0 引言

隨著社會經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高，人們對自己住宅的要求也越來越高，不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對安全性、智能性等也提出了更高的要求。相反，經濟的快速增長也帶來了相當大的負面社會效應，城鄉、區域收入差距進一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們日常防范的要求，與此同時，液化石油氣、管道煤氣進入了大多數家庭，各種家用電器也得到了廣泛的使用，人們在享受這些現代化設施帶來的便利的同時，卻也增加了火災隱患和有害氣體中毒的危險。這時，傳統的家庭住宅顯然己經遠遠不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭安全防范報警系統，以可靠地進行日常安全防范工作，及時發現各種險情并通知戶主，以便將險情消滅在萌芽狀態，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產不受損失。

1 防盜防火系統模型

防盜、防火系統由電源電路、防盜系統、防火系統、信號處理電路和聲光報警電路組成。防盜、防火安全系統整機框圖如圖1所示。

防火系統主要由煙霧檢測信號送給電壓比較器，再經過延時控制電路送給聲光報警器。煙霧傳感器是通過測量空氣中的正負電荷的平衡來工作的。在傳感器內部，有一小片放射性物質，這種物質能在感應室內流動的空氣中產生一股微小的電流。在線路板上，有一個電腦芯片用來監測這股電流。當煙霧粒子進入到感應室后，就會擾亂那里的正負電荷的平衡，同時也會使這股電流發生變化。當煙霧逐漸加重，正負電荷的不平衡性就會加強。當這種平衡性達到一定的限度，就會聲光報警。

防盜系統是一個被動式紅外報警器，主要由熱釋電紅外傳感器檢測信號送給電壓比較器，再經過電子開關送給聲光報警器。熱釋電紅外傳感器由傳感探測器、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元器上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號。菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測器上，同時產生交替變化的紅外輻射高靈敏區和盲區，以適應熱釋電探測器要求信號不斷變化的特性;熱釋電紅外傳感器是報警器設計中的核心器件，它可以把人體的紅外信號轉換為電信號以供信號處理部分使用;信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進行放大、濾波、延遲、比較，為報警功能提供電信號。

2 防盜報警器的設計分析

2.1 防盜報警器的模型

防盜報警電路是利用電子元器件和線路構成的一種防盜設施，用以監控非法入侵者，并當原監控場所發生異常變化時，能準確、及時地產生特定的報警信號。防盜報警器由熱釋電紅外傳感器CK-6、電壓比較器、跟隨器、電子開關及聲光報警電路組成。該系統是一個被動的探測器。所謂“被動”是指探測器本身不發出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區域內移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。圖2所示是該報警器的工作流程圖。

2.2 防盜報警器的分析

防盜報警原理圖如圖3所示。熱釋電紅外傳感器CK-6作為警戒探頭使用，它的內部有菲涅爾透鏡，探測半徑為12 m，水平半徑探角為120°，外接12V電源。通電后，CK-6內部繼電器吸合，其輸出信號線短接，無信號輸出，IC1a(LM324)組成比較器輸出端為低電平，后續報警電路不工作。當盜賊闖入警戒區時，CK-6的輸出信號短路線斷開，電壓比較器IC1a(LM324)同相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓，IC1a(LM324)輸出高電平。此高電平對C1、C2充電，當C2上的電壓達到IC2(TWH8778)的開啟電壓時，該電壓經跟隨器IC1b(LM324)及R7加到電子開關IC2(TWH8778)的輸入端，使電子開關IC2(TWH8778)接通，觸發報警音響電路IC3(9300)工作，產生聲光報警信號。電路中的開關S是用來人工手動消除報警信號的。

3 防火報警器的設計分析

3.1 防火報警器的模型

本電路由火災檢測電路UD-02型離子感煙傳感器、專用煙霧信號處理電路C14467和壓電蜂鳴器組成。UD-02型離子式感煙傳感器的靈敏度高、可靠性好，它具有兩個電離室和一個放射源。UD-02型離子式感煙傳感器是通過煙霧來檢測火災的發生的。這是因為發生火災時必然伴隨著煙霧的產生，有的甚至是先有煙后發火，因此通過檢測煙霧可以來檢測火情。UD-02型離子式感煙傳感器由內、外電離室組成，內離室密閉，與外界不通;外電離室開放，與外界相通。內、外電離室內各裝有一對電極和一個放射性同位素镅-241的α射線放射源，連續不斷地放出α射線，使極間電離而產生正、負離子，這就使兩極間具有導電性。當對這對電極加上電壓時，極間就會形成電流，且電流的大小與所加電壓

的大小有關。當電壓大到一定值時，極間電流呈飽和狀態并能保持下去。

當有煙霧進入外電離室時，極間離子由于受煙塵吸附，移動速度慢，同時在移動過程中還會發生正、負離子中和現象，這又會使極間電流逐漸減小，相當于極間電阻增大。而內電離室則由于密閉而煙霧不能進入，因此仍保持原狀態，導電電流和等效內阻均不變。由于內外電離室中的兩對電極是串聯的，其結果是內外電離室的導電狀態失去平衡，輸出電壓就會發生變化。這樣，就使UD-02在潔凈的空氣中時，C極輸出電壓為5～5.6V;在煙霧的環境中，C極輸出電壓下降至1.1～1.2V。

C14467是一片專門用于對煙霧傳感信號進行處理的集成電路，為十六腳扁平封裝。它的內部主要電路是一個檢測輸入信號的電壓比較器，當無煙霧輸入時，傳感器的平衡電壓約為5.3V，大于內部設置的閥值電壓4.7V，比較器輸出低電平，當有煙霧傳感信號輸入時，傳感器的輸入信號小于內部設置的閥值電壓，比較器輸出高電平，同時發出報警信號。閥值電壓值還可通過13腳外接電阻的不同來調節。

3.2 火災報警電路的分析

火災報警技術是由火災傳感技術和電子技術兩大部分組成的。對火災的探測是以物質在燃燒過程中產生的各種現象為依據的，并應以早期發現火災為前提。因為火災的早期發現，是充分發揮滅火措施、減少火災損失、保護生命財產的重要條件。在多數情況下，發生火災時是先有煙后起火，如果采用感煙式火災報警器，便能提前發現火情，減少火災損失。為了預防火災的發生，人們研制生產了各種防火、滅火系統。隨著近代電子技術和各種新材料的發現，各種新型防火檢測器件也不斷出現，除了各種氣敏傳感器外，目前在火災檢測系統中應用最多的是UD-02型“離子感煙傳感器”。

離子感煙火災報警器電路如圖4所示。電路中UD-02的輸出端C與C14467的信號輸入端15相連，C14467的12腳外接電容C3為內部振蕩器的外接電容;7腳外接電阻R2為定時電阻;14腳、16腳與傳感器的B腳共同接地，作輸入保護;5腳外接LED用來檢測電池電壓;10腳、11腳為報警信號輸入端，接壓電蜂鳴器。

當UD-02檢測到有煙霧時，其集電極C產生的檢測信號送到C14467的輸入端15腳，經C14467內部電路處理后，由10、11腳輸出的報警信號加在壓電晶體喇叭上，使其發出報警聲。電路中的按鈕開關S用來檢查報警功能是否正常。當按下S時，12V電源電壓由UD-02的A電極輸入傳感器，模擬有煙霧的狀態，使集電極C的輸出電壓降低。只要在此狀態下，報警電路就會發出報警聲，表明電路工作正常。

4 結語

本文簡述了防盜、防火安全系統的報警器，其中防盜模塊由熱釋電紅外傳感器CK-6、信號處理系統和聲光報警電路組成。防火報警器由離子感煙傳感器UD-02、煙霧處理電路C14467和聲光報警器組成。隨著電子通訊技術的飛速發展，有關家庭、辦公室和倉庫等處的安全防范和自動報警系統的開發研制日益被科研單位和生產廠家所重視，現在市場上也出現了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較差、功能單一或造價高而難于普及。開發一種適合于家庭、倉庫、銀行等重要場所的低價位、運行可靠的多功能智能型安全防范報警系統，對室內出現的各種緊急意外事件如發生入室盜竊、火災等自動發出報警信息并進行及時處理已經勢在必行。