煤气炉熄火报警器

来源 :发明与创新(学生版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zq19900303
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  家庭中最大的消防隐患是厨房里的燃气炉。使用煤气炉或液化气炉烧水做饭时,有时会因开水外溢或风吹而使炉火熄灭,如果发现不及时会造成煤气大量外泄,酿成恶性事故!
  为此,我们可动手制作一台既简单又实用的煤气炉熄火报警器,确保家庭安全。这种报警器能有效监测煤气的燃烧情况,在炉火意外熄灭时,会自动发出声、光报警信号,提醒人们及时关闭煤气开关或重新点火,避免事故的发生。
  一、工作原理
  煤气炉熄火报警器的电路如图1所示。其核心元器件为一块二输入端四与非门数字集成电路CD4011,其中门Ⅰ、门Ⅱ接成非门使用,门Ⅲ、门Ⅳ和电阻器R2、电容器C组成了一个音频多谐振荡器。光电三极管VT1担任光电传感器。门Ⅰ的输入电平高低由VT1和微调电位器RP对电池G的分压所决定,也就是说在RP调好的情况下,VT1接受光线与否将直接决定门Ⅰ输入电平的高低。
  闭合电源开关SA,电路通电工作。当煤气正常燃烧时,光电三极管VT1受火焰光照射而呈低电阻状态,此时集成电路A的门Ⅰ输入端电压>1/2VDD,其输出端处于低电平。该低电平分别“封住”了门Ⅱ和门Ⅲ,使发光二极管VD不亮,音响振荡器不工作。
  一旦炉火因水溢扑灭或被风刮灭等,光电三极管VT1就会因失去火焰光照射而内阻大增,集成电路A的门Ⅰ输入电压<1/2VDD,输出电压由低电平转为高电平。该高电平信号一路经门Ⅱ输出低电平,使发光二极管VD通电发光;另一路加到门Ⅲ的输入端,使门Ⅲ、门Ⅳ等组成的音频振荡器起振,所输出音频振荡信号经晶体三极管VT2功率放大后,直接推动扬声器B发出响亮的“嘟”声。
  电路中,R1是发光二极管VD的限流电阻器;R2和C分别为振荡电阻器与电容器。门Ⅲ、门Ⅳ组成的多谐振荡器,其工作频率(即扬声器B的发声音调)由公式f=1/(2.2×R2×C)决定,按图中所给出的数值计算得到的f为454.5Hz。
  二、元器件准备
  本制作共用了15个元器件,A选用CD4011型二输入端四与非门数字集成电路,它采用双列直插形式封装,共有14个引脚,其引脚排列如图2所示。该集成块也可用CC4011或MC14011型数字电路直接进行代换。
  VT1选用3DU11或3DU12、3DU21型硅光电三极管,也可用普通光敏电阻器来代替;VT2选用9013(集电极最大允许电流ICM=0.5A,集电极最大允许功耗PCM=625mW)或3DG12、3DX201型硅NPN中功率三极管,要求电流放大系数β>150;VD最好选用φ5mm的高亮度红色发光二极管。
  RP可用WH7-A型立式微调电位器;R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜电阻器;C用CT1型瓷介电容器;B用8Ω、0.25W小口径动圈式扬声器;SA可用CKB-1型拨动开关;G用四节5号干电池(需配上塑料电池架)串联而成,电压为6V。
  三、制作与使用
  图3所示是该煤气炉熄火报警器的印制电路板接线图,印制电路板实际尺寸约为40mm×25mm。焊接时注意:电烙铁外壳要良好接地,也可拔掉电源插头用电烙铁余热焊接,以免交流感应电压通过电烙铁头引入电路,造成集成电路A内部CMOS电路损坏。
  焊接好的电路板安装在图4所示的绝缘小盒(如塑料香皂盒)内。盒面板开孔固定电源开关SA,并分别为发光二极管VD开出安装孔、为扬声器B开出释音孔;盒侧面开孔安装光电三极管VT1,并加装上尺寸约为φ8mm×30mm的黑色硬塑料管作为VT1的避光罩,以有效防止外界其他光线对VT1造成干扰。
  装配完毕、检查无误后,就可通电调试。一般在无火光照射的室内环境下,用小螺丝刀缓慢调节微调电位器RP的电阻值,使扬声器B刚好发声即可。如对扬声器发声音调不满意,可通过适当改变电阻器R2的阻值或电容器C的容量来加以调整,直到满意为止。
  使用时,将光电三极管VT1正对准炉火,相距约30cm左右,并合上电源开关SA,此时电路进入炉火监视状态。一旦炉火自行熄灭,报警器便会立即发出声、光两种报警信号。每次烧水做饭前,为了避免报警器非报警发声,应先点着炉火,然后再闭合报警器的电源开关SA;关闭炉火前,应先关掉报警器的电源开关SA,再关掉煤气阀门。
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