由于对电路的理解还是半桶水状态，又第一次开始DIY，现在还是一头雾水。不知道当初哪来的勇气报名了这个活动。可能是太想学习好电路知识了。看了张老师的视频，竟然一次也没有动手做过，真是惭愧。主要是对元器件知之甚少，更不懂选型，甚至不大会用示波器和电烙铁。

   但是，既然报名了，就要坚持到底，好或者不好不重要，重要的是用心，相信收获会在潜移默化中。（为什么说这个呢？当然是为了激励自己了。因为今天看了一位同学的优秀作品后，信心受挫。）

   不知道烟雾报警器和燃气报警器到底有什么却别，或者有没有通用的一种产品，既可以检测PM2.5等空气质量指标，还能检测家用的天然气液化气等？实在是家里的老人做饭总是因为想省电总是不开油烟机，还紧闭厨房门窗，让人很不放心，如果有一个报警器，当空气中各类危险气体超标后就报警，提醒家人打开门窗。这样也可以避免一些危险发生的可能。

   另外，既然是家用的，体积肯定不能太大，太占地方，最好是便携的，用电池是最好的选择了。如果用USB或者其他接头来供电，真的是既不美观，有要占用家里厨房的插孔，不方便了。

思考了一晚上，画了一个莫名其妙的方框图。不专业，希望大家帮忙批评指正哈！纠正一下：方波应该改成PWM波，脉宽调制波形。

根据我自己画的那个方框图理解，供电的模块有 传感器模块、比较器模块（逻辑判断模块）、PWM波产生模块（方框图写的是方波，不够准确）、灯和蜂鸣器。那么首先要把电源确定好。我的本意是用便携式的，最好能够用电池。本来想用一节3.7V锂电池，但是成本太高，购买渠道也不够方便，一般便利店不一定有锂电池，但是干电池是肯定有的。所以我准备用三节1.5V干电池串联使用。另外为了方便，再提供一种USB 5V供电方式。今天跟一个同事聊到电池供电，才了解到需要一个电池防倒装置，简单的做法就是加一个二极管。具体怎么实施，还有待摸索。既然有两种供电模式，为了节能和方便，当用USB供电方式时，系统自动关闭电池供电方式。

上图是我第一次连接方式。由于看不懂P管的规格书和工作原理，全凭一句低导通高关断来猜想的。这里3401的作用就是当USB供电时，起到关断作用，从而切断电池供电回路。二极管D1的作用是起到隔离作用，二极管D2我是为了起到防电池倒装作用的，但是不知道这样接对不对，而且二极管的压降挺大的，电池总共4.5V再降个0.6V左右不知道还能不能给传感器正常供电。

第二张图是同事指点我修改的，二极管D1去掉了，并且R1和R2的接法不一样，这样的接法确实是对的，但是我感觉好像不好。当USB工作时，R1和R2分压给MOS管提供一个栅极高电位，让MOS管关闭；但是，当USB不工作时，USB1脚不就是传说中的三态悬空了可是当有一个极高的短时电压过来时，它又有释放回路，那不就说明这不是悬空？好矛盾。对三态的理解真是朦胧，隐约懂了又其实不懂。

求高手帮忙分析一下。谢谢！

看了远之同学的留言，基本明白什么是高阻态了。图中USB不工作时，VUSB经过R2、R1到地，是有低阻通路的，因此不是高阻态。

由于不确定第一种电阻的接法会有什么问题，我准备预留焊盘，到时候测试一下，看看会发生什么。

工作原理分析：不接USB时，电池电压经MOS体二极管到MOS管源极S极Vs=3.5V，相对栅极0V，产生一个Vgs=-3.5V小于阈值电压-1V，所以MOS管导通。从而得到VCC约等于4.5V-0.3V=4.2V。

电池工作时，如果接入USB，那么当电容充电到一定值时使，R1和R2的分压值大于3.2V时（此时二极管正极3.52V，负极是4.2V未导通），MOS管Vgs大于-1V，MOS关断，那么电压VUSB（5V）经过二极管输出VCC约为4.3V。

另外，有同学提出，二极管4148的电流就只能几百毫安，可能会不够用，所以等电路设计完成时，再计算一下总电流是多少，看下是否要换一个二极管或者并联一个二极管。

当对于一个未知产品的最好的了解就是查看规格书了。规格书部分截图如下：

网上查到的MQ-2的工作原理：

MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大.

MQ-2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更为敏感，具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息。

（经过测试：对烷类的感应度比纸张木材燃烧产生的烟雾要好的多，输出的电压升高的比较快）

其检测可燃气体与烟雾的范围是100~10000ppm

(ppm为体积浓度。 1ppm=1立方厘米/1立方米)

传感器部分电路图

这里MQV电源值计算公式应该是：VCC*R4/(R4+Rs),Rs是传感器在不同气体中表现出的阻值，R4使用的是推荐值20K。

传感器在特定浓度的烟雾或者可燃气体中表现特定的阻值，从而输出特定的MQV值，根据这一特性可以设置一个阈值，当超出这个阈值范围，则让比较器输出一个高电平信号，让红灯亮起来并让蜂鸣器报警。这里阈值采用推荐的3V。

这里谈一下阈值的设定方法的猜想，不知道是否合适：

1、 假设厂家提供气体浓度和Rs的特性曲线图，我们可以通过这个图找到某一参考浓度下的Rs值，从而根据公式推算出MQV的值（为什么我没有用VMQ啊，别扭！），这样就可以确定比较器要的参考电压。

2、 根据采用厂家推荐值，不知道有没有推荐，这个真没有经验，传感器都不是自己找的，是统一给发货的，如果让我自己选的话，我可能要年后才能做完这个烟雾报警器了。

3、 自己做实验。这个比较难，需要一系列设备和条件，测浓度，测阻值，描曲线……好了，脑洞开得有点大，纯属瞎猜。

4、 采用经验值，听从推荐。这是最简单的方法对于菜鸟比较实用的，就是采用同学推荐参考电路，R4就取20K，参考电源用3V。如果发现报警器不够灵敏，可以增大电阻。或者过于灵敏，减小电阻。

还有其他更简单的方法吗？留言告诉我这个菜鸟一下哈，谢谢啦！

LM339 是四路比较器，4脚为负输入端，5脚为正输入端。

根据以上分析，MVQ=VCC*R4/(R4+Rs)，这里4脚参考电压VT=VCC*R6/(R5+R6)。

VOUT的输出值取决于MVQ和VT的差值，即VCC*[R4/(R4+Rs)-R6/(R5+R6)],当大于或等于零时，VOUT输出高，当小于零时VOUT输出低。根据式子可以看出，正常工作电压范围内，VCC的大小并不影响报警器的灵敏度。

当空气质量好时，Vout输出低电平，Q2关断，绿LED通过R10接到电源VCC，绿灯亮；红LED和R8处于被短路状态，红灯不亮。

当空气质量差时，Vout输出高电平，Q2导通，绿LED处于被短路状态，绿灯不亮；红LED经过R8和R9接到电压VCC，绿灯亮。

分析完发现上图没有下拉电阻和限流电阻，所以纠正一下：

下拉电阻取经验值2K，三极管基极电流一般几毫安，这里R11取2K可以的话，基极电流计算公式：

Ib=(VOUT-0.7V)/R11-0.7V/R7,公式带入值得1.8mA。

开始我只知道自己是小白，不知道自己白到什么程度，通过这个DIY活动，我终于对自己的小白水平有了深刻的了解。

接触张飞老师的视频到现在已经五个月了，前十部只是粗略的看了一遍，并没有跟着做项目，因此导致有些内容看似明白了，但是经不起提问和推敲。甚至还对一些常用元器件的工作原理都没有了解清楚。比如LED的工作原理，同事给我讲了三遍都没有真正理解（可能我的理解能力也是一大问题，汗）。再比如MOS管，还是看群里大神讨论了半天才稍微有点了解了。

于是，往前走一点，就会遇到一个坎。可能对于很多人，这个DIY太简单了，分分钟就能把原理图做出来，焊接，调试，都是半天的功夫就搞定了。我只能羡慕和仰望，然后默默的回去一个个百度，一个个请教别人，弄懂一个小小的模块电路都要耗去我大半天的时间。因为要加班，常常没有大半天的时间给我连续耗费，于是只能这样拖拖拖，大半个月了还没有完成这个小小的烟雾报警器。

到了这里，就又一个坎了----蜂鸣器。

它是怎么工作的？它为什么会响？怎么还分有源和无源？为什么官方的原理图还要用一个PWM波来驱动？

接着就是各种百度：

什么是压电蜂鸣器？

什么是电磁蜂鸣器？

看了上面的解说完全不明白，于是去搜压电蜂鸣片

有源蜂鸣器如何自己震荡产生声音信号的？不明白就探索了。找到两个蜂鸣器，拆成稀巴烂看看内部结构，一个是有源的一个是无源的，不过两个都是电磁式蜂鸣器，因为都有线圈。

里面明显能看到的是两个三极管和一个3.9K电阻，看不到其他器件，网上搜到的三极管震荡电路如下

好了，题目跑得有点远，不懂的太多，需要了解的太多，慢慢查，慢慢了解吧。该画原理图了。

实际上，有源蜂鸣器直接用5V直流电源供电就会响，官方推荐的是用一个PWM波来控制，一开始我不太明白，有源蜂鸣器为什么还要像无源蜂鸣器一样用一个PWM波来驱动。后来我用电源接了下才知道，响是响，就是不太好听，一直响 有点刺耳。大概加上一个PWM波电路可以让蜂鸣器间断性的响，滴滴滴滴，好吧，就先这个猜吧，回头看下是否可以通过调整PWM波的频率改变一下这个蜂鸣器的音调。

根据上面这个PWM发生器电路作出下图

14脚为高时，电容C9是充电的，此时9脚的电压计算公式为：R15/[（R16+R17）//R14+R15]*VOUT=2/3*VOUT

14脚为低时，电容C9是放电的，此时9脚的电压计算公式为：(R15//R16)/(R14+R15//R16)*VOUT=1/4*VOUT

为了便于后期分析，我把LM339画了一个分立封装，看得清晰明了：

接下来就是画封装和确定PCB结构。我买了一个报警器，把里面的东西拆了出来，如果DIY的烟雾报警器可以用的话就装进去用。

首先，电源部分去掉了R3，一开始预留了R3的焊盘，因为我觉得这样也是可以实现同样的功能。如果将R3并联在C3C4两端，只会增加电路中的功耗。

其次，我之前画的传感器封装太过简单，是一种偷懒行为，及时纠正自己的态度，保持严谨，尽量把原理图封装画得接近规格书示意图或者功能或者结构，总之让人一下子就明白它是什么东西或什么作用。

第三，绿灯的控制电路，原来是用N管控制的，当N管导通时，绿灯关闭。由于三极管导通压降比绿LED导通压降小很多，因此当绿灯关闭时电路的电阻上的功耗比绿灯导通时大很多。改成P管后，当空气质量为差时，P管关闭，绿灯不亮，电路是断开的没有功耗，只有当绿灯工作时才有功耗，因此这样设计比之前的更加合理。

下面是修改后完整的电路图：

    是本人完成的焊接，有图有真相。同事帮我拍了照片，那就一起记录下吧。

    此次焊接虽然还有很多瑕疵，但是已经有了质的飞跃。比第一次焊接远之同学寄来的板子顺利了很多。虽然也还会有假焊，外观丑了点，至少LED没有夹碎，USB没有灌锡，蜂鸣器外壳基本完好。

    不过有一点还是没有改进，就是插件元件从板子上取不下来。已经学习同事使用了吸锡枪，可是吸完还是拿不掉，又用烙铁烫了半天还是没有拿下来，还把蜂鸣器的底部塑料壳给烫化了。

下面是焊接完成的板子，为了方便调试，传感器暂时用一个10欧姆的插件电阻代替了。

先确认LED，二极管，蜂鸣器的方向没有焊接错误，电阻阻值也没有错，然后上电。

1、先把电源调到4.5V仿照三节干电池的电量。正负极分别接到电池正负焊点上，结果：灯不亮，蜂鸣器不响；

又试了一下USB，也一样结果。这时拿万用表测了一下USB正极是5V，VCC是0V，显然二极管没焊好。量了一下二极管负极，比正极高了0.15V左右，为什么会高，想不通其中的奥妙。

2、二极管重新焊接后，再次用USB供电，绿灯亮，红灯不亮，蜂鸣器也不响。和预期的逻辑是反过来的。由于我这里用的是一个10欧姆的电阻代替传感器，那么从传感器采集到的电压MQV接近VCC，比较器输出的电压VOUT一定是高电平，红灯亮才对。

    于是用万用表量了一下比较器的4脚，4.77V是VCC的大小。R23没有焊好，重新给R23上锡后，再次上电，红灯亮绿灯不亮。这一部分可以了，可是蜂鸣器还是不响。

3、蜂鸣器不响的原因有两种：

第一，蜂鸣器坏掉了；

第二，BUZZER信号不正常。

先用电源试了一下蜂鸣器两个脚，是响的，排除蜂鸣器坏掉的可能性。

接着用示波器查看BUZZER的波形，即LM339第13脚的波形，0V。

分析13脚无输出的原因：

第一：三角波有问题，

第二：10脚的阈值设置有问题。

先抓三角波的波形，谷值和峰值分别是0.78V和2V，而10脚的阈值设置的是2V，显然，13脚只能输出低电平。

下图是比较器8脚的波形：

下图是比较器2脚VOUT的波形：在电容充放电过程中VOUT经过的阻值不同的，变化的阻值与比较器2脚的上拉电阻R24分压不同导致的。

为了降低比较器10脚的阈值，把R31由20K改成了10K，电压变成1.18V .

按理说，应该响了才对，可是，没响……

由于比较器的OC输出特性，原理图没有错的情况下，很可能是上拉电阻没有焊好，于是把13脚的R32上拉电阻重新焊接一下，重新上电还是不响！

很生气，这怎么可能！

为了让自己冷静下来，先把以上调试部分的思路写下来，回来再继续调试蜂鸣器。

…………………………………………………………我是两个小时分割线…………………………

R32除了虚焊，还有一种可能，就是坏掉了，于是重新换了一个新的2K电阻上去，哈哈，果然响了！

用电池和USB都测试能够正常工作后，把在淘宝买的外壳装上。传感器太高，把外壳底部挖个洞，总算是能装进去了。

有烟报警红灯亮：

无烟正常绿灯亮：

最后的成品

    由于是第一次做DIY，没有经验，磕磕绊绊，历时太久，差不多一个月的时间才算是做完了。

    因为不懂得太多，所以一直都不知道怎么开始，后来，看了几位同学的作品受到启发，开始从思路着手。尽管还不知道将要使用什么样的元件，多大的电压。一步一步跟着群里的同学们学习讨论往前走，遇到问题，先思考，不懂就问度娘问书，再不懂问同事，还不懂可以问群里的大神，只要不放弃，问题总会解决，疑问也总能得到答案。有一些问题现在的水平确实理解不了，不过相信坚持不懈的力量，以后一定会明白的。

    虽然功能已经实现了，不过作为产品的话，还是有些很多缺点的。比如报警的时候红灯的亮度不够，这里应该是电路设计不合理造成的。

    这里VOUT不仅要给红色LED供电，还要给滞回比较器供电，负载回路电阻和上拉电阻分压后VOUT不到3V，导致红LED电流太小，还没有完全导通，所以亮度不够。如果也用三极管控制应该就会好一点吧。

    另外，没有开关或者复位功能。遇到空气质量不好的情况，一直报警，只能扣电池。