专利名称：灵敏型感温火灾报警装置的制作方法
技术领域：
本装置涉及火灾报警系统。
火灾曾给人类生活带来许多损失和苦难，如果能及早发现火灾苗头，并采取有力措施将火灾扑灭在初始阶段，则可大大减少火灾的危害，为此人们曾开发出各种火灾报警装置，常见的有带烟雾探测器或红外传感器等的火灾报警装置，这些报警装置大都由火灾信号探测器、信号处理器和报警器组成，普遍存在可靠性不高和维护不便等缺点，例如，长期使用的烟雾探测器的通气孔易被灰尘、油泥堵塞而失效，其维护、擦洗技术要求高；市面上也有感温式火灾报警装置，但因其灵敏度较低，应用不多。
本新型的目的就在于推出一种可靠而便于维护的火灾报警装置。
本新型的目的是这样实现的单片机和测温电路相连构成温升速度监测器测温电路由感温器件和电子元器件组成，用以将环境温度信号变成电信号，单片机与测温电路以及报警电路相连，对测温电路发出的电信号进行记录和快速处理，并结合其自身的计时信号计算出周围空气温度的变化速度。当周围空气的温度超过某最高限度或周围空气温升速度超过某最高限度时，单片机判断为发生火灾，触发报警电路发出火灾报警信号。为了进一步提高本新型装置的灵敏度，本新型选用高灵敏度且热容量小的感温器件作为温度传感器，并将感温器件直接与低热阻、低热容量和高吸热效率的吸热器紧密地结合在一起，利用吸热器加快对周围热量的吸收速度，提高检测温度的灵敏度。本新型中、单片机(mcu，含其必要的周边器件)除了与测温电路一起构成温升速度监测器外，还兼做火灾信号处理器，其性能得到较好的发挥。感温器件和吸热器紧密组合在一起，成为简单的火灾探测器，可与以单片机电路为核心的主体分开安装，也可嵌装在其他仪器或艺术品之中。
本新型解决了感温式火灾探测器灵敏度欠佳的难题，而且，本装置的探测器就是一个与吸热器结合在一起的感温器件，结构上比其它烟雾、红外等探测器简单得多，使得其价格更便宜，故障率更低，此外，感温探测器的吸热器可直接安装在探测器表面，擦洗、维护更容易，安装更简便，因此，这种防火灾报警装置易为广大群众所接受，适合于家庭和小单位应用此外，还可考虑将本装置与其它功能装置设计成一体，特别适合与防盗报警器作在一起，即本新型有容易嵌入其他装置的优势，使其易于推广应用。
下面结合实施例对本新型的原理和构造进行进一步的说明在正常情况下，感温探测器探测到的附近空气的气温t，在一般室内条件下，气温不会超过某个温度——最高温度，例如45℃，我们选用一个比实际最高温度更高一些的温度作上限气温to，上限气温值的选定，要考虑地理、工作环境等条件，一般可在45-60℃范围内选取。当气温t超过上限气温to时，可以判断为有火灾等异常情况，应予发出火灾警报。这种火灾报警的方法是可靠的，但是，其灵敏度偏低——发现火灾较晚。
为了克服上述缺点，本装置中又采用了第二套措施——监测温升速度Vt(每秒钟温度升高了多少)通常气温的自然变化是很慢的，即温升速度Vt不大，当发生火灾，火苗出现时，燃烧产生的热量以空气对流和热辐射的方式传给感温器件，就会使感温器件检测到的气温以非同寻常的速度升高，温升速度Vt变大，当我们检测到超快的温升速度，即Vt大于某个标准值Vto时，也可以判断为有火灾等异常情况，应发出火灾报警信号。Vto与火灾发生时的具体条件有关与器件的灵敏度、安装地点和安装方式等有关，一般可取每秒0.5-1℃左右。
实施例中选用NTC热敏电阻作感温器件，温度及温升速度的测量是由以单片机MCU为核心的电路完成的，实施例中的单片机采用89C51系列单片机，当然可采用其他单片机(含具有类似功能的各种集成电路)，具体电路有多种，实施例采用如
图1所示方法，图中热敏电阻Rt与非门F1、F2、电阻R1、R2和电容C组成振荡电路，其振荡周期T是随着Rt的阻值而变，气温变化时，Rt变化，振荡周期T也就跟着变化，单片机测量出振荡周期T，就可迅速计算出气温值t，连续二次测量振荡周期T，便可求出温差值，将温差值与单片机内的时基比较，便可求出温升速度Vt，将t和Vt与原先输入单片机的限定值to和Vto进行比较，当这二个数值中的一个超限时，就可判定为发生火灾。为了防止电源干扰等因素造成误报警，单片机应对检测到的温度信号进行必要的重复检测，其软件原理如图2所示。单片机检测出火灾信号后，可以通过语音芯片A发出报警声ALARM，还可通过有关电路B拨打报警电话TEL，这些都是公知技术或已公布过的技术，这里不予赘述。
为了提高本装置中感温灵敏度，我们采取以下措施(一)加大感温器件的吸热面积，以加快感温器件吸热速度，为此，将感温器件与吸热器相连，具体作法可以有多种形式1、利用电路板的敷铜片作吸热器将感温器件的二只引脚焊在电路板的二个互相隔离的敷铜片上，批量生产时可将感温器件的管芯直接焊在电路板的敷铜片上，也就是将感温器件直接做在敷铜极上。图3a是用作吸热器的电路极设计图，二块半圆形敷铜片作为吸热器，其上的二个圆点为感温器件的焊盘；图3b是将图3a的敷铜片的形状改成蝴蝶样子，以增加美观；2、将感温器件焊在专用的吸热器上。因吸热器与散热器原理相同，其结构和形状也大体相同，但这里因所传递的热量甚少，故本吸热器可用薄片材料制作。
(二)增大吸热片的吸热效率1、将吸热器表面作成粗糙表面，如进行喷砂处理；2、在吸热器表面涂上加快吸热的材料或作成加快吸热的颜色，注意涂层应薄，不要破坏其粗糙表面。
(三)尽量减少感温探测器的热容量1、选用小型化的感温器件；2、吸热片不要太厚；3、尽量减小感温器件的管脚长度，二焊盘的距离不要太远；
4、尽量减小焊点；5、批量生产时，可取消感温器件的管脚，将感温器件直接做在吸热片上，以免其管脚吸取热量；(四)尽量减小吸热器到感温器件的热阻，使吸热器的热量尽快地传给感温器件，例如，感温器件的焊点，应尽量处于吸热片的中心，让吸热片上吸收的热量从四面八方传给感温器件；如图2b，在吸热片上刻花纹时，注意花纹要径向排列。
(五)为了更好地监测环境空气温度，也为了便于维护、擦洗，应将吸热器装在探测器的表面。
(六)对于要求探测距离较远的情况，可在本感温探测器的前方装一个聚光透镜，把感温器件的焊点放在聚光透镜的焦点附近。
由上述可知，本装置中，一个简单的感温器件加上吸热器就可构成一个最简单的感温探测器，感温探测器可以嵌装在装有测温电路和单片机的报警装置的表面，感温探测器亦可作为一个独立体，与报警装置分离安装，这时，为了感温器件不受破坏，感温探测器要加一个保护壳，感温探测器与报警装置之间用二条导线相连即可。
本装置检测火灾工作已有双保险性质，为了进一步提高可靠性，还可考虑与红外传感器或烟雾探测器等组装在一起，构成多功能火灾信号探测器。
权利要求1．一种火灾报警装置，由感温式火灾信号探测器、信号处理器和报警器组成，本新型特征是1．1信号处理器是单片机；1．2单片机和带有感温器件的测温电路相连构成温升速度检测器；1．3感温器件与吸热器相连；1．4单片机与报警电路相连。
2．根据权利要求1所述装置，其特征是感温器件是一个热敏电阻。
3．根据权利要求1所述装置，其特征是单片机与电话拨号电路相连。
4．根据权利要求1所述装置，其特征是吸热器做成薄片。
5．根据权利要求4所述装置，其特征是吸热器装在感温探测器的外表。
6．根据权利要求4所述装置，其特征是吸热器表面作成粗糙表面或涂上加快吸热的材料。
7．根据权利要求1所述装置，其特征是吸热器前方装有聚光透镜。
8．根据权利要求1所述装置，其特征是和红外线探测器或烟雾探测器一起组成火灾报警器。
专利摘要本新型提出一种新型的火灾报警装置。在本装置中,单片机和带有感温器件的测温电路相连,用以监测环境温度及温升速度,本新型还采用了感温器件和片状吸热器相连等一系列措施来提高感温灵敏度:此外,单片机与报警电路相连,可直接启动报警工作,使本装置具有结构简单、灵敏度高、故障率低、维护简便,造价低廉等一系列优点,解决了公知技术火灾报警器的构造复杂和维护不便问题,适合于推广到普通家庭和小单位,它的普及将大大减小火灾引起的各种损失。
文档编号G08B17/00GK2446606SQ0020317
公开日2001年9月5日 申请日期2000年2月5日 优先权日2000年2月5日
发明者徐日沾 申请人:福建龙岩智电科技开发联营公司