光電煙霧探測器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種光電煙霧探測器，其信號處理單元根據(jù)從校準控制單元接收的第一或第二增益值進行放大，所述光電煙霧探測器還包括長期漂移監(jiān)測單元，所述長期漂移監(jiān)測單元對光電煙霧探測單元輸出的信號的長期漂移進行監(jiān)測，并輸出監(jiān)測信息給所述校準控制單元，所述校準控制單元根據(jù)所述監(jiān)測信息對所述第一增益值進行補償后發(fā)送到所述信號處理單元。本實用新型的光電煙霧探測器，可以消除探測器的快速漂移和長期漂移的影響，并且其電路結構簡單易實現(xiàn)。
【專利說明】光電煙霧探測器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光電型的煙霧探測器。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中光電煙霧探測器的結構如圖1所示，包括光電煙霧探測單元100、信號處理單元300、信號檢測單元400以及校準控制單元500，通常還包括發(fā)光管驅動單元200、報警提示控制單元600以及時序控制單元700。
[0003]光電煙霧探測單元100包括設置在光電煙霧探測腔內的發(fā)光管101和光電接收管102。光電煙霧探測腔為起到遮塵避光保護作用的腔體。光電接收管102用來接收發(fā)光管101發(fā)出的光信號并將其轉換為電信號。
[0004]信號處理單元300包括積分器302、放大器303和偏置電路301，用來對光電接收管102輸出的電信號進行積分和放大。積分器302可以是積分器、跨阻放大器、電容或者電阻。
[0005]信號檢測單元400包括DAC 401和比較器402，DAC 401將校準控制單元500的預設值存儲器502中存儲的預設值轉換為模擬預設值，從而可以得到模擬閾值，比較器402將該模擬閾值與信號處理單元300輸出的模擬信號進行比較。
[0006]校準控制單元500還包括控制器501，用于對放大器303進行校準和控制。
[0007]對于散射式光電煙霧探測腔，發(fā)光管101發(fā)出的光不會直接照射到光電接收管102。當有煙霧時，由煙霧顆粒散射的光才會入射到光電接收管102。信號處理單元300對輸入的電信號進行放大后，經(jīng)信號檢測單元400與校準控制單元500預先存儲的閾值進行比較。如果光信號高于閾值，則由報警提示控制單元600發(fā)出聲音、可見光等提示報警信號。
[0008]對于直射式光電煙霧探測腔，煙霧顆粒會減弱光電接收管102的入射光。信號處理單元300對輸入的電信號進行放大后，經(jīng)信號檢測單元400與校準控制單元500預先存儲的閾值進行比較。如果光信號低于閾值，則由報警提示控制單元600發(fā)出聲音、可見光等提示報警信號。
[0009]光電煙霧探測腔中設置的光電部件對周圍環(huán)境因素非常敏感，比如溫度、光照以及空氣中的塵粒等。同時，光電部件還存在因長期使用而產(chǎn)生退化的問題。這些環(huán)境因素和使用因素最終表現(xiàn)為光電接收管102的輸出信號的漂移，使得探測的結果不準確，甚至引起誤觸發(fā)。因此，需要對這些環(huán)境因素和使用因素引起的漂移進行監(jiān)測，并對信號的漂移進行相應的補償。
實用新型內容
[0010]為了對現(xiàn)有光電煙霧探測器的信號漂移進行監(jiān)測和補償，本實用新型提供了一種光電煙霧探測器，包括光電煙霧探測單元、信號處理單元、信號檢測單元以及校準控制單元，所述光電煙霧探測單元根據(jù)空氣中的煙霧情況發(fā)出光信號并轉換為電信號，所述信號處理單元接收該電信號并進行放大，所述信號檢測單元對所述信號處理單元輸出的信號進行檢測，所述信號處理單元根據(jù)從所述校準控制單元接收的第一或第二增益值進行所述放大，所述光電煙霧探測器還包括長期漂移監(jiān)測單元，所述長期漂移監(jiān)測單元對所述光電煙霧探測單元輸出的光信號的長期漂移進行監(jiān)測，并輸出監(jiān)測信息給所述校準控制單元，所述校準控制單元根據(jù)所述監(jiān)測信息對所述第一增益值進行補償后發(fā)送到所述信號處理單
J Li ο
[0011 ] 進一步地，所述長期漂移監(jiān)測單元包括低通濾波器和比較器，其中，所述低通濾波器配置為對所述信號檢測單元輸出的檢測信號進行低通濾波以得到信號包絡值，并將所述信號包絡值傳輸給所述比較器；所述比較器配置為將所述信號包絡值與所述校準控制單元中存儲的漂移標準值進行比較，并將比較結果作為所述監(jiān)測信息輸出給所述校準控制單
J Li ο
[0012]進一步地，所述長期漂移監(jiān)測單元還包括數(shù)據(jù)選通開關，配置為當執(zhí)行長期漂移校準過程時所述數(shù)據(jù)選通開關接通以旁路所述低通濾波器，當執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程時所述數(shù)據(jù)選通開關斷開以使得所述低通濾波器不被旁路。
[0013]進一步地，所述校準控制單元包括算法控制器，所述算法控制器配置為根據(jù)接收到的所述監(jiān)測信息對所述第一增益值進行補償，如果比較結果為所述信號包絡值大于所述漂移標準值則將所述第一增益值增加第一預定量，否則將所述第一增益值減少第二預定量。
[0014]進一步地，所述校準控制單元還包括:存儲所述第一增益值的第一增益存儲器和存儲所述第二增益值的第二增益存儲器，所述第一和第二增益存儲器均為非易失性存儲器；數(shù)據(jù)選擇開關，其連接為擇一地將所述第一或第二增益值輸出至所述信號處理單元，所述數(shù)據(jù)選擇開關配置為當執(zhí)行煙霧探測過程時輸出所述第一增益值，當執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程和長期漂移校準過程時輸出所述第二增益值。
[0015]進一步地，所述信號處理單元包括可變增益放大器，所述可變增益放大器的放大增益連接到所述數(shù)據(jù)選擇開關以接收所述第一或第二增益值。
[0016]本實用新型的光電煙霧探測器，可以消除探測器的快速漂移和長期漂移的影響，保證了光電煙霧探測器的探測結果的準確和可靠性。并且，其電路結構簡單易實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術的光電煙霧探測器的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的光電煙霧探測器的優(yōu)選的實施方式的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的光電煙霧探測器作進一步的詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
[0020]參照圖2，本實用新型的光電煙霧探測器包括光電煙霧探測單元100、發(fā)光管驅動單元200、信號處理單元300、信號檢測單元400、校準控制單元500、報警提示控制單元600、時序控制單元700以及長期漂移監(jiān)測單元800。光電煙霧探測單元100根據(jù)空氣中的煙霧情況發(fā)出光信號，信號處理單元300接收該光信號并進行轉換和放大，信號檢測單元400對信號處理單元300輸出的信號進行檢測。
[0021]在該實施方式中，信號處理單元300包括可變增益放大器303’，該可變增益放大器303’的放大增益連接到校準控制單元500的數(shù)據(jù)選擇開關504-00，即可變增益放大器303’的放大增益受校準控制單元500輸出的增益值的控制。
[0022]校準控制單元500包括第一增益存儲器504-01和第二增益存儲器504-02，均為非易失性存儲器。第一增益存儲器504-01中存儲第一增益值，第二增益存儲器504-02中存儲第二增益值。校準控制單元500還包括數(shù)據(jù)選擇開關504-00，其兩個輸入端分別連接到第一增益存儲器504-01和第二增益存儲器504-02，一個輸出端連接到可變增益放大器303’。數(shù)據(jù)選擇開關504-00配置為將第一增益值和第二增益值擇一地輸出至可變增益放大器303’的增益控制端，當執(zhí)行煙霧探測過程時輸出第一增益值，當執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程和長期漂移校準過程時輸出第二增益值。
[0023]長期漂移監(jiān)測單元800用于對光電煙霧探測單元100輸出的光信號的長期漂移進行監(jiān)測，并輸出監(jiān)測信息給校準控制單元500。長期漂移指的是由于器件老化、季節(jié)變化等慢速的變化因素引起的信號的漂移。長期漂移監(jiān)測單元800包括低通濾波器801和比較器802，其中，低通濾波器801配置為對信號檢測單元400輸出的檢測信號進行低通濾波以得到信號包絡值，并將該信號包絡值傳輸給比較器802。比較器802配置為將信號包絡值與校準控制單元500的漂移標準值存儲器503中存儲的漂移標準值進行比較，并將比較結果作為監(jiān)測信息輸出給校準控制單元500。長期漂移監(jiān)測單元800還包括數(shù)據(jù)選通開關803，當執(zhí)行長期漂移校準過程時數(shù)據(jù)選通開關803接通以旁路低通濾波器801，當執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程時數(shù)據(jù)選通開關803斷開以使得低通濾波器801不被旁路。
[0024]校準控制單元500還包括算法控制器501-01，算法控制器501-01配置為根據(jù)接收到的監(jiān)測信息對第一增益值進行補償，如果比較結果為信號包絡值大于漂移標準值則將第一增益值增加第一預定量，否則將第一增益值減少第二預定量。校準控制單元500還包括存儲器讀寫控制器501-00，用`于控制算法控制器501-01對各個存儲器的讀寫訪問。
[0025]本實用新型的光電煙霧探測器在出廠前需要執(zhí)行出廠測試過程，以確定漂移標準值的初始值以及第二增益值的初始值。第一增益值的初始值由光電器件的特性確定。
[0026]本實用新型的光電煙霧探測器在正常使用時需要執(zhí)行煙霧探測過程。該過程包括:步驟S31，將數(shù)據(jù)選通開關504-00切到第一增益存儲器504-01，數(shù)據(jù)選通開關803接通將低通濾波器801旁路。步驟S32，熄滅發(fā)光管101，光電煙霧探測器進行探測。步驟S33，將信號檢測單元400輸出的檢測信號作為快速漂移信號Dz?？焖倨剖侵缚焖僮兓臏囟?、背景光等快速變化的因素引起的信號漂移，也稱為噪聲。與長期漂移不同，快速漂移的影響需要在每次探測中立即去除。步驟S34，根據(jù)校準控制單元500的預設值存儲器502中存儲的預設值Duit與快速漂移信號Dz，計算得到閾值Dth=DJDu^步驟S35，點亮發(fā)光管101，光電煙霧探測器進行探測。步驟S36，信號檢測單元400將信號處理單元300輸出的信號Ds與閾值Dth進行比較，得到探測結果。接收的信號Ds中既包括需要檢測的光輸入信號又包括噪聲信號Dz，因此將信號Ds與同樣包括噪聲信號的閾值Dth進行比較，可以消除噪聲信號的影響，即去除了快速漂移的影響?？梢岳斫獾氖牵焖倨朴绊懙姆椒ú⒉幌抻诒緦嵤┓绞教峁┑姆椒?，比如，還可以將快速漂移信號Dz從信號Ds中去除，然后再與預設值Duit比較。[0027]本實用新型的光電煙霧探測器在啟封使用后，每隔固定時間，就需要執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程，以便于將長期漂移的影響去除。該過程包括:步驟S11，將數(shù)據(jù)選通開關504-00切到第二增益存儲器504-02，數(shù)據(jù)選通開關803斷開，使得低通濾波器801處于不被旁路的狀態(tài)。步驟S12，光電煙霧探測器對背景光進行探測。步驟S13，低通濾波器801對信號檢測單元400輸出的檢測信號進行低通濾波以得到信號包絡值，并將該信號包絡值與漂移標準值存儲器503中存儲的漂移標準值進行比較，將比較結果作為監(jiān)測信息輸出給校準控制單元500。步驟S14，校準控制單元500中的算法控制器501-01根據(jù)接收到的監(jiān)測信息對第一增益值進行補償，如果比較結果為信號包絡值大于漂移標準值則將第一增益值增加第一預定量，否則將所述第一增益值減少第二預定量。該過程通過調整第一增益值，對探測器的長期漂移進行了補償，可以有效地消除長期漂移對煙霧探測器的影響。
[0028]本實用新型的光電煙霧探測器需要定期執(zhí)行長期漂移校準過程，以對第二增益值進行校準，從而起到對長期漂移監(jiān)測及補償過程進行校準的作用。具體地，該過程包括:步驟S21，將第二增益值初始化為其取值范圍內的最小值。步驟S22，將數(shù)據(jù)選通開關504-00切到第二增益存儲器504-02，數(shù)據(jù)選通開關803接通將低通濾波器801旁路。步驟S23，在無煙霧空氣與標準溫度條件下，光電煙霧探測器進行探測。步驟S24，長期漂移監(jiān)測單元800將信號檢測單元400輸出的檢測信號與校準控制單元500的預設標準值存儲器503’中存儲的預設標準值進行比較。該預設標準值是根據(jù)光電器件的光電特性和老化特性來確定的，該值越大，補償和校準的精度越高。步驟S25，如果比較結果為檢測信號大于預設標準值，則將檢測信號作為漂移標準值寫入漂移標準值存儲器503，此時的所述第二增益值作為校準后的第二增益值寫入第二增益值存儲器504-02中，否則將第一增益值增加第三預定量并返回步驟S23。該校準流程可以由校準控制單元500的算法控制器501-01控制完成，也可以由光電煙霧探測器芯片中的其他電路自動完成，還可以由外部的人工或計算機軟件來完成。
[0029]以上【具體實施方式】僅為本實用新型的示例性實施方式，不能用于限定本實用新型，本實用新型的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護范圍內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應視為落在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種光電煙霧探測器，包括光電煙霧探測單元、信號處理單元、信號檢測單元以及校準控制單元，所述光電煙霧探測單元根據(jù)空氣中的煙霧情況發(fā)出光信號并轉換為電信號，所述信號處理單元接收該電信號并進行放大，所述信號檢測單元對所述信號處理單元輸出的信號進行檢測， 其特征在于，所述信號處理單元根據(jù)從所述校準控制單元接收的第一或第二增益值進行所述放大，所述光電煙霧探測器還包括長期漂移監(jiān)測單元，所述長期漂移監(jiān)測單元對所述光電煙霧探測單元輸出的光信號的長期漂移進行監(jiān)測，并輸出監(jiān)測信息給所述校準控制單元，所述校準控制單元根據(jù)所述監(jiān)測信息對所述第一增益值進行補償后發(fā)送到所述信號處理單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電煙霧探測器，其特征在于，所述長期漂移監(jiān)測單元包括低通濾波器和比較器，其中， 所述低通濾波器配置為對所述信號檢測單元輸出的檢測信號進行低通濾波以得到信號包絡值，并將所述信號包絡值傳輸給所述比較器； 所述比較器配置為將所述信號包絡值與所述校準控制單元中存儲的漂移標準值進行比較，并將比較結果作為所述監(jiān)測信息輸出給所述校準控制單元。
3.根據(jù)權利要求2所述的光電煙霧探測器，其特征在于，所述長期漂移監(jiān)測單元還包括數(shù)據(jù)選通開關，配置為當執(zhí)行長期漂移校準過程時所述數(shù)據(jù)選通開關接通以旁路所述低通濾波器，當執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程時所述數(shù)據(jù)選通開關斷開以使得所述低通濾波器不被旁路。
4.根據(jù)權利要求2所述的光電煙霧探測器，其特征在于，所述校準控制單元包括算法控制器，所述算法控制器配置為根據(jù)接收到的所述監(jiān)測信息對所述第一增益值進行補償，如果比較結果為所述信號包絡值大于所述漂移標準值則將所述第一增益值增加第一預定量，否則將所述第一增益值減少第二預定量。
5.根據(jù)權利要求1所述的光電煙霧探測器，其特征在于，所述校準控制單元還包括: 存儲所述第一增益值的第一增益存儲器和存儲所述第二增益值的第二增益存儲器，所述第一和第二增益存儲器均為非易失性存儲器； 數(shù)據(jù)選擇開關，其連接為擇一地將所述第一或第二增益值輸出至所述信號處理單元，所述數(shù)據(jù)選擇開關配置為當執(zhí)行煙霧探測過程時輸出所述第一增益值，當執(zhí)行長期漂移監(jiān)測及補償過程和長期漂移校準過程時輸出所述第二增益值。
6.根據(jù)權利要求5所述的光電煙霧探測器，其特征在于，所述信號處理單元包括可變增益放大器，所述可變增益放大器的放大增益連接到所述數(shù)據(jù)選擇開關以接收所述第一或第二增益值。
【文檔編號】G01N21/17GK203658245SQ201320890235
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉偉吉 申請人:上海貝嶺股份有限公司