简单的火灾报警电路

火灾报警电路是一种简单的电路，用于检测火灾并启动警报器或蜂鸣器。火灾报警电路是非常重要的设备，可及时发现火情并防止人员或财产受到任何损害。

火灾报警电路和烟雾传感器是安全系统的一部分，有助于检测或防止损害。在商业建筑如办公室、电影院、商场和其他公共场所安装火灾报警系统和烟雾传感器是强制性的。

有许多昂贵而复杂的独立式火灾报警电路，但我们使用热敏电阻、LM358、锗二极管、LM341和NE555等常见元件设计了五个非常简单的火灾报警电路。

在下面的章节中，我们将看到所有这些电路、它们的电路图、每个电路所需的元件以及各个电路的工作原理。

概述

电路 1 简单火灾报警电路    

这是一个非常简单的报警电路，使用热敏电阻、LM358 运算放大器和蜂鸣器。

电路图

这个简单的火灾报警项目的电路图如下图所示。

所需元件

1 x 10 K热敏电阻

1 x LM358 运算放大器（运放）

1 x 4.7 KΩ 电阻器（1/4 瓦）

1 x 10 KΩ 电位器

1 x 小型蜂鸣器（5V 蜂鸣器）

连接线

迷你面包板

5V 电源

元件描述

10K 热敏电阻

热敏电阻是温度相关电阻器，即热敏电阻的电阻值随环境温度而变化。热敏电阻有两种类型： PTC热敏电阻和NTC热敏电阻。PTC代表正温度系数，NTC代表负温度系数。在PTC热敏电阻中，电阻与温度成正比，而在NTC热敏电阻中，电阻与温度成反比。

在本项目中，我们使用了一个10 KΩ的NTC热敏电阻。在250℃时，10 KΩ热敏电阻的电阻为10 KΩ。下图显示了本项目中使用的10K热敏电阻。

LM358 运算放大器

LM358是一款双运算放大器（运放）集成电路。典型运算放大器的所有功能模式均可通过LM358集成电路实现。在本项目中，我们将在比较器模式下使用LM358运算放大器，比较反相和非反相端的输入信号并产生相应的输出。

电路设计

带警笛声的火灾报警电路的设计非常简单。首先，将10 KΩ电位器连接到LM358运算放大器的反相端。电位器的一端连接至+5V，另一端连接至接地，刮片端连接至运算放大器的引脚2。

现在，我们将使用 10 K 热敏电阻和 10 KΩ 电阻器制作一个电位分压器。该电位分压器的输出端（即结点）连接至 LM358 运算放大器的非反相输入端。

在本项目中，我们选择了一个 5V 的小型蜂鸣器来发出警报声或警笛声。因此，将LM358运算放大器的输出直接连接到5V蜂鸣器。

LM358集成电路的引脚8和4，即V+和GND，分别连接到+5V和GND。

简单火灾报警电路的工作原理

现在我们来看看简单火灾报警电路的工作原理。首先要知道的是，检测火灾的主要元件是10 K热敏电阻。正如我们在元件说明中提到的，这里使用的10 K热敏电阻是NTC型热敏电阻。如果温度升高，热敏电阻的阻值就会减小。

如果发生火灾，温度会升高。温度升高将减小10 K热敏电阻的阻值。随着电阻的减小，分压器的输出将增加。由于分压器的输出被送到 LM358 运算放大器的非反相输入端，其值将大于反相输入端。因此，运算放大器的输出变为高电平，从而激活蜂鸣器。

电路 2 使用热敏电阻的简单火灾报警电路

火灾报警电路的组成

热敏电阻

可变电阻(POT)

 二极管

电容器

电阻器

BC547晶体管

扬声器

电路工作

电路由一个10k欧姆热敏电阻组成。这是一个NTC热敏电阻，其电阻随温度升高而减小。

在室温下，其电阻为10k欧姆。

另一个电阻与热敏电阻相连，形成分压电路，并通过二极管与晶体管相连。

只有当晶体管接地时，蜂鸣器才打开。随着温度的升高，蜂鸣器的声音也会增大。

电路3 带警笛声的火灾报警器

当家中发生火灾事故时，该电路会发出警报声。您可能早先见过火灾报警器，但它与蜂鸣器完全不同，因为它产生的是警笛声，而不是蜂鸣器，而且它使用基本元件来产生警笛声。

我们知道有许多集成电路可以用来产生警笛声，但我们更倾向于使用电阻、电容和晶体管等基本电子元件来产生警笛声，这样您就可以清楚地了解其内部工作原理，而且这对您将非常有用，因为您可以通过分析它获得更多知识，而不是简单地使用预先设计好的集成电路。

电路图

所需元件

1 x 10K 热敏电阻

2 x BC547 NPN晶体管

1 x BC107 NPN晶体管

1 x 2N2222 NPN晶体管

1 x 2N2907 PNP 晶体管

3 x 4.7KΩ 电阻器 (1/4 瓦)

1 x 470KΩ 电阻器 (1/4 瓦)

1 x 56KΩ 电阻器（1/4 瓦）

1 x 47KΩ 电阻器（1/4 瓦）

1 x 39KΩ 电阻器（1/4 瓦）

1 x 22KΩ 电阻器（1/4 瓦）

1 x 1KΩ 电阻器（1/4 瓦）

1 x 470Ω 电阻器（1/4 瓦）

1 x 120Ω 电阻器（1/4 瓦）

1 x 10KΩ 电位器

1 x 22µF 电容器（极化）

1 x 470nF (0.47µF) 陶瓷电容器

1 x 蜂鸣器

工作原理

该电路使用热敏电阻来感测温度。当它感应到环境温度上升超过给定阈值时，就会发出信号。电路检测火灾的温度可通过VR1上的电位器调节。

当温度升高超过设定值时，电位器产生一个高电压。该电压在共射极模式下输出至BC547晶体管。这是一个NPN通用晶体管。当基极输入高电平时，晶体管导通。当晶体管导通时，其集电极电压会随着集电极至发射极电压的降低而变低。第一个晶体管的集电极输出电压给基极，作为第二个BC 547 NPN晶体管的输入。该晶体管也处于共发射极模式，当达到温度阈值时，输入为低电平，集电极的输出将升高。在这种状态下，它将接通下一个晶体管，即 BC107。该晶体管现在将作为警报器电路的开关。该晶体管能够承受比BC547更大的功率，并为此配备了散热器。

当BC107晶体管导通时，它允许电流从电源通过集电极到地，从而起到电子控制开关的作用。当电流通过时，作为电路负载的警报器电路被接通。这时，您可以通过蜂鸣器听到警笛声。电路中使用的电容器是产生警笛声的主要元件。产生警笛效果的原理是制作一个具有包络线的振荡器，该包络线周期性地增加和减少，从而产生警笛效果。

电路4 使用LM741的火灾报警电路

这是另一个关于火灾报警的小项目。当家庭或办公室发生火灾事故时，它将检测到火情并发出警报。

热敏电阻是检测火灾的主要元件，由于火灾产生的热量使室温发生突然变化。热敏电阻将检测到热量并将信息发送给LM741运算放大器。运算放大器将使NE555产生脉冲，并使蜂鸣器发出蜂鸣。

LM741：LM741是一个运算放大器，根据输入电压的不同而工作。LM741具有以下特点：高电流驱动、电压增益、噪声放大，并提供低输出阻抗。LM741还可用作短路保护。

使用LM741的火灾报警电路图

电路工作原理

电路原理与第一个电路类似，即热敏电阻用于感测温度的升高。但它仅在固定温度后升高。

在这里，运算放大器充当非反相比较器，即只有当Vin（引脚2的电压）< VRef（引脚3的电压）时，Vout才为正。

无火时，比较器引脚2的电压大于引脚3的电压。

无火时，热敏电阻的电阻为10k。因此10K和4.7K构成分压电路。

引脚2的电压用公式计算。V= (100*12) / (100+4.7) =11.4

3脚电压=50*12/100=6v（电位器的可变引脚为总电阻的50%）。

当有火时，热敏电阻的温度升高，电阻减小。因此2脚电压开始下降。

因此Vout为正，即等于Vcc。

这里选择的参考电压为6V，只有当输入电压低于6V时，火警才会启动。

电路5 使用锗二极管的火灾报警电路

这是一个使用锗二极管和555定时器的简单火灾报警电路。在这个电路中，锗二极管在探测火灾中起着非常重要的作用。该电路非常容易构建，具有成本效益和可实施性。

使用锗二极管的火灾报警电路框图

这是一个简单的火灾报警电路，成本不到100卢比。电路中的关键元件是DR25（锗二极管），其电阻随温度升高而降低。锗二极管在70度时开始导通。因此，我们可以使用锗二极管作为热传感器。当温度超过70度时，锗二极管将导通并通过晶体管触发NE555定时器。NE555被配置为可控多谐器，当锗二极管导通时，蜂鸣器报警。这样我们就可以根据警报发出警报并采取行动。

使用锗二极管的火灾报警电路图

电路工作原理

DR25锗二极管是热传感器，当温度升高到一定程度时会导通。DR25在电路中反向偏置。只有当室温超过70度时，它才会导通。

DR25连接到反向偏置的晶体管，该晶体管具有高反向电阻（大于10K欧姆），不会使晶体管关断，该晶体管连接到555定时器的复位引脚。当晶体管关闭时，555定时器的复位引脚将接地。在这里，555定时器被配置为可控多谐器。

当室温超过70摄氏度时，DR25二极管的电阻下降到1k欧姆，这将使晶体管关闭，并使复位引脚变为高电平。这将在引脚3产生输出，并通过报警器发出声音。

我们可以使用3个或更多反向偏置的二极管并联，并放置在不同的房间。如果发生火灾事故，它会感知并发出警报。

注意事项

如果没有DR25锗二极管，也可以使用AC128、AC188或2N360锗晶体管。使用基极和发射极结代替阴极和阳极。

二极管必须反向偏置连接到电路中。

应用

火灾报警电路在家庭、办公室、学校、实验室等场所非常有用，可检测和预防任何火灾造成的灾难。

火灾报警系统既可作为独立设备使用，也可与烟雾探测、入侵警报、运动探测等其他安全功能一起成为复杂的家庭安全系统的一部分。