下，不通电时间越长，初期稳定时间也越长，当不通电存放时间达到15天左右时，初期稳定时间一般需要5分钟左右。
（3）加热特性：半导体烟雾传感器一般要在较高的温度(200~450°C)下工作，所以需要对其加热。由于传感器一般工作在易燃易爆环境下，若加热丝直接与电源相接，当加热丝局部短路造成器件过热或放电时，可能引发事故。所以必须使用传感器生产厂家推荐的加热电压，使其工作在较安全的范围内。MQ-2型烟雾传感器加热电压为5±0.2V。当加热丝断路时，由于热惰性缘故，烟雾传感器的气敏特性并不立即消失，此时检测必出现较大的误差。为避免出现这种情况，并及时发现气敏元件的故障，需要设计加热丝故障诊断报警电路。 c、MQ-2型传感器的特性参数
（1）回路电压：(Vc) 5～24V （2）取样电阻：(RL) 0.1～20K （3）加热电压：(VH)5±0.2V （4）加热功率：(P)约750mW
（5）灵敏度：以甲烷为例R0(air)/RS (0.1%CH4)＞5 （6）响应时间：Tres＜10秒 （7）恢复时间：Trec＜30秒
3.8电源稳压模块设计
3.8.1 5V电源稳压
为了得到输出稳定的直流电压，经电源适配器输出的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要。
本设计选用固定式三端稳压器。选用LM7805三端正电源稳压电路，输出稳定+5v电压。它有一系列固定的电压输出，应用非常的广泛。每种类型由于内部
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