智能红外光探测器设计与实现

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1、万方数据第6期2003年11月CHINAMEASUREMENTTECHNOLOGY中国测试技术No．6Nov．2003智能红外光探测器设计与实现王忠任瑞玲(四川大学电气信息学院通信工程系，成都610065)摘妻给出一种FIC单片机为核心的智能红外光束感烟探测器的设计。采用PICIOCTII芯片嵌人探测器中作为控制芯片，完成对烟雾信号的探测采样和环境温度的检测。并利用模糊推理的滤波算法对检测数据进行分析处理．具有较好的环境适应性和可靠性。介绍了该探测器的硬件电路构成、系统软件设计及其实际应用情况。试验测试结果表明该智能红外探测器具有很好的探

2、测烟雾的能力，作用距离50一100米。关键词PIc单片机模糊滤波智能红外光束感烟器7N7辟fDesifpnandimplementationofinteHigentinfrareddetectorAbstract：ThedemgnofintelligentinfraredbeamsmokedetectorbasedonPIEMCUidpresented．PICl7C711isembeddedinordertocontrolitsfunction．心erfinishingdetectionofsmokesignalandenvironmen

3、ttemperature．afuzzyfilteralgorithmisofferedfor苗gIlalprocess，whichmadethedetectorhavehiglladaptationandreliabilitytoenvironment．ThedesignsofhⅢ'dwareelectroniccircuitandsoftwareprocedureforthedetectoraregiven．Theresultofexperimentshowsitsfinepedonnancefordetectingsl,noke。￡l

4、le∽60ndistanceisabout6—10m．Keywords：PICMCU；fuzzyfilter；intelligentinfraredbeamsmokedetectorl前言一种基于MICROCHIP的HCl6C71l芯片的编码型的、主动式智能线型红外光束感烟探测器，该探测器的接收器通过对发射器发出的红外光的强度进行监测，传感器将获得的信号传到主控单元中，由系统主机对所获取的数据进行分析判断。这种探测器通过连续不断的测量、监测监控环境范围里的烟雾参数和环境条件，主机通过对采样数据进行处理来判断火灾及报警。它还具有对外界环境参

5、数变化的自动补偿功能，因此它受环境的影响不大。它属于一种实用新型火灾感烟探测设备，主要完成对高举架、大空间的场所等在火灾形成前有烟雾出现的场所进行火灾探测和报警，最远探测距离可以达到100米，而且探测最大宽度为14米，所以探测范围比传统的感烟探测器要大得多。探测器嵌入单片计算机，具有对探测环境的监测能力和自适应能力，通过在探测器内部固化的采用相应的滤波算法的运算程序，可以自动完成对外界环境参数变化作者简介：王忠(1964一)，男，副教授．1998年获电子科技大学通信与电子系统工学博士学位，现在四川大学电气信息学院通信工程系从事教学和科研，

6、主要研究方向有：GPS理论及应用，移动电话定位，混沌扩频多址通信技术，移动通信差错控制编码技术，高速数字信号处理，第四代移动通信关键技术，嵌入式系统开发和网络通信等。的补偿、火警、故障的判断，极大降低了探测器与控制器之间的信息传输量，提高了整个系统探测火灾的实时性、准确性。2电路工作原理红外光束感烟探测器的电路原理框图如图I所示。图1红外光束感烟探测器工作原理框发射器的光源电路工作于脉冲状态。脉冲的重复频率范围一般为1-50kHz。在此频率范围内，一般的低频光干扰信号可以受到有效的抑制。为了降低电源功耗，可选择间歇工作方式和增大占空比，脉

7、冲间隔可在万方数据秒数量级，单个脉冲为2x10-6-2x10—5s。这样发射器可工作在很高的瞬时功率状态，用小功率发射器件可工作在几十米以上的距离。接收器的光敏器件一般选用硅光敏二极管，其优点是线性好，响应速度快。由于发射宽度很窄，放大电路的频响较高，一般在100-500kHz之间。放大电路的任务是对光脉冲信号进行线性放大和整形。整形的目的是使单位幅值得脉冲对整个积分值的贡献恒定。这样，进行积分时，积分值就唯一地正比于脉冲幅值。积分电路时间常数应该选择得既除了脉冲的高频分量，又保留了它的直流或方值量，即它的输出量与烟雾的浓度变化是同步的。

8、积分器的信号被送到烟值基准电路、烟值比较电路和故障提取电路。烟值基准电路的时间常数很大，一般为103s以上。因此它可以代表保护空间无烟雾时的正常状态。烟值基准电路的输出可以根据灵敏度的需要进行