【文章內容簡介】 于無煙液體和氣體火災、產生明火以及產生爆燃的場所。例如：航天工業(yè)、飛機庫、飛機修理場、化學工業(yè)、公路隧道、彈藥和爆炸品倉庫、油漆工廠、石油化工企業(yè)、天然氣勘探生產企業(yè)、制藥企業(yè)、發(fā)電站、印刷企業(yè)、易燃材料倉庫等可燃物含碳物質的其 他場合。 由于檢測信號微弱 ，為了提高系統的精度，通過 加入一級放大電路 使信號能夠適當的傳說到單片機的 AD 接口 ，電路采用 LM324 放大器 經放大器后接入到單片機自帶的 ADC 接口 中 [7] 。 圖 檢測信號的放大電路 電機驅動 L298N介紹 在中央控制單元中，經過輸入信號的比多后判定是否為真實火災，根據判定做出具體的判定，啟動電機驅動模塊根據火災的大小來調節(jié)驅動電機的正反轉來實時的滅火 系統采用的電機驅動模塊 L298 簡介： L298N 為 SGSTHOMSON Microelectronics 所出產的雙全橋步進電機專用驅動芯片 ( Dual FullBridge Driver )，內部包含 4 信道邏輯驅動電路，是一種二相 和四 12 相步進電機的專用驅動器，可同時驅動 2 個二相 1 個四相步進電機，內含二個HBridge 的高電壓、電流雙全橋式驅動器，接收標準 TTL 邏輯準位信號，可驅動 46V、 2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節(jié)輸出電壓；此芯片可直接 由單片機的 IO 端口來提供模擬時序信號 。 L298N 之接腳如圖 所示， Pin1 和 Pin15 可與電 流偵測用電阻連 接來控制負載的電路； OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個 兩相 步進電機 或者 1 個四相步進電機 ； input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉； Enable 則控制電機停轉 。 [8] 圖 L298N的實物 圖 L298N的引腳示意 光耦隔離器件 光電耦合器 (以下簡稱光耦 )是一種由發(fā)光器件和光敏器件組成的光電器件。它能實現電 → 光 → 電信號的轉換 ,并且輸入信號與輸出信號隔離。目前絕大多數的光耦輸入采用砷化鎵紅外發(fā)光二極管 ,輸出采用硅 光電二極管、硅光電三極管及光觸發(fā)可控硅。因為峰值波長 900～ 940 nm 的砷化鎵紅外發(fā)光二極管能與硅光電器件的響應峰值波長相吻 合，可獲得較高的信號傳輸效率。光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號輸人端與輸出端完全實現了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉換、信號隔離、級間隔離、開關電路、遠距離信號傳輸、脈沖放 13 大、固態(tài)繼電器（ SSR）、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的 系統中為保證輸出信號準確 采用光耦隔離器件 TLP521 ， 光電隔離 TLP521是一款具有完整基極－發(fā)射極的性能優(yōu)良的固定延時光電耦合器 ,它具有最優(yōu)轉換速度、高溫性能等特點。該器件主要特性：電流轉換率為 100％～ 500％；隔離電壓為2 500 Vrms（ min)；發(fā)射 接收電壓為 55 V（ min）；泄漏電流為 10μA（ max） (Ta=85℃ )；最小轉換時間為 42μs。 TLP521 是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機，可控硅系統設備，測量儀器，影印機，自動售票，家用電器，如風扇，加熱器等電路之間的信號傳輸，使之前端與 負載完全隔離，東芝 TLP521－ 1，－ 2 和－ 4 組成的砷化鎵紅外發(fā)光二極管耦合到光三極管。該 TLP521－ 2 提供了兩個孤立的 光耦 8 引腳塑料封裝，而 TLP521－ 4 提供了 4 個孤立的光耦中 16 引腳塑料 根據系統選擇則采用 16 引腳 4 通道的隔離方式 DIP 封裝 [9] 。 圖 TLP521各型號示意 如圖 所示 TLP521 提供 3 種類型的器件供采用。根據系統采用四相步進電機則采用可以同時為四路提供光耦隔離的 TLP5214 14 圖 驅動電路經光耦隔離 如圖 所示為 四相控 制信號 通過光耦隔離 TLP5214 將驅動信號傳說到 L298N的示意圖 步進電機 在系統中將步進電機接在滅水閥門上 ， 通過檢測到的火災信號與預先設定好的相比較，判定出火災等級，輸出控制信號 ， 使步進電機逐步控制滅水閥。 步進電機是將電 脈沖 信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元 。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步 進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為 “步距角 ”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目 的。由于脈沖信號數與步距角的線性關系，加上步進電機只有周期性的 累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來 控制變的非常的簡單 。 步進電機是一種 感應電機 ，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作， 15 驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器 。 雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機， 交流電機 在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一 , 廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。 步進電機特點 1．一般步進電機的精度為步進角的 35%，且不累積。 2．步進電機外表允許的最高溫度。 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達攝氏 200 度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 3．步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。 當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。 4．步進電機低速時可以正常運轉 ,但若高于一定速 度就無法啟動 ,并伴有嘯叫聲。 步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。 步進電動機 以其顯著的特點，在數字化制造 時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數字化技術的發(fā)展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用 [10] 。 本系統中采用 L298 驅動四相步進電機下邊介紹下原理 . 16 圖 四相步進電機結構圖 開始時，開關 SB 接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B 相磁極和轉子 0、 3 號齒對齊，同時，轉子的 4 號齒就和 C、 D 相繞組磁極產生錯齒， 5 號齒就和 D、 A相繞組磁極產生錯齒。 當開關 SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動， 4 號齒和 C 相 繞組的磁極對齊。而 0、 3 號齒和 A、 B 相繞組產生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組磁極產生錯齒。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉子會沿著 A、 B、 C、 D方向轉動。 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精度 [11] 。 在本設計中采用八拍工作方式 ，為了加快運行速度節(jié)省時間，采用硬件實現脈沖，脈沖的器件很多這里采用 8713 集成電路芯片。 8173 有幾種型號如三洋公司的PMM8713,富士通生成的 MB8713,國產的 5G8713 等，他們的功能一樣可以互換。 8713 是屬于單極性控制，用于 控制三相和四相步進步進電機，可以選擇一下不同的工作方式 。 三相步進電機：單三拍，雙三拍，六拍 。 四相步進電機：單四拍，雙四拍，八拍 。 8713 可以選擇單時鐘輸入或者雙時鐘輸入；具有正反轉控制，初始化復位，工作方式和輸入脈沖狀態(tài)監(jiān)視等功能；所有輸入端內部都設有斯密特整形電路，提高 17 抗干擾能力使用 418V直流電源，輸出電流 20MA。 本系統中選用 單時鐘輸入方式， 8713 的 3 腳為步進電機脈沖輸入端。 4 腳為轉向控制端，這兩個引腳均由單片機提供和控制如圖 。 圖 步進電機的脈沖信號 HACUM96 由于滅火裝置一般位于工廠房頂等比較高處的位置，不能夠方便的接觸到 ，為此在本系統添加無線通信模塊連接中央控制系統與 PC機，這樣 便可以在 PC機上直接觀察到系統各部分運行的情況同時也可以手動的操作系統。 系統采用的 HACUM96 微功率無線數傳模塊特點 ，最大發(fā)射功率 10mW。 頻段 ， 無需申請頻點。載頻頻 率 433MHz（可提供載頻 868/915MHz型號為 UN）。 ?；?GFSK 的調制方式，采用高效前向糾錯信道編碼技術，提高了數據抗突發(fā)干擾和隨機干擾的能力，在信道誤碼率為 102 時，可得到實際誤碼率 105~106。 。視距情況下，天線放置位置 2 米 ,可靠傳輸距離可達1000m(BER=103/1200bps)， 可靠傳輸距離大于 700m(BER=103/4800bps)， 可靠傳輸距離大于 500m(BER=103/9600bps)。 。提供透明 的數據接口，能適應任何標準或非標準的用戶協議。自動過濾掉空中產生的假數據 (所收即所發(fā) )。 18 。 HACUM 標準配置提供 8 個信道，如果用戶需要，可擴展到 16/32信道。滿足用戶多種通信組合方式。 ， 3 種接口方式。 HACUM 提供 2 個串口 3 種接口方式， COM1 為 TTL電