一、摘要

火災作為一種人為災害，是指火源失去控制而蔓延發展給人民生命財產造成損失的一種災害性燃燒現象，會造成一定的經濟損失和人員傷亡，因此對火災的檢測和預防意義重大。本設計以簡單實用為原則，以LM324為核心，

關鍵詞：火災報警 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，用單路運放ua741制作傳感器恒流源和差分放大器，用運放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放的特性，可控性好，效率高，但較之方案二電路更為復雜。而LM324系列是低成本的四路運算放大器，具有真正的差分輸入，與標準運算放大器類型相比優勢明顯。該四路放大器可以工作于低至3.0 V高達32 V的電源電壓。在實驗室現有的條件下，方案二能充分利用該多路運放，實現要求，并且電路簡單，功耗更小，便于實現，所以決定采用方案二。

三、電路原理

1.原理框圖及分析

兩個二極管溫度傳感器電路相同，在安裝時，一個二級管作為參考穩度傳感器（傳感器2）放在絕熱環境，如空氣，水泥中；另一個作為溫度感受器（傳感器1）放在金屬材料上。當火災發生時，傳感器1升溫較快，

2.單元電路及參數選擇

2.1二極管溫度傳感器

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常溫下，1N4148硅二極管正向導通時的導通電壓約為0.7V（實際測量得0.56V）。流過二極管的正向電流固定時，溫度每上升1度，正向電壓下降大約2mV。由運放的特性，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導通電流范圍，取

，此時

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為

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。

2.2差分放大電路

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這是一個典型的差分放大電路，

，當溫差為50℃時,

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,設計差分放大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。

由運放的開環放大性質，當

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，

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，由于不是理想運放，實測

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。U2為參考電壓，由2.2中分析，如果50℃為報警門限，參考電壓應為2V。考慮到實際應用時報警門限溫度可調，固選取10KΩ的電位器調節U2,而且電位兩端接

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，便可以提供負的參考電壓，以檢驗參考溫度傳感器2。穩壓二極管1N4733穩壓值為5.1V，正向導通壓降為0.8V，所以

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.R的值由后級電路和穩壓二極管穩壓時反向電流（20~100mA）決定。

2.4聲光報警電路

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,hFE =100 ,VBE=0.7V,固IB=500uA,

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,此時該級電路輸入電流

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，所以在2.3的穩壓電路中，限流電阻的電流

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，電阻R應滿足

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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，用一個電阻R5與傳感器1( D1)并聯，便可以模擬火災。可以看到當S1閉合后(模擬發生火災)探針8電壓為465mV,符合實際。流過LED電流為19.1mA,流過蜂鳴器的電流為47.1mA,達到了設計要求。

五、總結

本設計調試順利，實際測試中由于報警溫度可控，反應靈敏，工作穩定，達到了預期設計目標。

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