專利名稱：一種數(shù)字感煙報警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種報警器，尤其涉及一種數(shù)字感煙報警器。
背景技術(shù)：
如圖1所示，傳統(tǒng)的紅外光電式感煙報警器(如Freescale公司的MC145010)包 括基準(zhǔn)電路，增益放大器，比較器，邏輯控制電路，振蕩器，報警驅(qū)動電路，LED/IRED驅(qū)動電 路等。在傳統(tǒng)紅外光電式感煙報警器中，紅外光電腔體中光敏二極管將經(jīng)過煙霧顆粒散射 后的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，然后電流信號通過外圍電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，而該電壓信?被稱為煙霧探測信號，輸入到感煙報警器中作為感煙報警器對煙霧環(huán)境判定的依據(jù)。傳統(tǒng) 的紅外光電式感煙報警器將該煙霧探測信號經(jīng)前置放大后與感煙報警器內(nèi)閾值電壓進行 比較，低于閾值電壓被判定為無煙霧；高于閾值電壓即判定為有煙霧，并進行報警。通常，紅外光電式感煙報警器內(nèi)感煙探測電路的感煙靈敏度會受到光電倉、紅外 發(fā)射管、紅外接受管等外圍元器件、PCB走線、集成電路等十多個因素的影響，使得同一煙霧 濃度下不同的感煙報警器的煙霧探測信號可能會不同，對煙霧環(huán)境的判定也因而不同，造 成“不報”或者“誤報”的缺陷。因此在感煙報警器生產(chǎn)過程中不得不通過手工調(diào)試特定的 滑動變阻器來設(shè)定感煙探測電路的靈敏度，從而消除感煙探測電路中回路元器件的系統(tǒng)誤 差。由人工調(diào)節(jié)滑動變阻器來設(shè)置靈敏度，需要人為判斷靈敏度即人工調(diào)節(jié)一個模擬量，這 導(dǎo)致感煙探測電路的靈敏度離散性較大，穩(wěn)定性及一致性不好。為了首要地消除“誤報”，工 廠通常有意壓低感煙報警器的靈敏度，因而不利于做出高一致性和高靈敏度性能的感煙 報警器。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種一致性好、高靈敏度及能消除報警器系統(tǒng)誤差的 數(shù)字感煙報警器。本實用新型提供一種數(shù)字感煙報警器，它包含模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、存儲器及數(shù)字信號 處理單元。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將煙霧探測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，連接模數(shù)轉(zhuǎn) 換單元，用于存儲閾值；數(shù)字信號處理單元，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器，用于對數(shù)字信號與 閾值進行比較，并依據(jù)該比較的結(jié)果控制是否輸出報警信號。本實用新型還提供另一種數(shù)字感煙報警器，它包含模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、存儲器及數(shù)字 信號處理單元。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將煙霧探測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，連接模 數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于存儲閾值；數(shù)字信號處理單元，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器，用于對所述數(shù) 字信號進行數(shù)字濾波處理后得到濾波數(shù)據(jù)，比較判斷所述濾波數(shù)據(jù)及閾值，并依據(jù)比較的 結(jié)果控制是否輸出報警信號。采用本實用新型的數(shù)字感煙報警器，通過在數(shù)字領(lǐng)域進行數(shù)字信號處理，可消除 數(shù)字感煙報警器內(nèi)的系統(tǒng)誤差，達到批量生產(chǎn)一致性好、靈敏度高的數(shù)字感煙報警器的效果 ο
圖1為傳統(tǒng)紅外光電式感煙報警器的功能框圖。圖2為本實用新型一種數(shù)字感煙報警器的功能框圖。圖3為本實用新型另一種數(shù)字感煙報警器的功能框圖。
具體實施方式
針對上述傳統(tǒng)紅外光電式感煙報警器需人工調(diào)節(jié)一個模擬量產(chǎn)生的各種缺陷，本 實用新型提供一種數(shù)字感煙報警器。如圖2所示，本實用新型的數(shù)字感煙報警器主要包含 基準(zhǔn)電路，增益放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，存儲器，靈敏度標(biāo)定控制電路，低壓檢測電路，報警驅(qū) 動電路，振蕩器，故障檢測電路和數(shù)字信號處理電單元。當(dāng)把本實用新型的數(shù)字感煙報警器放入一定煙霧濃度的煙箱內(nèi)測試時，感煙報警 器內(nèi)的感煙探測電路依據(jù)外界煙霧濃度而產(chǎn)生煙霧探測信號。假設(shè)門限煙霧濃度下的煙 霧探測信號的理想信號值為Ατ，由于紅外光電腔體，外圍元器件，PCB布局走線，集成電路性 能等環(huán)節(jié)的影響，實際的煙霧探測信號值*ΑΤ+ΔΑ，ΔΑ由各個具體感煙報警器的離散性決 定，可以是正值或負值。傳統(tǒng)的紅外光電式感煙報警器是通過調(diào)節(jié)外圍滑動變阻器去除ΔΑ 的影響。本實用新型則直接將理想信號值A(chǔ)t下的實際煙霧探測信號值A(chǔ)t+Δ A通過模數(shù)轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換后放入存儲器中保存。當(dāng)報警器正常工作時，假設(shè)正常工作時某煙霧的理想煙霧 探測信號值為A1，考慮不同報警器離散性的影響，實際的煙霧探測信號值為A1+△ Α，通過模 數(shù)轉(zhuǎn)換后在數(shù)字領(lǐng)域進行數(shù)字信號處理時兩個煙霧濃度條件下的煙霧探測信號之差為A1+ Δ A- (Ατ+ ΔΑ) = A1-At (1)由(1)可知，通過求差運算消除了報警器的系統(tǒng)誤差ΔΑ。實際生產(chǎn)數(shù)字感煙報警器時，生產(chǎn)廠商若能提供穩(wěn)定理想煙霧濃度的測試煙箱。 本實用新型的數(shù)字感煙報警器內(nèi)的靈敏度標(biāo)定控制電路控制進入靈敏度標(biāo)定模式，數(shù)字感 煙報警器直接將理想的煙霧探測信號值A(chǔ)t下的實際煙霧探測信號值A(chǔ)t+ Δ A經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換 后作為閾值放入存儲器中保存。當(dāng)報警器正常工作時，靈敏度標(biāo)定控制電路控制進入正常 工作模式。報警器將外界的煙霧探測信號值經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號與閾值進行比較。 數(shù)字信號處理單元通過對上述外界煙霧信號模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號與閾值比較，當(dāng)該數(shù) 字信號大于閾值時，數(shù)字信號處理單元輸出報警信號到報警驅(qū)動電路進行報警，否則不輸 出報警信號。如果測試煙箱所用的門限煙霧環(huán)境準(zhǔn)確穩(wěn)定，該電路就能實現(xiàn)一致性很好的 數(shù)字調(diào)節(jié)的高靈敏度的感煙報警器。且對靈敏度的設(shè)定直觀準(zhǔn)確。當(dāng)設(shè)定到靈敏度標(biāo)定模 式時，采集到的門限煙霧濃度即為該報警器的煙霧報警濃度，各報警器系統(tǒng)廠商可以根據(jù) 不同的需要對這個報警濃度進行直觀準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，極大的增加到了生產(chǎn)的靈活性。實際生產(chǎn)數(shù)字感煙報警器時，生產(chǎn)廠商若不能提供理想穩(wěn)定的煙霧濃度測試煙 箱，本實用新型則提供一種校準(zhǔn)模式。當(dāng)靈敏度標(biāo)定控制電路控制進入校準(zhǔn)模式時，用戶直 接將希望的報警信號閾值直接寫入存儲器中存儲。該閾值為生產(chǎn)廠商通過大量的實驗數(shù) 據(jù)所得，如通過統(tǒng)計大批數(shù)字感煙報警器在理想煙霧濃度下的閾值，并對這些閾值進行統(tǒng) 計分析，如這些閾值滿足高斯分布，則該高斯分布的數(shù)學(xué)期望即為用戶希望的報警信號閾 值。雖然該報警信號閾值不能提供高靈敏度的報警閾值，但利于生產(chǎn)廠商批量生產(chǎn)出對靈
4敏度要求不是很高的報警器。上述數(shù)字感煙報警器的工作原理為直接將煙霧探測信號轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號與閾 值進行比較，并依據(jù)比較的結(jié)果控制是否輸出報警信號。但數(shù)字感煙報警器正常工作時，由 于煙霧濃度不是特別穩(wěn)定，若不對煙霧探測信號轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行濾波處理，易導(dǎo)致 數(shù)字感煙報警器產(chǎn)生“不報”或“誤報”的缺陷。如圖3所示，圖3中的數(shù)字處理單元比圖2增加了對模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號 進行數(shù)字濾波處理的功能。若數(shù)字感煙報警器工作于靈敏度標(biāo)定模式時，數(shù)字處理單元將 理想煙霧濃度下的煙霧探測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進行數(shù)字濾波處理得到濾波數(shù)據(jù)，并直接 將該濾波數(shù)據(jù)作為閾值保存于存儲器中；若數(shù)字感煙報警器工作于正常工作模式時，數(shù)字 處理單元將實際工作時煙霧濃度下的煙霧探測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進行數(shù)字濾波處理得 到的濾波數(shù)據(jù)與上述閾值進行比較，若該濾波數(shù)據(jù)大于閾值，輸出報警信號進行報警，否則 不輸出報警信號；若數(shù)字感煙報警器工作于校準(zhǔn)模式時，則生產(chǎn)廠商直接將實驗統(tǒng)計得到 的最優(yōu)化數(shù)據(jù)作為閾值直接寫入存儲器中保存。本實用新型還提供單端的高精度振蕩器，相對于傳統(tǒng)雙端式、振蕩頻率與電源電 壓有關(guān)的振蕩器，更利于集成電路工作性能的穩(wěn)定性，同時減少了外圍器件，便于使用生 產(chǎn)；還提供故障檢測電路，當(dāng)電路工作狀態(tài)出現(xiàn)低壓、光電倉退化、煙塵等異常時，故障檢測 電路啟動自診斷和瞬變信號抑制算法，可自動檢測并進行故障報警；還提供基準(zhǔn)電路，增益 放大器，LED/IRED驅(qū)動電路，低壓檢測電路，分別實現(xiàn)為整體電路提供基準(zhǔn)電壓，對輸入的 煙霧探測信號進行增益放大，驅(qū)動LED/IRED端口，檢測電源電壓等功能。本實用新型僅以圖2、圖3所示的數(shù)字報警器電路作為具體實施例，但本實用新型 利用在數(shù)字信號領(lǐng)域進行數(shù)字處理從而消除系統(tǒng)誤差的設(shè)計思想可應(yīng)用于各種報警器或 報警電路。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求一種數(shù)字感煙報警器，其特征在于，包含模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將煙霧探測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，用于存儲閾值；數(shù)字信號處理單元，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器，用于對所述數(shù)字信號與所述閾值進行比較，并依據(jù)所述比較的結(jié)果控制是否輸出報警信號。
2.如權(quán)利要求1所述數(shù)字感煙報警器，其特征在于，所述數(shù)字感煙報警器還包含與所 述模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號處理單元相連接的靈敏度標(biāo)定控制電路，所述靈敏度標(biāo)定控制電 路用于設(shè)置數(shù)字報警器的工作模式。
3.如權(quán)利要求2所述數(shù)字感煙報警器，其特征在于，所述工作模式包含靈敏度標(biāo)定模 式、正常工作模式及校準(zhǔn)模式。
4.如權(quán)利要求3所述數(shù)字感煙報警器，其特征在于，所述數(shù)字感煙報警器進入靈敏度 標(biāo)定模式，當(dāng)所述煙霧探測信號為門限煙霧濃度下的煙霧探測信號時，所述數(shù)字信號即為 閾值。
5.一種數(shù)字感煙報警器，其特征在于，包含模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將煙霧探測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，用于存儲閾值；數(shù)字信號處理單元，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器，用于對所述數(shù)字信號進行數(shù)字濾波處 理后得到濾波數(shù)據(jù)，比較判斷所述濾波數(shù)據(jù)及閾值，并依據(jù)比較的結(jié)果控制是否輸出報警信號。
6.如權(quán)利要求5所述數(shù)字感煙報警器，其特征在于，所述數(shù)字感煙報警器還包含與所 述模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號處理單元相連接的靈敏度標(biāo)定控制電路，所述靈敏度標(biāo)定控制電 路用于設(shè)置數(shù)字報警器的工作模式。
7.如權(quán)利要求6所述數(shù)字感煙報警器，其特征在于，所述工作模式包含靈敏度標(biāo)定模 式、正常工作模式及校準(zhǔn)模式。
8.如權(quán)利要求7所述數(shù)字感煙報警器，其特征在于，所述數(shù)字感煙報警器進入靈敏度 標(biāo)定模式，當(dāng)所述煙霧探測信號為門限煙霧濃度下的煙霧探測信號時，所述濾波數(shù)據(jù)即為 閾值。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字感煙報警器。數(shù)字感煙報警器包含模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、存儲器及數(shù)字信號處理單元。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將煙霧探測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；存儲器，用于存儲閾值；數(shù)字信號處理單元，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器及存儲器，用于對所述數(shù)字信號進行數(shù)字濾波處理后得到濾波數(shù)據(jù)，比較判斷所述濾波數(shù)據(jù)及閾值，并依據(jù)比較的結(jié)果控制是否輸出報警信號。采用本實用新型的數(shù)字感煙報警器，通過在數(shù)字領(lǐng)域進行數(shù)字信號處理，可消除數(shù)字感煙報警器內(nèi)的系統(tǒng)誤差，達到批量生產(chǎn)一致性好、靈敏度高的數(shù)字感煙報警器的效果。
文檔編號G08B17/10GK201654938SQ20092021364
公開日2010年11月24日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者張?zhí)焖? 李俊杰, 沈天平, 羅先才 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司