一種感煙報警電路的製作方法
2023-09-13 07:49:25
專利名稱：一種感煙報警電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於火災探測技術領域，涉及一種感煙報警電路。
背景技術：
目前，在火災探測技術中，感煙報警器已經廣泛應用於公共場所和家庭中，為保護 人身財產安全起著重要的作用。感煙報警器的核心功能是利用煙霧探測器檢測空氣中的煙 霧的濃度，達到一定煙霧濃度時即啟動喇叭進行報警，根據感煙方式的不同分為離子式感 煙報警器和感煙報警器傳統的感煙報警電路(如圖1所示)包括閾值信號模塊，輸入信號處理模塊，信號 比較模塊，邏輯控制模塊，喇叭驅動模塊，振蕩器模塊，其他功能模塊等。由外部探測器得到 的煙霧探測信號經過輸入信號處理模塊處理後，在信號比較模塊中與預設的閾值信號進行 比較，如果超過閾值則認為是「有煙霧」狀態，通過邏輯控制模塊啟動喇叭驅動模塊驅動外 圍喇叭進行報警。按照安全標準要求，感煙報警器的報警聲應該在距離報警器10英寸處的聲音強 度要達到85dB以上，這是一個很高的聲響要求，為了達到這樣的要求，電路中的喇叭驅動 模塊需要有較高的輸出功率，一般感煙報警電路都使用三端式壓電喇叭發聲，並且使用9V 的乾電池供電以提高輸出功率。使用9V電池供電的供電方式不僅增加了電路的功耗，而且增加感煙報警器的整 機成本。同時因為9V電池在市場中並不非常常見，所以當感煙報警器的電池電量耗盡時， 電池替換也不方便。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種感煙報警電路，可以用低壓電源進行供 電、低功耗、低成本、兼容性好的感煙報警電路。為了解決上述技術問題，本發明提供一種感煙報警電路，包括信號判斷模塊、邏輯 控制模塊、喇叭驅動模塊、升壓電路模塊；所述信號判斷模塊獲取外部信號並與閾值信號進 行比較，所述邏輯控制模塊根據所述比較的結果控制所述喇叭驅動模塊的工作狀態，所述 升壓電路模塊將外部電壓VDD升高後提供給所述喇叭驅動模塊。可選的，當所述比較的結果為所述外部信號大於所述閾值信號，電路進入報警狀 態。可選的，所述邏輯控制模塊根據所述比較的結果控制所述升壓電路模塊，使所述 升壓電路模塊和所述喇叭驅動模塊的工作狀態同步。可選的，所述信號判斷模塊包括信號處理模塊、閾值信號模塊、信號比較模塊，外 部信號經過輸入信號處理模塊處理後，在信號比較模塊與閾值信號模塊產生的閾值信號進 行比較。其中，所述信號處理模塊對可以外部信號進行增益放大和模數轉換。述邏輯控制 模塊可以採用數位訊號處理模塊。
可選的，所述升壓電路模塊包括N個電容(C「CN)和電容C，N為大於1的自然數； 所述N個電容(C1-Cn)並聯時被外部電壓VDD充電並與電容C斷開，串聯時與所述外部電壓 VDD斷開並對電容C充電。可選的，所述N個電容(C1-Cn)都具有第一端和第二端；所述N個電容串接，相鄰 電容的第一端與第二端通過開關連接並產生空置的第一端和第二端各一個；所述空置的第 二端接地，所述空置的第一端通過開關與所述電容C相連；所述第一端通過開關連接外部 電壓VDD，除所述接地第二端外的其他所述第二端通過開關接地。其中，所述連接外部電壓 VDD的開關可以為一端具有至少N個獨立接口的開關電路，其中的N個獨立接口連接所述電 容的第一端。所述連接外部電壓VDD的開關還可以為N個獨立的開關。可選的，所述連接外部電壓VDD的N個獨立的PMOS管，並且所述接地的開關為N_1 個獨立的NMOS管。可選的，所述接地的開關為一端具有至少N-I個獨立接口的開關電路，其中的N-I 個獨立接口連接所述電容的第二端。可選的，所述接地的開關為N-I個獨立的開關。可選的，所述串接N個電容(C1-Cn)的開關和所述連接電容C的開關為PMOS管。可選的，所述電容C兩端電壓為所述升壓模塊的輸出電壓VPP，VPP = VDD*N。可選的，所述N個電容(C1-Cn)大小相同，取值範圍為IOpF至20pF。可選的，所述電容C大小為IOnF至10uF。可選的，所述外部電壓VDD為1. 5V至4. 5V。可選的，所述升壓電路模塊將外部電壓VDD升高至6V至12V。與傳統的高壓電源(9V)供電的感煙報警電路相比，本發明提供的感煙報警電路， 通過增加升壓電路模塊，將外部電壓升高後提供給喇叭驅動模塊，以驅動喇叭工作。因此本 發明可以使用低壓電源(1.5V-4. 5V)供電，有著低功耗和低成本的優點，同時本發明提供 的報警電路在日常使用中也利於電池的更換。
圖1是傳統的感煙報警電路的結構框圖；圖2是本發明的感煙報警電路的實施例一的結構框圖；圖3是本發明的感煙報警電路的實施例二的結構框圖；圖4是本發明的信號判斷模塊的實施例的結構框圖；圖5是本發明的升壓電路模塊的實施例的結構示意圖；圖6是本發明的升壓電路模塊的一種優選例的電路圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步 的詳細描述。圖2是本發明一種實施例(實施例一)的結構框圖。從圖2中可以看出，本實施 例的報警電路包括信號判斷模塊、邏輯控制模塊、喇叭驅動模塊。報警設備的傳感器探測環境中的煙霧信號並轉換成電信號，這一外部信號被信號判斷模塊獲取並與閾值信號進行比較，邏輯控制模塊根據所述比較的結果控制喇叭驅動模 塊的工作狀態，當外部信號大於閾值信號時，電路判斷為「有煙霧」並進入報警狀態，喇叭驅 動模塊啟動並驅動喇叭報警。喇叭驅動模塊驅動喇叭需要相對較高的電壓，標準電壓為9V， 為了降低電路的供電電壓，減少損耗，本實施例中用一個升壓電路模塊將外部電壓VDD升 高后提供給所述喇叭驅動模塊。一般可以用1.5V-4. 5V(優選3V)的電壓對電路進行供電， 升壓電路模塊將該電壓提高至6V-12V(優選9V)，用以對喇叭驅動模塊進行供電。這樣不僅 整個電路的耗能減少了，同時1. 5V-4. 5V的電壓也是目前市場上通用的電池電壓，有利於 電池的更換。圖3為本發明另一種實施例(實施例二)的結構框圖。從圖3中可以看出，實施 例二是在實施例3的基礎上，增加了邏輯控制模塊根據信號判斷模塊對外部信號與閾值信 號的比較結果控制升壓電路模塊的工作。當比較結果為「有煙霧」，那麼邏輯控制模塊使升 壓電路模塊工作，向喇叭驅動模塊供電，同時邏輯控制模塊使喇叭驅動模塊工作，驅動喇叭 報警；當比較結果為「無煙霧」，那麼邏輯控制模塊使升壓電路模塊和喇叭驅動模塊不工作， 不對外供電，減少了能耗。實施例一和實施例二中的可以採用的一種信號判斷模塊的結構框圖如圖4所示。 信號判斷模塊包括輸入信號處理模塊、閾值信號模塊和信號比較模塊。輸入信號處理模塊對輸入的煙霧信號(外部信號)進行增益放大和模數轉換，將 轉換而成的數位訊號傳送給信號比較電路；閾值信號模塊產生閾值信號，信號比較電路將 該數位訊號與閾值信號進行比較，當數位訊號與閾值信號的比較結果為「有煙霧」時電路進 入報警狀態。此時邏輯控制模塊啟動升壓電路模塊將對喇叭驅動模塊供電，喇叭驅動模塊 驅動外圍喇叭進行報警。作為一個優選方式，邏輯控制模塊為數位訊號處理模塊。實施例一和實施例二中可以採用的一種升壓電路模塊的結構示意圖如圖5所示。
從圖5中可以看出，升壓電路模塊包括N個電容Cp C2.....Cn和另一個電容C，N為大於1
的自然數。C^C2.....Cn並聯時同時被外部電壓VDD充電並與電容C斷開，C^C2.....Cn
串聯時與外部電壓VDD斷開並對電容C充電。電容C的兩端電壓為輸出電壓VPP。下面結合圖5詳細闡述如何實現Q、C2.....Cn並聯時同時被外部電壓VDD充電
並與電容C斷開，C1X2.....Cn串聯時與外部電壓VDD斷開並對電容C充電。具體來講，電
容Q、C2.....Cn的一端^、^52.....Epn分別通過開關電路Kp與外部電壓VDD相連。電容
C1的另一端Enl接地，電容C2.....Cn的另一端En2.....Eiin通過開關電路Kn接地。電容Ci
的一端Epi與電容Ci+1的另一端Enw通過開關Ki相連，1彡i < N，i為自然數。也就是說 C1的Epl端與C2的En2端通過開關K1相連，C2的^52端與C3的En3端通過開關K2相連，以此 類推。Cn的Epn端通過開關Kn與電容C 一端相連，電容C另一端接地；採用時序信號控制電路中的開關，時序信號由一振蕩器模塊產生。時序信號控制 開關Kp和開關Kn同時導通或關斷。當開關Kp和開關Kn同時導通時，時序控制開關K都斷 開，此時CpCy...、Cn處於並聯狀態，外部電壓VDD對CpCy...、Cn充電。CpCy...、Cn
的4端(包括^5lAp2.....Epn)為高電平，C」 C2.....(；的^端(包括I^En2.....Eiin)接
地，兩端的電壓為VDD。當開關Kp和開關Kn同時關斷時，時序控制開關K都導通，此時Cp
C2.....Cn處於串聯狀態。由於電容的特性，當開關Kp和開關Kn同時關斷時，Cp C2.....Cn
兩端的電荷保持不變，因此電壓也為VDD，當被串聯起來時，C1的Enl端接地,C1的^5l端(高電平端)與C2的En2端(低電平)相連，C2的^52端(高電平端)與C3的En3端(低電平) 相連，以此類推。因此串聯後C1-Cn總的電壓為N個VDD的和。開關Kn的導通使得(^-(；對 電容C充電，電容C兩端電壓為N個VDD的和，即VPP = N*VDD。這裡所說的開關K為開關 K1^K2,. . ·、KN 的總稱。本實施例中N個電容C」 C2.....Cn可以大小相同，也可以不相同，優選為大小相
同。CpC2V ..、CN的大小為IOpF至20pF，優選為15pF。電容C遠大於N個電容CpCy...、 Cn，其大小為 IOnF 至 10uF，優選為 IOOnF, 200nF, 500nF, 800nF, IuF, 5uF, IOuF0 根據實際需 要，可以選取適當的N，一般市場上的低壓電源(如乾電池)具有為1.5V，3V，4.5V。喇叭驅 動模塊所需要的驅動電壓為6V至12V，符合標準的為9V(優選值)。需要指出的是，上述開關Kp、開關Kn和開關K指的是具有開關功能的模塊。Kp可 以是一個開關電路，一端具有至少N個獨立接口，另一端為一個接口與外部電壓VDD相連，
其中的N個獨立接口分別於Cp C2.....Cn的一端ti、^52.....Epn相連。時序控制Kp的開
關狀態，開關Kp斷開時^^、Ep2.....Epn彼此不相連，開關Kp導通時ti、^52.....Epn同時與
外部電壓VDD相連。Kp還可以是N個獨立的開關Kpl、Kp2.....Kpn，每個開關的一端並接到
外部電壓VDD，另一端分別於Q、C2.....Cn的一端^jlAp2.....Epn相連。同樣的，Kn可以是一個開關電路，一端與外部電壓VDD相連，另一端具有至少N-I
個獨立接口，其中的N-I個獨立接口分別於C2.....Cn的一端En2.....Ehn相連。時序控制
Kn的開關狀態，開關Kn斷開時En2.....Eiin彼此不相連，開關Kn導通時En2.....Ehn同時與
外部電壓VDD相連。Kn還可以是N-I個獨立的開關Kn2.....Kiin,每個開關的一端並連接地，
另一端分別於C2.....Cn的另一端En2.....Eiin相連。作為一種優選的實施方式，開關Kp為N個獨立的PMOS管，開關Kn為N_1個獨立的 NMOS管，開關K為N個獨立的PMOS管。N = 3的升壓電路模塊電路圖如圖6所示。在不偏離本發明的精神和範圍的情況下還可以構成許多有很大差別的實施例。應 當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發明不限於在說明書中所述的具體實施例。
權利要求
1.一種感煙報警電路，包括信號判斷模塊、邏輯控制模塊、喇叭驅動模塊，所述信號判 斷模塊獲取外部信號並與閾值信號進行比較，所述邏輯控制模塊根據所述比較的結果控制 所述喇叭驅動模塊的工作狀態，其特徵在於，所述感煙報警電路還包括一升壓電路模塊，將 外部電壓VDD升高後提供給所述喇叭驅動模塊。
2.根據權利要求1所述的感煙報警電路，其特徵在於當所述比較的結果為所述外部信 號大於所述閾值信號，電路進入報警狀態。
3.根據權利要求1所述的感煙報警電路，其特徵在於所述邏輯控制模塊根據所述比 較的結果控制所述升壓電路模塊，使所述升壓電路模塊和所述喇叭驅動模塊的工作狀態同步。
4.根據權利要求1或2或3所述的感煙報警電路，其特徵在於所述信號判斷模塊包括 信號處理模塊、閾值信號模塊、信號比較模塊，外部信號經過輸入信號處理模塊處理後，在 信號比較模塊與閾值信號模塊產生的閾值信號進行比較。
5.根據權利要求4所述的感煙報警電路，其特徵在於所述信號處理模塊對外部信號進 行增益放大和模數轉換。
6.根據權利要求4所述的感煙報警電路，其特徵在於所述邏輯控制模塊為數位訊號處 理模塊。
7.根據權利要求1所述的感煙報警電路，其特徵在於所述升壓電路模塊包括N個電容 (C1-Cn)和電容C，N為大於1的自然數；所述N個電容(C1-Cn)並聯時被外部電壓VDD充電 並與電容C斷開，串聯時與所述外部電壓VDD斷開並對電容C充電。
8.根據權利要求7所述的感煙報警電路，其特徵在於所述N個電容(C1-Cn)都具有第 一端和第二端；所述N個電容串接，相鄰電容的第一端與第二端通過開關連接並產生空置 的第一端和第二端各一個；所述空置的第二端接地，所述空置的第一端通過開關與所述電 容C相連；所述第一端通過開關連接外部電壓VDD，除所述接地第二端外的其他所述第二端 通過開關接地。
9.根據權利要求8所述的感煙報警電路，其特徵在於所述連接外部電壓VDD的開關為 一端具有至少N個獨立接口的開關電路，其中的N個獨立接口連接所述電容的第一端。
10.根據權利要求8所述的感煙報警電路，其特徵在於所述連接外部電壓VDD的開關為 N個獨立的開關。
11.根據權利要求10所述的感煙報警電路，其特徵在於所述連接外部電壓VDD的N個 獨立的PMOS管，並且所述接地的開關為N-I個獨立的NMOS管。
12.根據權利要求8或9或10所述的感煙報警電路，其特徵在於所述接地的開關為一 端具有至少N-I個獨立接口的開關電路，其中的N-I個獨立接口連接所述電容的第二端。
13.根據權利要求8或9或10所述的感煙報警電路，其特徵在於所述接地的開關為N-I 個獨立的開關。
14.根據權利要求8所述的感煙報警電路，其特徵在於所述串接N個電容(C1-Cn)的開 關和所述連接電容C的開關為PMOS管。
15.根據權利要求7所述的感煙報警電路，其特徵在於所述電容C兩端電壓為所述升壓 模塊的輸出電壓VPP。
16.根據權利要求15所述的感煙報警電路，其特徵在於VPP= VDD*N。
17.根據權利要求7所述的感煙報警電路，其特徵在於所述N個電容(C1-Cn)大小相同。
18.根據權利要求7或17所述的感煙報警電路，其特徵在於所述N個電容(C1-Cn)大 小為IOpF至20pF。
19.根據權利要求7所述的感煙報警電路，其特徵在於所述電容C大小為IOnF至10uF。
20.根據權利要求1或7所述的感煙報警電路，其特徵在於所述外部電壓VDD為1.5V 至 4. 5V。
21.根據權利要求1或7或15或16或20所述的感煙報警電路，其特徵在於所述升壓 電路模塊將外部電壓VDD升高至6V至12V。
全文摘要
一種感煙報警電路，包括信號判斷模塊、邏輯控制模塊、喇叭驅動模塊、升壓電路模塊；信號判斷模塊獲取外部信號並與閾值信號進行比較，邏輯控制模塊根據所述比較的結果控制喇叭驅動模塊的工作狀態，升壓電路模塊將外部電壓VDD升高後提供給所述喇叭驅動模塊。本發明提供的感煙報警電路，通過增加升壓電路模塊，將外部電壓升高後提供給喇叭驅動模塊，以驅動喇叭工作。因此本發明可以使用低壓電源(1.5V-4.5V)供電，有著低功耗和低成本的優點，同時本發明提供的報警電路在日常使用中也利於電池的更換。
文檔編號G08B17/10GK102063774SQ20091019884
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者張天舜, 李俊傑, 沈天平, 羅先才 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司