如何实现气体烟雾探测器电路设计和原理解析

烟雾探测器也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器、感烟探测器、烟感探头和烟感传感器，主要应用于消防系统，在安防系统建设中也有应用。它是一种典型的由太空消防措施转为民用的设备。烟雾探测器主要是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾探测器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

方案1：MQ6烟雾/气体传感器设计

在本项目中，我们将在不使用任何微控制器的情况下构建一个简单的 烟雾探测器电路 。该电路在检测到附近的烟雾或火灾时触发蜂鸣器。该电路主要使用MQ6烟雾/气体传感器来检测烟雾水平。MQ6气体传感器也对液化石油气，酒精和甲烷等敏感。在这里，我们使用蜂鸣器作为烟雾报警器，由BC547 NPN晶体管驱动。

我们使用MQ2 / MQ6烟雾或气体传感器模块来检测空气中的烟雾。BC547 NPN 晶体管用于在检测到烟雾时驱动蜂鸣器。10K电位器也用于校准。基本上，在这个项目中，我们使用MQ6烟雾传感器(作为电阻)和电位器设计了一个分 压器电路 。MQ6具有阻力，每当它感应到烟雾时，其值就会发生变化。

此烟雾探测器报警电路的工作很容易。在本项目中，我们使用晶体管工作特性将该电路用作烟雾探测器。正如我们已经知道的那样，我们已经使用了BC547 NPN晶体管，只要其基端子达到至少0.70v，它就会打开。因此，我们在其底部应用了分压器电路。

但在使用这个电路之前，我们需要使用电位器进行校准。在校准中，我们在晶体管基极施加的电压略低于0.70v。每当烟雾传感器检测到烟雾时，它就会降低其电阻，并且由于电阻的降低，晶体管基极上的电压增加。现在，当晶体管基极的电压大于或等于0.70v时，晶体管打开，LED亮起，蜂鸣器也开始发出哔哔声。当没有烟雾时，当晶体管基极端子上的电压低于0.70v时，两个指示分量都会关闭。

方案2：MQ-2型烟雾传感器

半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。按敏感机理分类，可分为电阻型和非电阻型。半导体气敏元件也有N型和P型之分。N型在检测时阻值随烟雾浓度的增大而减小;P型阻值随烟雾浓度的增大而增大。

本设计中采用的MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200~300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，就会引起表而电导率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息。

遇到可燃烟雾(如CH4等)时，原来吸附的氧脱附，而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面;氧脱附放出电子，烟雾以正离子状态吸附也要放出电子，从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加，电阻值下降。而当空气中没有烟雾时，二氧化锡半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。这就是MQ-2型燃性烟雾传感器检测可燃烟雾的基本原理。

首先，传感器送来的烟雾浓度对应的微小的电压信号经过放大，转化成较大的电压信号送入ADS1286;然后，在ADS1286内A/D转换、浓度比较，对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值;最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警限，当浓度处于正常状态绿灯长亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并伴随红灯闪亮。另外由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时间，保证传感器准确地、稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器持续输出一个5V的电压。为了保证其可靠性，在输出5V的电压的同时，进行故障监测。当传感器加热丝或电缆线和传感器断线或接触不良时，进行故障报警，发出声光报警信号。当然几种状态的报警信号是各不相同的。