基于单片机的车载火灾报警器设计 报警器, 单片机

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关键字：机动车自燃   温差   报警器   MAX6675   单片机  
为了避免因机动车自燃带来的人身和财产损害，文章设计了车载火灾报警器，其用单片机做主控制芯片，采用K型热电偶和MAX6675芯片对机动车上的易燃点和基准点的温度进行实时检测，当比较到易燃点温度和基准点温度超过设定的允许温差值时，发出报警。进行了车载火灾报警器运行和测试实验，获得了预期的结果，检测到了机动车易燃点与基准点的温度差值，据此实现了对机动车自燃火灾的预报警。
本文设计的车载火灾报警器主要是针对机动车自燃现象，对机动车易燃点进行温度监控，接近自燃临界点温度时报警，避免机动车自燃现象的发生。

1 方案设计

美国国家火灾调查协会(NAFI)火灾及爆炸鉴定调查中心(CFEI)专业工程师理Richard H.Schulze解读汽车自燃的最大的原因是因为有众多易燃液体(助燃液)存在。在很多情况下，这些易燃液体都提前预热，而且承受一定作用力，这些易燃液体包括(当然或许还有其他)汽油、柴油燃料、自动变速箱专用油、动力转向器油、发动机润滑油、传动装置油、齿轮润滑油、(液压器的)刹车油、防冻油、空调制冷用油(掺杂冷却剂)等。所有这些易燃液体(助燃液)本身都有一个自燃温度，一旦达到这一温度就会点燃，无需任何火花或火焰去激发。所以，对相关自燃点的温度进行监控，就可有效地防止汽车自燃。

现有的报警器主要是烟雾报警器，是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范;通常采用烟雾传感器来探测现场已发生的燃烧物产生的烟雾浓度，并把浓度大小反馈给控制器，经控制器判断后发出声光报警，其最大的缺点是，现场己出现燃烧物，即火灾已发生。因此，为了克服这样的缺点，本文设计在机动车还未发生燃烧时，即通过其温度的变化提前报警，以避免汽车自燃。

温度火灾报警器中有两种温度传感方式，一种是温升式温度传感方式，另一种是温差温度传感方式。按UL标准(美国电器工会标准)，其中，温差式温度火灾报警器指当环境温度在1min内上升到比原来的环境温度相差22℃时，也就是指当出现警情时温度突然上升应及时报警。本文设计的车载火灾报警器属于温差式温度火灾报警器。

车载火灾报警器由测试车辆指定部位的温度传感器A、B和作为基准点的温度传感器C组成。当A点与C点或B点与C点的温差在5s内大于设定值时，即由设置于驾驶室内的警报器对驾乘人员发出声光警报，提示驾驶员立即停车检查，避免人身伤亡和财产损失;

硬件结构框图如图1所示，选用温度传感器并行监测A、B、C三点的温度值，采用单片机作为主控制器，控制温度值采样和比较，如果在一定时间内A与C或B与C的温差超限，则输出报警信号，启动报警驱动电路，蜂鸣器鸣叫，发光二极管闪烁报警，直到手动复位。电源电路将车载24V直流电转换成5V直流供报警器使用。



图1 温度报警器硬件结构框图



2 电路设计

本报警器的控制器选用常用单片机芯片AT89C51。

2.1 电源电路

本文采用LM2576-5芯片为核心元器件构成报警器的电源电路，把车载电瓶的12V或24V直流电转换成电压为5V，最大电流为3A的直流稳压电源供使用。LM2576-5芯片是美国国家半导体公司生产的降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器(52kHz)和基准稳压器(1.23V)，并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。

LM2756-5芯片的各引脚功能如下：

1脚：Vi，7～40V电源输入。
2脚：OUTPUT，输出端。
3脚：GND(PWRGND)，电源地。
4脚：FB，电压反馈输入。
5脚：，TTL电乎低功耗/正常两种模式控制。

车载电源转换电路如图2所示。



图2 车载电源转换电路



输出电压U0经过LM2756～5的电压反馈输入端送入与基准电压比较，脉冲控制电路根据比较结果产生可控的脉冲信号控制开关管VT的导通与截止，通过电感L的储能，经电容C滤波后得到稳定的输出电压U0，二极管VD在开关管VT截止时为电感L提供了续流通路。