一种高精度烟雾探测的方法及装置与流程

一种高精度烟雾探测的方法及装置
【技术领域】
1.本发明涉及光电感烟探测器技术领域，尤其涉及一种高精度烟雾探测的方法及装置。


背景技术：

2.目前感烟探测器主要有两种类型，离子式感烟探测器和光电式感烟探测器。离子式感烟探测器由于具有放射性，目前应用市场逐步减少。光电烟雾探测器具有无放射性污染、受风流和环境湿度变化影响小、成本低、高可靠性等优点，所以光电烟雾探测器取代离子烟雾探测器的趋势越来越明显。光电感烟探测器都需要标定(在标准烟箱内，将标准烟雾浓度下对应adc采集的数值作为报警的阈值)，以保证光电感烟探测器在预定的标准烟雾浓度时报警。
3.现有的标定流程，由于元器件个体差异，如发射管辐射强度不同、运放的失调电压不同、电阻电容的的误差等原因，都会造成标准烟雾浓度中小信号放大电路的输出不同，最终的结果是报警阈值都不同，有的大，有的小。而为保证所有制造出来的探测器报警阈值都落在电路输出量程内，报警阈值的设置值往往远低于电路输出量程。小信号放大电路增益未充分利用，再结合mcu(微处理器)的adc(模数转换模块)分辨率，导致探测器探测精度偏低。同时由于报警阈值设置较低，当adc受到干扰时，轻微的扰动，就容易达到报警阈值，产生误报警。
4.请参阅图1所示，图中为现有的光电感烟探测器的标定流程，由于元器件个体差异，如发射管辐射强度不同、运放的失调电压不同、电阻电容的的误差等原因，导致光电感烟探测器探测精度偏低。例如：标准烟箱内，标准烟雾浓度为0.120db/m，mcu的adc满量程为3.3v。当adc为10位时，1lbs＝0.003v，即adc最小可分辨电压为0.003v。现假设有a、b两台光电感烟探测器，在洁净空气时，小信号放大电路放大电路输出都为0.5v；在标准烟雾浓度时，a机小信号放大电路放大电路输出为3.0v，b机为2.0v。
5.设定：y为标准烟雾浓度；
6.v_air为小信号放大电路在洁净空气时输出值；
7.v_smoke为小信号放大电路在标准烟雾浓度时输出值；
8.1lbs为adc可分辨的最小电压；
9.δ为探测器精度，即能探测到最小的烟雾变化值。
10.那么δ＝y/((v_smoke
‑
v_air)/1lbs)
11.a探测器精度：δ＝y/((v_smoke
‑
v_air)/1lbs)＝0.120db/m/((3.0
‑
0.5)/0.003)＝0.000144db/m
12.b探测器精度：δ＝y/((v_smoke
‑
v_air)/1lbs)＝0.120db/m/((2.0
‑
0.5)/0.003)＝0.000240db/m。
13.所以：a机的探测精度更高，且a机的报警阈值为3.0v，b机的报警阈值为2.0v，a机的抗干扰能力更强，不容易产生误报。
14.由于元器件差异、组装误差等现状客观存在，且如果从减小元器件差异、减小组装误差方面来改善探测器探测精度，成本高昂，不适合于批量生产。因此，有必要提供一种高精度烟雾探测的方法及装置，能消除元器件差异及组装误差造成的放大电路增益差异，提高光电感烟探测器的探测精度，加强产品的一致性，不需要特意挑选元器件，适合批量生产。


技术实现要素：

15.本发明公开了一种高精度烟雾探测的方法及装置，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。
16.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
17.一种高精度烟雾探测装置，包括光电感烟探测器，所述光电感烟探测器包括发射控制电路、发射管、光敏接收管、小信号放大电路和mcu，所述mcu包括adc，所述mcu通过所述发射控制电路控制所述发射管发射红外光信号，所述光敏接收管接收红外光信号，当有烟雾时，所述光敏接收管产生光电流，光电流经所述小信号放大电路放大后传给所述adc，所述mcu根据所述小信号放大电路的输出值和所述mcu的预设报警阈值的差值，对所述小信号放大电路进行增益调节。
18.作为本发明的一种优选改进：所述光电感烟探测器还包括报警装置，所述报警装置和所述mcu连接。
19.一种高精度烟雾探测的方法，该方法包括以下步骤：
20.s1、mcu检查光电感烟探测器的标定标志位，判断标志位是否为1，若否，则执行步骤2；若是，则执行步骤s8；
21.s2、点亮未标定指示灯；
22.s3、将光电感烟探测器放入标准烟箱内，标准烟箱内设有标准浓度的烟雾；
23.s4、检测是否收到开始标定信号，若是，执行步骤s5；若否，则执行步骤s2；
24.s5、mcu的adc采集小信号放大电路的输出值，判断输出值是否等于预设报警阈值，若是，则执行步骤s6；若否，则执行步骤s7；
25.s6、完成光电感烟探测器标定，mcu记录报警阈值、小信号放大电路的增益调整值，并写入存储器，标定光电感烟探测器的标志位为1，并执行步骤s1；
26.s7、mcu调整小信号放大电路的增益值，并执行步骤s5；
27.s8、将光电感烟探测器安装于工作场所内，mcu读入增益参数和报警阈值，并按增益参数设置小信号放大电路的增益值；
28.s9、通过mcu采集小信号放大电路的ad值；
29.s10、判断ad值是否大于报警阈值，若是，执行步骤s11；若否，则执行步骤s9；
30.s11、报警输出。
31.作为本发明的一种优选改进：所述预设报警阈值设置在接近所述adc采样的满量程位置。
32.本发明的有益效果如下：
33.所述光电感烟探测器在标准烟雾浓度中标定时，采用自动调节所述小信号放大电路的增益值，使所述小信号放大电路的输出值，达到设计预设定数值(预设报警阈值)，以标
准烟雾浓度对应预设报警阈值。元器件差异及组装误差造成的所述小信号放大电路的增益差异，在标定过程中被消除掉，提高了所述光电感烟探测器的探测精度，加强了产品一致性，不需要特意挑选元器件，适合批量生产。
【附图说明】
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
35.图1为现有的光电感烟探测器的标定流程图；
36.图2为本发明电路框图示意图；
37.图3为本发明流程框图示意图。
【具体实施方式】
38.下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
43.请参阅图2所示，本发明提供一种高精度烟雾探测装置，包括光电感烟探测器，所述光电感烟探测器包括发射控制电路、发射管、光敏接收管、小信号放大电路和mcu，所述mcu包括adc，所述mcu通过所述发射控制电路控制所述发射管发射红外光信号，所述光敏接收管接收红外光信号，当有烟雾时，所述光敏接收管产生光电流，光电流经所述小信号放大电路放大后传给所述adc，所述mcu根据所述小信号放大电路的输出值和所述mcu的预设报警阈值的差值，对所述小信号放大电路进行增益调节。
44.具体的，所述光电式感烟探测器是利用烟雾颗粒对光的散射原理，在迷宫内设置所述发射管和所述光敏接收管，在迷宫内无烟雾粒子存在时，所述光电式感烟探测器外壳之外的环境光线被迷宫阻挡，基本上不能进入迷宫，所述光敏接收管只能接收到红外光束经多次反射在敏感空间形成的背景光，因此不产生光电流，电路处在正常监视工作状态。当烟雾颗粒进入由迷宫所包围的敏感空间时，烟雾颗粒吸收入射光并以同样的波长向周围发射光线，部分散射光线被所述光敏接收管接收后，使受光元件阻抗发生变化，形成光电流。光电流经过所述小信号放大电路放大后，给到所述mcu的所述adc。当光电流大到一定程度，所述小信号放大电路输出的值达到所述mcu预定值(报警阈值)时，产生报警。
45.优选地，所述光电感烟探测器还包括报警装置，所述报警装置和所述mcu连接。
46.请参阅图3所示，本发明提供一种高精度烟雾探测的方法，该方法包括以下步骤：
47.s1、mcu检查光电感烟探测器的标定标志位，判断标志位是否为1，若否，则执行步骤2；若是，则执行步骤s8；
48.s2、点亮未标定指示灯；
49.s3、将光电感烟探测器放入标准烟箱内，标准烟箱内设有标准浓度的烟雾；
50.s4、检测是否收到开始标定信号，若是，执行步骤s5；若否，则执行步骤s2；
51.s5、mcu的adc采集小信号放大电路的输出值，判断输出值是否等于预设报警阈值，若是，则执行步骤s6；若否，则执行步骤s7；
52.s6、完成光电感烟探测器标定，mcu记录报警阈值、小信号放大电路的增益调整值，并写入存储器，标定光电感烟探测器的标志位为1，并执行步骤s1；
53.s7、mcu调整小信号放大电路的增益值，并执行步骤s5；
54.s8、将光电感烟探测器安装于工作场所内，mcu读入增益参数和报警阈值，并按增益参数设置小信号放大电路的增益值；
55.s9、通过mcu采集小信号放大电路的ad值；
56.s10、判断ad值是否大于报警阈值，若是，执行步骤s11；若否，则执行步骤s9；
57.s11、报警输出。
58.具体的，将光电感烟探测器放入标准烟雾浓度中，adc采集小信号放大电路的输出值，mcu调整小信号放大电路的放大增益，使小信号放大电路输出值接近预设报警阈值。完成光电感烟探测器标定，mcu记录报警阈值、小信号放大电路的增益调整值。将光电感烟探测器安装于工作场所内，并按参数设置小信号放大电路的增益值，进行烟雾探测。本发明在标准烟雾浓度中标定时，采用自动调节小信号放大电路增益，使电路输出达到设计预设定数值(预设报警阈值)。以标准烟雾浓度对应预设报警阈值，元器件差异及组装误差造成的放大电路增益差异，在标定过程中被消除掉。提高了光电感烟探测器的探测精度，加强了产品一致性，不需要特意挑选元器件，适合批量生产。
59.进一步地，所述预设报警阈值设置在接近所述adc采样的满量程位置，比如所述adc采样的满量程为3.3v，所述mcu调整所述小信号放大电路的增益，使输出到3.0v左右。
60.工作原理：所述光电感烟探测器在标准烟雾浓度中标定时，采用自动调节所述小信号放大电路的增益值，使所述小信号放大电路的输出值，达到设计预设定数值(预设报警阈值)，以标准烟雾浓度对应预设报警阈值。元器件差异及组装误差造成的放大电路增益差异，在标定过程中被消除掉，提高了所述光电感烟探测器的探测精度，加强了产品一致性。
61.本发明和传统方法的比较如下：
62.1、传统方法，所述小信号放大电路增益固定不变；本发明，所述小信号放大电路的增益可调。
63.2、传统方法，所述mcu只采集所述adc数据；本发明，所述mcu采集所述adc数据，同时具有调节所述小信号放大电路增益的功能。
64.3、传统方法，所述光电感烟探测器标定时，只单单采集所述adc数据，整个过程是开环的；本发明，所述光电感烟探测器标定时，所述mcu采集所述adc数据与所述小信号放大电路的增益调节形成闭环。
65.4、传统方法，为保证产品一致性，需要特意挑选元器件；本发明，采用闭环方式，消除了所述小信号放大电路的增益差异，不需要特意挑选元器件。
66.5、传统方法，所述小信号放大电路增益固定，元器件的差异造成所述小信号放大电路输出差异很大，为保证报警阈值都落在所述小信号放大电路的输出量程内，人为减小所述小信号放大电路的电路增益值，所述光电感烟探测器精度变低；本发明，采用闭环方式，消除了所述小信号放大电路的增益差异，以设计的预定报警阈值对应标准烟雾浓度，可最大限度利用所述小信号放大电路的增益，提高所述光电感烟探测器的精度。
67.尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。