专利名称：一种数字感烟报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种报警器，尤其涉及一种数字感烟报警器。
背景技术：
如图1所示，传统的红外光电式感烟报警器(如Freescale公司的MC145010)包 括基准电路，增益放大器，比较器，逻辑控制电路，振荡器，报警驱动电路，LED/IRED驱动电 路等。在传统红外光电式感烟报警器中，红外光电腔体中光敏二极管将经过烟雾颗粒散射 后的光信号转变为电流信号，然后电流信号通过外围电阻转变为电压信号，而该电压信号 被称为烟雾探测信号，输入到感烟报警器中作为感烟报警器对烟雾环境判定的依据。传统 的红外光电式感烟报警器将该烟雾探测信号经前置放大后与感烟报警器内阈值电压进行 比较，低于阈值电压被判定为无烟雾；高于阈值电压即判定为有烟雾，并进行报警。通常，红外光电式感烟报警器内感烟探测电路的感烟灵敏度会受到光电仓、红外 发射管、红外接受管等外围元器件、PCB走线、集成电路等十多个因素的影响，使得同一烟雾 浓度下不同的感烟报警器的烟雾探测信号可能会不同，对烟雾环境的判定也因而不同，造 成“不报”或者“误报”的缺陷。因此在感烟报警器生产过程中不得不通过手工调试特定的 滑动变阻器来设定感烟探测电路的灵敏度，从而消除感烟探测电路中回路元器件的系统误 差。由人工调节滑动变阻器来设置灵敏度，需要人为判断灵敏度即人工调节一个模拟量，这 导致感烟探测电路的灵敏度离散性较大，稳定性及一致性不好。为了首要地消除“误报”，工 厂通常有意压低感烟报警器的灵敏度，因而不利于做出高一致性和高灵敏度性能的感烟 报警器。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种一致性好、高灵敏度及能消除报警器系统误差的 数字感烟报警器。本实用新型提供一种数字感烟报警器，它包含模数转换单元、存储器及数字信号 处理单元。其中，模数转换单元用于将烟雾探测信号转换为数字信号；存储器，连接模数转 换单元，用于存储阈值；数字信号处理单元，连接模数转换器及存储器，用于对数字信号与 阈值进行比较，并依据该比较的结果控制是否输出报警信号。本实用新型还提供另一种数字感烟报警器，它包含模数转换单元、存储器及数字 信号处理单元。其中，模数转换单元用于将烟雾探测信号转换为数字信号；存储器，连接模 数转换单元，用于存储阈值；数字信号处理单元，连接模数转换器及存储器，用于对所述数 字信号进行数字滤波处理后得到滤波数据，比较判断所述滤波数据及阈值，并依据比较的 结果控制是否输出报警信号。采用本实用新型的数字感烟报警器，通过在数字领域进行数字信号处理，可消除 数字感烟报警器内的系统误差，达到批量生产一致性好、灵敏度高的数字感烟报警器的效果 ο
图1为传统红外光电式感烟报警器的功能框图。图2为本实用新型一种数字感烟报警器的功能框图。图3为本实用新型另一种数字感烟报警器的功能框图。
具体实施方式
针对上述传统红外光电式感烟报警器需人工调节一个模拟量产生的各种缺陷，本 实用新型提供一种数字感烟报警器。如图2所示，本实用新型的数字感烟报警器主要包含 基准电路，增益放大器，模数转换器，存储器，灵敏度标定控制电路，低压检测电路，报警驱 动电路，振荡器，故障检测电路和数字信号处理电单元。当把本实用新型的数字感烟报警器放入一定烟雾浓度的烟箱内测试时，感烟报警 器内的感烟探测电路依据外界烟雾浓度而产生烟雾探测信号。假设门限烟雾浓度下的烟 雾探测信号的理想信号值为Ατ，由于红外光电腔体，外围元器件，PCB布局走线，集成电路性 能等环节的影响，实际的烟雾探测信号值*ΑΤ+ΔΑ，ΔΑ由各个具体感烟报警器的离散性决 定，可以是正值或负值。传统的红外光电式感烟报警器是通过调节外围滑动变阻器去除ΔΑ 的影响。本实用新型则直接将理想信号值At下的实际烟雾探测信号值At+Δ A通过模数转 换器转换后放入存储器中保存。当报警器正常工作时，假设正常工作时某烟雾的理想烟雾 探测信号值为A1，考虑不同报警器离散性的影响，实际的烟雾探测信号值为A1+△ Α，通过模 数转换后在数字领域进行数字信号处理时两个烟雾浓度条件下的烟雾探测信号之差为A1+ Δ A- (Ατ+ ΔΑ) = A1-At (1)由(1)可知，通过求差运算消除了报警器的系统误差ΔΑ。实际生产数字感烟报警器时，生产厂商若能提供稳定理想烟雾浓度的测试烟箱。 本实用新型的数字感烟报警器内的灵敏度标定控制电路控制进入灵敏度标定模式，数字感 烟报警器直接将理想的烟雾探测信号值At下的实际烟雾探测信号值At+ Δ A经过数模转换 后作为阈值放入存储器中保存。当报警器正常工作时，灵敏度标定控制电路控制进入正常 工作模式。报警器将外界的烟雾探测信号值经过模数转换后的数字信号与阈值进行比较。 数字信号处理单元通过对上述外界烟雾信号模数转换后的数字信号与阈值比较，当该数 字信号大于阈值时，数字信号处理单元输出报警信号到报警驱动电路进行报警，否则不输 出报警信号。如果测试烟箱所用的门限烟雾环境准确稳定，该电路就能实现一致性很好的 数字调节的高灵敏度的感烟报警器。且对灵敏度的设定直观准确。当设定到灵敏度标定模 式时，采集到的门限烟雾浓度即为该报警器的烟雾报警浓度，各报警器系统厂商可以根据 不同的需要对这个报警浓度进行直观准确的调节，极大的增加到了生产的灵活性。实际生产数字感烟报警器时，生产厂商若不能提供理想稳定的烟雾浓度测试烟 箱，本实用新型则提供一种校准模式。当灵敏度标定控制电路控制进入校准模式时，用户直 接将希望的报警信号阈值直接写入存储器中存储。该阈值为生产厂商通过大量的实验数 据所得，如通过统计大批数字感烟报警器在理想烟雾浓度下的阈值，并对这些阈值进行统 计分析，如这些阈值满足高斯分布，则该高斯分布的数学期望即为用户希望的报警信号阈 值。虽然该报警信号阈值不能提供高灵敏度的报警阈值，但利于生产厂商批量生产出对灵
4敏度要求不是很高的报警器。上述数字感烟报警器的工作原理为直接将烟雾探测信号转换后的数字信号与阈 值进行比较，并依据比较的结果控制是否输出报警信号。但数字感烟报警器正常工作时，由 于烟雾浓度不是特别稳定，若不对烟雾探测信号转换后的数字信号进行滤波处理，易导致 数字感烟报警器产生“不报”或“误报”的缺陷。如图3所示，图3中的数字处理单元比图2增加了对模数转换器输出的数字信号 进行数字滤波处理的功能。若数字感烟报警器工作于灵敏度标定模式时，数字处理单元将 理想烟雾浓度下的烟雾探测信号转换成数字信号进行数字滤波处理得到滤波数据，并直接 将该滤波数据作为阈值保存于存储器中；若数字感烟报警器工作于正常工作模式时，数字 处理单元将实际工作时烟雾浓度下的烟雾探测信号转换成数字信号进行数字滤波处理得 到的滤波数据与上述阈值进行比较，若该滤波数据大于阈值，输出报警信号进行报警，否则 不输出报警信号；若数字感烟报警器工作于校准模式时，则生产厂商直接将实验统计得到 的最优化数据作为阈值直接写入存储器中保存。本实用新型还提供单端的高精度振荡器，相对于传统双端式、振荡频率与电源电 压有关的振荡器，更利于集成电路工作性能的稳定性，同时减少了外围器件，便于使用生 产；还提供故障检测电路，当电路工作状态出现低压、光电仓退化、烟尘等异常时，故障检测 电路启动自诊断和瞬变信号抑制算法，可自动检测并进行故障报警；还提供基准电路，增益 放大器，LED/IRED驱动电路，低压检测电路，分别实现为整体电路提供基准电压，对输入的 烟雾探测信号进行增益放大，驱动LED/IRED端口，检测电源电压等功能。本实用新型仅以图2、图3所示的数字报警器电路作为具体实施例，但本实用新型 利用在数字信号领域进行数字处理从而消除系统误差的设计思想可应用于各种报警器或 报警电路。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求一种数字感烟报警器，其特征在于，包含模数转换单元，用于将烟雾探测信号转换为数字信号；存储器，用于存储阈值；数字信号处理单元，连接模数转换器及存储器，用于对所述数字信号与所述阈值进行比较，并依据所述比较的结果控制是否输出报警信号。
2.如权利要求1所述数字感烟报警器，其特征在于，所述数字感烟报警器还包含与所 述模数转换器及数字信号处理单元相连接的灵敏度标定控制电路，所述灵敏度标定控制电 路用于设置数字报警器的工作模式。
3.如权利要求2所述数字感烟报警器，其特征在于，所述工作模式包含灵敏度标定模 式、正常工作模式及校准模式。
4.如权利要求3所述数字感烟报警器，其特征在于，所述数字感烟报警器进入灵敏度 标定模式，当所述烟雾探测信号为门限烟雾浓度下的烟雾探测信号时，所述数字信号即为 阈值。
5.一种数字感烟报警器，其特征在于，包含模数转换单元，用于将烟雾探测信号转换为数字信号；存储器，用于存储阈值；数字信号处理单元，连接模数转换器及存储器，用于对所述数字信号进行数字滤波处 理后得到滤波数据，比较判断所述滤波数据及阈值，并依据比较的结果控制是否输出报警信号。
6.如权利要求5所述数字感烟报警器，其特征在于，所述数字感烟报警器还包含与所 述模数转换器及数字信号处理单元相连接的灵敏度标定控制电路，所述灵敏度标定控制电 路用于设置数字报警器的工作模式。
7.如权利要求6所述数字感烟报警器，其特征在于，所述工作模式包含灵敏度标定模 式、正常工作模式及校准模式。
8.如权利要求7所述数字感烟报警器，其特征在于，所述数字感烟报警器进入灵敏度 标定模式，当所述烟雾探测信号为门限烟雾浓度下的烟雾探测信号时，所述滤波数据即为 阈值。
专利摘要本实用新型公开了一种数字感烟报警器。数字感烟报警器包含模数转换单元、存储器及数字信号处理单元。其中，模数转换单元用于将烟雾探测信号转换为数字信号；存储器，用于存储阈值；数字信号处理单元，连接模数转换器及存储器，用于对所述数字信号进行数字滤波处理后得到滤波数据，比较判断所述滤波数据及阈值，并依据比较的结果控制是否输出报警信号。采用本实用新型的数字感烟报警器，通过在数字领域进行数字信号处理，可消除数字感烟报警器内的系统误差，达到批量生产一致性好、灵敏度高的数字感烟报警器的效果。
文档编号G08B17/10GK201654938SQ20092021364
公开日2010年11月24日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者张天舜, 李俊杰, 沈天平, 罗先才 申请人:无锡华润矽科微电子有限公司