簡單的火災報警電路

火災報警電路是一種簡單的電路，用于檢測火災并啟動警報器或蜂鳴器。火災報警電路是非常重要的設備，可及時發(fā)現火情并防止人員或財產受到任何損害。

火災報警電路和煙霧傳感器是安全系統的一部分，有助于檢測或防止損害。在商業(yè)建筑如辦公室、電影院、商場和其他公共場所安裝火災報警系統和煙霧傳感器是強制性的。

有許多昂貴而復雜的獨立式火災報警電路，但我們使用熱敏電阻、LM358、鍺二極管、LM341和NE555等常見元件設計了五個非常簡單的火災報警電路。

在下面的章節(jié)中，我們將看到所有這些電路、它們的電路圖、每個電路所需的元件以及各個電路的工作原理。

概述

電路 1 簡單火災報警電路    

這是一個非常簡單的報警電路，使用熱敏電阻、LM358 運算放大器和蜂鳴器。

電路圖

這個簡單的火災報警項目的電路圖如下圖所示。

所需元件

1 x 10 K熱敏電阻

1 x LM358 運算放大器（運放）

1 x 4.7 KΩ 電阻器（1/4 瓦）

1 x 10 KΩ 電位器

1 x 小型蜂鳴器（5V 蜂鳴器）

連接線

迷你面包板

5V 電源

元件描述

10K 熱敏電阻

熱敏電阻是溫度相關電阻器，即熱敏電阻的電阻值隨環(huán)境溫度而變化。熱敏電阻有兩種類型： PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻。PTC代表正溫度系數，NTC代表負溫度系數。在PTC熱敏電阻中，電阻與溫度成正比，而在NTC熱敏電阻中，電阻與溫度成反比。

在本項目中，我們使用了一個10 KΩ的NTC熱敏電阻。在250℃時，10 KΩ熱敏電阻的電阻為10 KΩ。下圖顯示了本項目中使用的10K熱敏電阻。

LM358 運算放大器

LM358是一款雙運算放大器（運放）集成電路。典型運算放大器的所有功能模式均可通過LM358集成電路實現。在本項目中，我們將在比較器模式下使用LM358運算放大器，比較反相和非反相端的輸入信號并產生相應的輸出。

電路設計

帶警笛聲的火災報警電路的設計非常簡單。首先，將10 KΩ電位器連接到LM358運算放大器的反相端。電位器的一端連接至+5V，另一端連接至接地，刮片端連接至運算放大器的引腳2。

現在，我們將使用 10 K 熱敏電阻和 10 KΩ 電阻器制作一個電位分壓器。該電位分壓器的輸出端（即結點）連接至 LM358 運算放大器的非反相輸入端。

在本項目中，我們選擇了一個 5V 的小型蜂鳴器來發(fā)出警報聲或警笛聲。因此，將LM358運算放大器的輸出直接連接到5V蜂鳴器。

LM358集成電路的引腳8和4，即V+和GND，分別連接到+5V和GND。

簡單火災報警電路的工作原理

現在我們來看看簡單火災報警電路的工作原理。首先要知道的是，檢測火災的主要元件是10 K熱敏電阻。正如我們在元件說明中提到的，這里使用的10 K熱敏電阻是NTC型熱敏電阻。如果溫度升高，熱敏電阻的阻值就會減小。

如果發(fā)生火災，溫度會升高。溫度升高將減小10 K熱敏電阻的阻值。隨著電阻的減小，分壓器的輸出將增加。由于分壓器的輸出被送到 LM358 運算放大器的非反相輸入端，其值將大于反相輸入端。因此，運算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖剑瑥亩せ罘澍Q器。

電路 2 使用熱敏電阻的簡單火災報警電路

火災報警電路的組成

熱敏電阻

可變電阻(POT)

 二極管

電容器

電阻器

BC547晶體管

揚聲器

電路工作

電路由一個10k歐姆熱敏電阻組成。這是一個NTC熱敏電阻，其電阻隨溫度升高而減小。

在室溫下，其電阻為10k歐姆。

另一個電阻與熱敏電阻相連，形成分壓電路，并通過二極管與晶體管相連。

只有當晶體管接地時，蜂鳴器才打開。隨著溫度的升高，蜂鳴器的聲音也會增大。

電路3 帶警笛聲的火災報警器

當家中發(fā)生火災事故時，該電路會發(fā)出警報聲。您可能早先見過火災報警器，但它與蜂鳴器完全不同，因為它產生的是警笛聲，而不是蜂鳴器，而且它使用基本元件來產生警笛聲。

我們知道有許多集成電路可以用來產生警笛聲，但我們更傾向于使用電阻、電容和晶體管等基本電子元件來產生警笛聲，這樣您就可以清楚地了解其內部工作原理，而且這對您將非常有用，因為您可以通過分析它獲得更多知識，而不是簡單地使用預先設計好的集成電路。

電路圖

所需元件

1 x 10K 熱敏電阻

2 x BC547 NPN晶體管

1 x BC107 NPN晶體管

1 x 2N2222 NPN晶體管

1 x 2N2907 PNP 晶體管

3 x 4.7KΩ 電阻器 (1/4 瓦)

1 x 470KΩ 電阻器 (1/4 瓦)

1 x 56KΩ 電阻器（1/4 瓦）

1 x 47KΩ 電阻器（1/4 瓦）

1 x 39KΩ 電阻器（1/4 瓦）

1 x 22KΩ 電阻器（1/4 瓦）

1 x 1KΩ 電阻器（1/4 瓦）

1 x 470Ω 電阻器（1/4 瓦）

1 x 120Ω 電阻器（1/4 瓦）

1 x 10KΩ 電位器

1 x 22μF 電容器（極化）

1 x 470nF (0.47μF) 陶瓷電容器

1 x 蜂鳴器

工作原理

該電路使用熱敏電阻來感測溫度。當它感應到環(huán)境溫度上升超過給定閾值時，就會發(fā)出信號。電路檢測火災的溫度可通過VR1上的電位器調節(jié)。

當溫度升高超過設定值時，電位器產生一個高電壓。該電壓在共射極模式下輸出至BC547晶體管。這是一個NPN通用晶體管。當基極輸入高電平時，晶體管導通。當晶體管導通時，其集電極電壓會隨著集電極至發(fā)射極電壓的降低而變低。第一個晶體管的集電極輸出電壓給基極，作為第二個BC 547 NPN晶體管的輸入。該晶體管也處于共發(fā)射極模式，當達到溫度閾值時，輸入為低電平，集電極的輸出將升高。在這種狀態(tài)下，它將接通下一個晶體管，即 BC107。該晶體管現在將作為警報器電路的開關。該晶體管能夠承受比BC547更大的功率，并為此配備了散熱器。

當BC107晶體管導通時，它允許電流從電源通過集電極到地，從而起到電子控制開關的作用。當電流通過時，作為電路負載的警報器電路被接通。這時，您可以通過蜂鳴器聽到警笛聲。電路中使用的電容器是產生警笛聲的主要元件。產生警笛效果的原理是制作一個具有包絡線的振蕩器，該包絡線周期性地增加和減少，從而產生警笛效果。

電路4 使用LM741的火災報警電路

這是另一個關于火災報警的小項目。當家庭或辦公室發(fā)生火災事故時，它將檢測到火情并發(fā)出警報。

熱敏電阻是檢測火災的主要元件，由于火災產生的熱量使室溫發(fā)生突然變化。熱敏電阻將檢測到熱量并將信息發(fā)送給LM741運算放大器。運算放大器將使NE555產生脈沖，并使蜂鳴器發(fā)出蜂鳴。

LM741：LM741是一個運算放大器，根據輸入電壓的不同而工作。LM741具有以下特點：高電流驅動、電壓增益、噪聲放大，并提供低輸出阻抗。LM741還可用作短路保護。

使用LM741的火災報警電路圖

電路工作原理

電路原理與第一個電路類似，即熱敏電阻用于感測溫度的升高。但它僅在固定溫度后升高。

在這里，運算放大器充當非反相比較器，即只有當Vin（引腳2的電壓）< VRef（引腳3的電壓）時，Vout才為正。

無火時，比較器引腳2的電壓大于引腳3的電壓。

無火時，熱敏電阻的電阻為10k。因此10K和4.7K構成分壓電路。

引腳2的電壓用公式計算。V= (100*12) / (100+4.7) =11.4

3腳電壓=50*12/100=6v（電位器的可變引腳為總電阻的50%）。

當有火時，熱敏電阻的溫度升高，電阻減小。因此2腳電壓開始下降。

因此Vout為正，即等于Vcc。

這里選擇的參考電壓為6V，只有當輸入電壓低于6V時，火警才會啟動。

電路5 使用鍺二極管的火災報警電路

這是一個使用鍺二極管和555定時器的簡單火災報警電路。在這個電路中，鍺二極管在探測火災中起著非常重要的作用。該電路非常容易構建，具有成本效益和可實施性。

使用鍺二極管的火災報警電路框圖

這是一個簡單的火災報警電路，成本不到100盧比。電路中的關鍵元件是DR25（鍺二極管），其電阻隨溫度升高而降低。鍺二極管在70度時開始導通。因此，我們可以使用鍺二極管作為熱傳感器。當溫度超過70度時，鍺二極管將導通并通過晶體管觸發(fā)NE555定時器。NE555被配置為可控多諧器，當鍺二極管導通時，蜂鳴器報警。這樣我們就可以根據警報發(fā)出警報并采取行動。

使用鍺二極管的火災報警電路圖

電路工作原理

DR25鍺二極管是熱傳感器，當溫度升高到一定程度時會導通。DR25在電路中反向偏置。只有當室溫超過70度時，它才會導通。

DR25連接到反向偏置的晶體管，該晶體管具有高反向電阻（大于10K歐姆），不會使晶體管關斷，該晶體管連接到555定時器的復位引腳。當晶體管關閉時，555定時器的復位引腳將接地。在這里，555定時器被配置為可控多諧器。

當室溫超過70攝氏度時，DR25二極管的電阻下降到1k歐姆，這將使晶體管關閉，并使復位引腳變?yōu)楦唠娖健＿@將在引腳3產生輸出，并通過報警器發(fā)出聲音。

我們可以使用3個或更多反向偏置的二極管并聯，并放置在不同的房間。如果發(fā)生火災事故，它會感知并發(fā)出警報。

注意事項

如果沒有DR25鍺二極管，也可以使用AC128、AC188或2N360鍺晶體管。使用基極和發(fā)射極結代替陰極和陽極。

二極管必須反向偏置連接到電路中。

應用

火災報警電路在家庭、辦公室、學校、實驗室等場所非常有用，可檢測和預防任何火災造成的災難。

火災報警系統既可作為獨立設備使用，也可與煙霧探測、入侵警報、運動探測等其他安全功能一起成為復雜的家庭安全系統的一部分。