烟雾报警器

一. 设计要求

1. 实现对烟雾的检测，空气正常时显示绿灯；有烟雾时亮红灯，并实现蜂鸣器报警。

2. USB 5V输出供电，另一路DC (7V-24V) 输入，5V输出供电。

二. 功能实现

1.DC供电

我这里选择的DC12V供电，查看了参考资料，78M05输入电压7V-24V，输出5V 0.5A。输入输出电压相差不得小于2V，一般在5V左右。C8选用电解电容用于储能和过滤低频。C9 C10用于过滤高频信号。

2.空气传感器

空气传感器2脚5脚为加热电压为传感器提供特定的温度。1.3和4.6脚为测试电压，将传感器内部电导变化通过负载RL输出电压变化。主要是根据内部电导率感应烟雾浓度而产生不同的电阻值，与电阻RL分压。浓度越高，RL分压越大，从而与浓度设定值进行比较。在此可以通过红灯绿灯分别亮时，测试RL的电压值，从而可以设置不同的烟雾浓度参考点。

3. 比较电路

R4与R5将5V进行分压，产生3V参考电压与采样到的不同浓度的电压值进行比较。R4 R5选择几十K与整个设计的功耗有关，这一路流过的电流0.1mA已足够小了。Lm339比较器是OC输出，需要接上拉电阻。当采样电压5脚电压高于参考电压4脚，则比较器输出高电平，红色LED被点亮，LED压降在2-3V,此时流过红色发光二极管的电流为0.75mA左右。另一路中三极管Q2饱和导通，绿色发光二极管被短路。2K电阻R15已被反复提到过，用于基极下拉，和管子内部极间电容快速放电，使管子迅速截止，同时提高基极门限电压必须大于1.4V。当比较器输出高电平时，Ib=（5-0.7）V/3K=1.43mA，三极管完全导通。当比较器输出低电平时，红色发光二极管截止，三极管截止，绿色发光二极管流过电流I=（5-2）V/2K=1.5mA，被点亮。

4. 三角波的产生

当Va输出高电平时，此时LM339的7脚高于6脚，VA通过R11 R10 对C7充电，此时门限电压为Vh1=Va*20/【（10+10）//20+20】=3.33V

随着C7的充电，LM339的6脚电压逐渐升高，当达到3.33V时，比较器输出低电平。电容通过R10对地放电。此时门限电压为Va*(20//10)/[20+（20//10）]=1.25V

当6脚电压达到1.25V时，比较器输出高电平，如此循环形成三角波。此图根据R10 R11的数值充放电斜率基本相当。

5. PWM的产生

三角波进入LM339的9脚，与8脚的2V基准电压进行比较，此比较器是单电源供电，为低时即是0V，上图为产生的PWM波。调整基准电压即可脉冲宽度，使蜂鸣器长鸣或短鸣。

6. 蜂鸣器工作

蜂鸣器分为有源和无源蜂鸣器，此设计为有源蜂鸣器，只要加5V直流电压,Q3就能完全导通，三极管集电极为0.3V，此时蜂鸣器就可以叫了。

7. 上图展示一下成果

后记：在原理图的分析中还是花了大把时间的，将各位大佬的作品反复观看再加上自己的理解，就能接受的比较多。原本是不打算写的，觉得只要完成焊接件就可以了，但是仔细想了一下还是自己梳理一遍比较好，能加深对设计的理解。本人就是仪器仪表的调试维修工作，也想通过小的设计来丰富自己的经验，希望可以完成转型。由于家里还没有示波器，万用表，电路中的基本参数都没有测量，不过还是相信自己的焊接水平的，哈哈，一些波形图都在脑子里，也希望各位大佬提出不足之处！