CN103400469A - 烟雾模块 - Google Patents

Abstract

本发明公示了一种烟雾模块，是利用红外线光电检测原理设计的烟雾传感器；设有控制单片机MCU、红外线光电发射和接收管、信号放大电路的圆形电路板，嵌入在黑色塑胶罩内，塑胶罩的内部腔体设计成迷宫隧道结构，隧道壁上设有角度倾斜的信号反射标靶，单片机MCU发出的红外线检测信号，经过红外线光电发射管，打到隧道标靶上，标靶将信号反射到光电接收管；烟雾气体进入传感器迷宫隧道中，通过散射、反射到光电接收管，当环境中有一定浓度的烟雾进入烟雾模块内，单片机将反应烟雾浓度信息的报警控制信号输出；烟雾模块使用5V直流电源工作，静态功耗小于1mA，其特点是，检测灵敏度高，可靠性强，使用简单。

Description

烟雾模块

技术领域

本发明涉及红外线光电型烟雾探测技术，尤其涉及传感器型的烟雾模块。 

背景技术

目前，烟雾传感器主要用于消防安全领域烟雾探测。离子式传感器检测有可靠性高，功耗小等优点，相关的产品目前还在使用，但离子传感器的电离室有放射源鎇241，会产生微量离子辐射，现在欧洲等发达国家已经逐步限制用于产品。电化学类烟雾传感器也可以生产烟雾探测产品，其加热体在5V电压下产生近200mA的电流，传感器自身功耗约1W，对于有低功耗要求或移动烟雾探测产品，使用情况完全不理想。红外线光电原理烟雾检测可靠性较高，功耗低，目前国内外产品都在使用，是利用红外线光电元器件生产的产品，一般都是体积较大，不能作为标准电子元器件用于产品设计，具有红外线光电探测功能，智能、小体积、类标准封装、感知烟雾信息传感器，目前还没有。

发明内容

本发明提供一种烟雾模块，是一种类似于标准封装的红外线光电型烟雾传感器，该传感器使用5V电压工作，工作电流小于1mA, 可以替代电化学类烟雾传感器，作为普通电子元器件使用,满足降低烟雾传感器功耗是要求。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一种烟雾模块，是类似于标准电子元器件的红外线光电型烟雾传感器，将设有控制单片机MCU、红外线光电发射和接收管、信号放大电路的圆形电路板，嵌入在黑色塑胶罩内，塑胶罩的内部腔体设计成迷宫隧道结构，隧道壁上设有角度倾斜的信号反射标靶，单片机MCU发出的红外线检测信号，经过红外线光电发射管，打到隧道标靶上，标靶将信号反射到光电接收管；烟雾气体进入传感器迷宫隧道中，通过散射、反射到光电接收管，接收信号经过放大电路后，输入到单片机MCU；当环境中有一定浓度的烟雾进入烟雾模块内，单片机将反应烟雾浓度信息的报警控制信号输出；烟雾模块使用5V直流电源工作，静态功耗小于1mA。

 在优选的实施方式中，所述烟雾模块的红外线光电接收管，（a）可接收隧道标靶反射的光电信号，（b）也可以同时接收烟雾颗粒的漫反射红外线光电信号；（c）更换不同腔体结构的塑胶迷宫罩，可设计成遮蔽型和散射型两种形式的光电烟雾传感器。

在优选的实施方式中，所述的迷宫隧道壁上有3组倾斜反射信号标靶，标靶表面电镀金属铬；MCU发射的红外线信号通过标靶或烟雾颗粒反射到红外接收管；红外光电信号只在迷宫罩的正中心的主隧道内传输。

在优选的实施方式中，所述的该烟雾模块的迷宫罩垂直正下方有两个圆孔，套装在模块传感器电路板的红外线光电发射、接收管上面，且由隧道壁形成信号隔离墙，隔离墙不设槽孔，其他隧道壁开有椭圆或方形的槽孔。

在优选的实施方式中，所述的传感器电路板设有对位凸块，位于线路板水平方向右侧边缘，装配后嵌入塑胶罩内；红外线光电发射、接收管，使用贴片元器件焊接在电路板上，嵌装在迷宫隧道壁的两个圆孔里，位于垂直中心正下方；控制单片机MCU邦定在线路板上，位于电路板正中心。

在优选的实施方式中，所述的模块传感器电路板上有3个连接管脚，位置于：（a）沿线路板正中心水平方向顺时针旋转45°，为该模块电路板电源输入脚 + VCC；（b）沿线路板正中心水平方向顺时针旋转135°，为该模块电路板信号输出脚OUT；（c）沿线路板正中心水平方向顺时针旋转225°，为该模块电路板电源输入脚 - GND。

在优选的实施方式中，所述的该模块电路控制单片机MCU正常检测时，发出一组T0-T9共10个40Khz调制脉冲串，提供给红外线发射管，单个调制脉冲间隔时间相同，脉冲宽度不同；（a）遮蔽型烟雾传感器，脉冲宽度逐级增大；（b）散射型烟雾传感器，脉冲宽度逐级减小；两组调制脉冲串之间的间隔时间为3秒钟。

在优选的实施方式中，所述的该模块电路控制单片机MCU在开机加电时，首先发出5组T0-T9调制脉冲串，提供给光电发射管，经过隧道迷宫反射后，到红外线接收管接收，光电信号放大电路处理后，输入给单片机，MCU通过计算和分析，确定T0脉冲的宽度、T0-T1脉冲间隔时间，和烟雾报警输出信号的基准阀值电压。 

在优选的实施方式中，该烟雾模块传感器电路信号输出OUT，可以根据需要输出PWM脉冲信号或0-5V线性电压两种形式。

在优选的实施方式中，该烟雾模块电路板嵌入到黑色塑料迷宫罩后，封装在一个圆筒、网格状的金属壳内。

本发明烟雾模块的特点和优点是：

一、红外线信号在隧道内由标靶反射，能准确控制信号的传输方向，单片机以最小宽度的脉冲，实现烟雾探测的精确控制，使该烟雾模块具有较高的感应灵敏度。

二、控制单片机MCU发出40Khz红外线调制脉冲检测烟雾浓度，可有效的抑制外界干扰，迷宫罩隧道式的腔体结构，有效的阻止外界光线的进入，即使模块工作在很强的光照环境下，传感器也能可靠的工作。

三、模块封装在一个直径为10-26mm，高度为8-18mm、圆筒、网格状的金属壳内，连接模块的管脚位于金属壳底部，组成一个具有光电感应功能的烟雾传感器，可作为通用电子元器件使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1、图2为本发明烟雾模块塑胶迷宫罩的内部腔体基本结构图。

图3为本发明烟应模块隧道标靶反射红外线的信号方向图。

图4为本发明烟雾模块迷宫隧道壁开槽孔图。

图5为本发明烟雾模块传感器电路板元器件和管脚位置图。 

图6为本发明烟雾模块传感器单片机MCU的功能控制图。  

图7、图8为本发明烟雾模块单片机发射的一组红外线调制脉冲图。 

具体实施方式

如附图1、2、3所示，是黑色塑胶迷宫罩1的内部腔体基本结构图，上面还设有迷宫隧道壁2、迷宫隧道3、隧道反射标靶4、红外线传送方向5、红外线光电接收管孔位6、红外线光电反射管孔位7、装配对位凹槽8、红外线信号隔离墙2-1、信号反射标靶4-1、4-2、4-3。

如附图5所示，是烟雾模块传感器电路板9的元器件和管脚位置图，上面还设有电源输入脚 + VCC 10、信号输出脚OUT 11、电源输入脚 – GND 12、线路板边缘凸块13、控制单片机MCU 14、红外线光电发射管15、红外线光电发射管16.

如附图6所示，是单片机MCU 14的功能控制图，其控制原理是：电源VCC和GND给单片机MCU提供5V电源，烟雾报警控制信号由OUT管脚输出，信号输出方式为PWM信号或0-5V的线性直流电压。MCU的定时器0产生40Khz调制脉冲，在单片机控制下，变成用于烟雾探测的T0-T9红外线脉冲串，由红外线发射管D1，发射到黑色塑胶罩的迷宫隧道中，通过隧道反射标靶或烟雾颗粒漫反射到红外线接收管D2，接收信号经过放大后提供给单片机，由MCU外部中断响应，启动定时器1测量反射信号脉冲宽度，将T0-T9脉冲信号接收并存储，单片机通过对接收的T0-T9脉冲信号处理计算后，分析烟雾模块背景噪声、确定正常检测信号T0-T9脉冲串的标准、确定报警信号阀值并存储备份。当有烟雾警情发生时，执行输出报警，控制产生反应烟雾浓度的PWM信号，此信号经过转换后也可产生0-5V的线性电压信号，两种信号都可以由传感器的OUT引脚输出。

如附图1-8所示：

本发明烟雾模块是由电路板、电子元器件、黑色塑胶迷宫罩和金属封装壳的组合体，是具有红外线光电探测功能的烟雾传感器。

传感器的圆形电路板9上面，有控制单片机MCU 14，红外线光电发射7和接收管6和信号放大电路等，一起嵌入在黑色塑胶罩1内。

塑胶罩的内部腔体设计成迷宫隧道3的结构形式，隧道壁2上设有角度倾斜的信号反射标靶4，单片机MCU 14发出的红外线检测信号，经过红外线光电发射管7，打到隧道标靶4上，标靶4将信号反射到光电接收管6。烟雾气体进入传感器迷宫隧道3中，通过散射效应、反射到光电接收管6，接收信号经过放大电路后，输入到单片机MCU 14。当环境中有一定浓度的烟雾进入烟雾模块内，单片机14计算分析后，将反应烟雾浓度信息的报警控制信号输出。

电路板上 11为输出报警控制信号输出脚OUT，烟雾模块5V电源+ VCC由10脚输入，12为负极GND。

为达到降低模块功耗的问题，控制单片机14采用睡眠模式工作，唤醒时间约为3秒钟，传感器电路板的静态功耗小于1mA。

  单片机14发出的40Khz调制红外线信号，在迷宫罩的中心主隧道内由反射标靶传输，由于红外线发射7、接收管6位于迷宫罩的正下方排列，位置很近，为防止发射信号对接收信号的直接串扰，设置由迷宫隧道壁，组成信号隔离墙2-1，处于正中心的隧道壁为信号隔离延伸壁，通过正中间的延伸壁，将红外线发射和接收信号隔离。信号隔离墙2-1对红外线信号有很好的聚光作用，当环境发生火灾时，烟雾气体进入迷宫隧道中，靶标反射信号受烟雾颗粒的阻挡而衰减，烟雾颗粒也可通过漫反射原理散射和折射红外线信号，由红外接收管接收，根据信号以标靶4直接反射为主，还是以烟雾颗粒漫反射为主的信号接收方式，塑胶迷宫罩的正中心的信号隔离墙2-1的延伸壁可分为长短两种形式，长壁型结构如附图1所示，可以设计成以标靶4反射为主的遮蔽型光电烟雾传感器，检测调制脉冲串采用附图7形式。短壁型结构如附图2所示，可以设计成以烟雾颗粒反射为主的散射型光电烟雾传感器，检测调制脉冲串采用附图8形式。因此，根据应用环境不同，有选择性使用两种烟雾模块传感器。

为使红外线信号可靠的在迷宫隧道中传输，迷宫罩使用黑色塑胶材料制成，阻挡外界光线进入迷宫隧道内，同时吸收腔体内散射的红外线。在隧道壁上设有3组倾斜反射信号标靶4，标靶4表面电镀金属铬，利于信号高效反射，MCU 14发出的红外线检测信号走向：由红外发射管7→标靶4-1→标靶4-2→标靶4-3→红外接收管6；烟雾颗粒通过散射和折射直接到红外接收管6。

为使信号便于控制，红外光电信号经过3组反射标靶将信号反射到接收管，使信号有一个较长的传输路径，并且只在迷宫罩的正中心的主隧道内传输，这样可使单片机14更能精确测算迷宫隧道中的烟雾浓度，红外线信号传输方向和形式如附图3。

烟雾模块的传感器线路板9设计为圆形，红外发射、接收管6 7在线路板的正下方，通过迷宫隧道壁信号隔离墙下面的两个小圆孔，完成信号发射和接收。较小的两个圆孔可以有效的将信号微弱的散射信号隔离掉，保证较强的通过圆孔内的红外线光电信号真实有效。

信号隔离墙2-1，是有隧道壁形成竖杠的出头的“ Y” 字型组合结构体，处于垂直正中心隧道壁的左右两边，设计成这个形状是让这个组和结构体，具有非常好的聚光效果，,信号隔离墙壁部分不设槽孔，其他隧道壁开有椭圆或方形的槽孔，迷宫隧道壁开槽部分的结构和形式如附图4所示，这样可使烟雾气体轻松进入迷宫隧道内，提供与环境相同的烟雾浓度供传感器检测。

处于垂直正中心隧道壁，是“ Y” 字型组合结构体的出头部分，本发明烟雾模块的塑胶迷宫罩，设计有两种结构形式，其中长臂型结构如附图1，可设计成遮蔽型光电烟雾传感器。这种结构适合用隧道标靶反射红外线信号，单片机14采用如附图7方式的调制脉冲串工作，如果迷宫隧道中没有烟雾产生，单片机发出的10组调制检测信号串T0–T9都会通过反射标靶4，由红外接收管接收；当烟雾气体进入迷宫隧道中后，反射的红外线信号会被烟雾遮蔽而衰减，虽然反射靶标4-2周围留有一段开阔地，烟雾颗粒也可通过散射和折射将红外线信号传送，但反射信号的强度和角度很难传送的下一个反射标靶4-3，红外光电接收管也不能这部分散射信号，通过实验证明，这部分散射信号对于标靶反射信号的影响，可以忽略不计。

本发明烟雾模块，在使用过程中不可避免的出现以下问题：迷宫罩批次结构的偏差、与传感器线路板机械的装配误差、红外线发射和接收管等电子元器件参数偏差，以及模块使用一段时间后光电管表面被烟雾粉尘污染等因素，为修正这些偏差，模块传感器在每次开机加电时，会提供一个自适应的参数设定，如果模块能通过初次适应检测，说明该传感器是可以正常探测的良品，传感器的输出脚OUT没有信号输出；如果模块不能通过初次适应检测，说明该传感器是不可以正常探测的产品，传感器的信号输出脚OUT一直输出5V报警电压，出现此种现象并不代表本传感器损坏，可能是传感器迷宫内残留烟雾颗粒气体，不能通过检测，可对传感器通气驱赶后再次加电，只有能通过自检，模块都可以正常使用。

单片机14在开机加电时，首先发出5组T0-T9调制脉冲串，提供给光电发射管，经过隧道迷宫反射后，到红外线接收管接收，光电信号放大电路处理后，输入给单片机，MCU提供计算和分析，控制传感器的工作。

由于模块的传感器电路板元器件不可避免的存在一些参数差异，影响烟雾测量精确度和一致性，为保证批量使用中，该感应模块输出报警控制信号的误差和精度，单片机首先要确定TO的最小脉冲宽度，作为报警输出的基准阀值电压，在正常的空气环境下，单片机14发出的检测信号T0，能被光电接收管6可靠接收。单片机调制脉冲频率为40Khz,根据烟雾模块的参数差异，可将T0的最小脉冲宽度设定为25uS,然后再确定T0-T1的间隔时间，烟雾报警输出信号的基准阀值电压，也是以T0的脉冲宽度为基准。由T0的最小脉冲宽度开始，MCU直到完成T0-T9的脉冲宽度计算和检测脉冲串数据备份存储，形成本烟雾模块的标准烟雾检测脉冲串，完成该烟雾模块参数差异的设定。

遮蔽型和散射型两种形式的光电烟雾传感器，对于烟雾浓度的检测原理相同。当有烟雾警情发生时，较窄宽度的调制脉冲被烟雾阻挡而不能被红外线光电管接收，较宽宽度的调制脉冲能穿透烟雾，或通过漫反射途径被红外线接收管接收。根据这一特性，实现红外线传感器对烟雾浓度的检测。单片机控制发射管发出的一组T0-T9共10个检测脉冲串，正常环境下，信号被逐一接收，不会产生报警信号，当有烟雾气体进入迷宫隧道里，红外线信号受烟雾颗粒的阻挡而衰减，通过红外线接收管接收的10个脉冲串不完整，在遮蔽型光电烟雾传感器中，当烟雾浓度较大时，只有较宽的T9脉冲信号能穿过烟雾气体，由反射标靶，将信号反射到接收管。MCU会多次发射T0-T9的脉冲串进行测算，最终确定有烟雾警情，并测定烟雾浓度，转换成对应的数据量，存储在报警控制寄存器中，启动PWM信号发生器，对应产生反应烟雾浓度信息的PWM信号输出。根据输出信号方式不同，也可以由PWM信号产生0-5V的线性直流电压输出。

为达到降传感器功耗的目的，控制单片机14以睡眠模式工作，在 5V工作电压下，静态功耗小于1mA，单片机14每隔3秒钟睡眠唤醒后，发射一次这组脉冲串，检测空气环境中的烟雾浓度是否正常。

差异不同的烟雾模块，单片机产生调制脉冲串的脉冲宽度不相同，标准环境下，MCU保证模块自身产生的T0-T9光电信号都被可靠接收，当多个烟雾模块处于相同的烟雾环境中，每个烟雾模块内的控制单片机14从光电接收管采集到的光电脉冲信号数据也基本相同，赋值给PWM发生器的数据相同，由此产生的输出PWM信号或0-5V的直流电压也基本相同，从而保障传感器式的烟雾模块，输出报警控制信号的可靠性和一致性。

处于垂直正中心隧道壁，是“ Y” 字型组合结构体的出头部分，本发明烟雾模块的塑胶迷宫罩的设计有两种结构形式，其中短臂型结构如附图2，,可设计成散射型光电烟雾传感器。信号隔离墙2-1上的延伸壁较短，这种结构适合烟雾颗粒利用隧道内的较宽敞开阔地漫反射射信号，烟雾气体颗粒通过反射、折射将红外线信号输送的光电接收管，当有烟雾气体进入迷宫隧道后，反射标靶4-3上面的红外线信号，被烟雾遮蔽而衰减或阻断，到达光电接收管的信号主要靠烟雾颗粒的漫反射实现，隧道标靶的反射信号很微弱并且可忽略不计。

散射型光电烟雾传感器，单片机14采用如附图8方式的调制脉冲串工作，单片机MCU 14的控制原理和实施方法也与遮蔽型光电烟雾传感器相同。

散射型光电烟雾传感器，是以漫反射原理设计的烟雾模块，红外线光电信号依靠烟雾颗粒散射和折射，将信号传递的红外线接收管，迷宫罩内信号隔离墙的延伸壁较短，如附图2所示，以保证红外线信号有较大的散射空间。当烟雾浓度较大时，较窄的T9脉冲信号经过烟雾颗粒反射，信号也能被接收管接收。

在散射型光电烟雾传感器中，标准红外线探测脉冲串，是单片机由T9开始确定最小的调制脉冲宽度，处理方式和控制方法也与遮蔽型光电烟雾传感器一样。

本发明烟雾模块具有较小的体积和便于装配，迷宫罩和电路板采用如下设计方式：将圆形的传感器电路板的水平方向右边设有对位的凸块13，在塑胶迷宫罩上面也有一个对位的凹槽8，传感器电路板装配后嵌入塑胶罩内，凸块13进入凹槽8内。红外线光电发射15、接收管16，使用贴片元器件焊接在电路板上，装配后嵌入在由迷宫隧道壁形成的两个圆孔6、圆孔7里面，位于垂直中心正下方；控制单片机MCU14邦定在线路板上，位于电路板正中心，其他的电子元器件分布在以单片机MCU为中心的周围。

  本发明烟雾模块方便使用，模块传感器电路板上有3个连接管脚，以直角等腰三角形排列形式位于传感器电路板底部，电路板的水平方向右边的对位的凸块13，一是起装配定位作用，二可以作为本模块管脚确认的识别点，处于沿线路板9的正中心水平方向右侧，连接本烟雾模块的三个管脚，也可以有这个识别点开始。

沿线路板9的正中心水平方向顺时针旋转45°，为该模块电路板电源输入脚 + VCC 10。沿线路板正中心水平方向顺时针旋转135°，为该模块电路板信号输出脚OUT 11。沿线路板正中心水平方向顺时针旋转225°，为该模块电路板电源输入脚 – GND 12。

本发明烟雾模块的具有高稳定性能和抗干扰能力，电路控制单片机MCU 14正常检测时，发出一组T0-T9共10个40Khz调制脉冲串，提供给红外线发射管，单个调制脉冲间隔时间相同，脉冲宽度不同，脉冲信号格式如附图7、8所示。根据以上所述的红外线光电烟雾检测原理，更换两种不同结构的塑胶迷宫罩，可以设计成遮蔽型和散射型烟雾传感器，遮蔽型烟雾传感器，脉冲串宽度逐级增大，散射型烟雾传感器，脉冲串宽度逐级减小。为降低模块传感器的电路功耗，单片机采用睡眠模式工作，唤醒时间为3秒钟，因此，发射两组调制脉冲串之间的间隔时间也变为3秒钟。这样可以将电路功耗降低到在5V电压下，电路静态功耗小于1mA。

本发明烟雾模块的红外线光电传感器具有参数校正的自适应功能，控制单片机MCU 14 在开机加电时，首先发出5组T0-T9调制脉冲串，提供给光电发射管7，经过隧道迷宫反射后，到红外线接收管接收6，光电信号放大电路处理后，输入给单片机，MCU通过计算和分析，确定T0脉冲的宽度、T0-T1脉冲间隔时间，和烟雾报警输出信号的基准阀值电压。产生的T0-T9红外线脉冲信号串为模块正常检测的标准信号；基准阀值电压，为烟雾浓度信息的报警控制信号提供对比依据。正常探测环境下，烟雾模块输出口OUT没有输出信号，当有烟雾气体进入传感器内，经过红外线信号检测发现后， OUT才有报警信号输出。 

本发明烟雾模块的光电传感器检测到有烟雾警情发生时，控制单片机MCU将检测数据存储在报警控制寄存器中，报警控制输出并将寄存器中反映烟雾浓度的数据赋值给PWM信号发生器，并启动发生器，以改变输出PWM信号的占空比，将控制信号由OUT输出。可以根据需要，直接输出PWM脉冲信号或经过转换后输出0-5V线性电压，提供两种形式的信号输出，方便选择使用。

 如附图7、8所示的所示的红外线脉冲图，脉冲T0会生成最小的烟雾浓度值，而T9则生成最大的烟雾浓度值，由此来改变输出PWM信号的占空比，使OUT输出的报警控制信号中，具有反映烟雾浓度的信息值。

遮蔽型和散射型两种形式的光电烟雾传感器，在正常环境下，控制单片机MCU发射的红外线检测信号，都会被光电接收管可靠的接收，输出脚OUT没有信号输出。

当有烟雾气体进入迷宫隧道中：在遮蔽型光电烟雾传感器中，较窄宽度的脉冲信号会被烟雾颗粒阻挡，信号不能被光电接收管可靠的接收，而较宽的红外线脉冲穿过烟雾气体被接收，烟雾浓度越大，对红外线的阻挡越强，如附图7所示，如果只有T9信号才能被接收，说明烟雾浓度很大；在散射型光电烟雾传感器，较窄宽度的脉冲信号，产生的散射信号较弱，信号不能被光电接收管可靠的接收，而较宽的红外线脉冲会产生较强的散射信号被接收，烟雾浓度越大，通过漫反射到达红外线接收管的信号越强，如附图8所示，如果T9信号也能被接收，说明烟雾浓度很大。根据这些变化的特点，单片机MCU通过红外线光电接收管，将这些变化的信息转换成相应的数据量，存储在报警控制寄存器中，用于改变输出PWM信号的占空比，将变化的烟雾浓度值由OUT引脚输出。

本发明烟雾模块可作为普通电子元器件使用，模块将电路板、电子元器件、黑色塑胶迷宫罩等部件，封装在一个直径为10-26mm，高度为8-18mm、圆筒、网格状的金属壳内，连接模块的管脚位于金属壳底部，组成一个具有光电感应功能的烟雾传感器。

 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (10)

1.一种烟雾模块，其特征在于：是利用红外线光电检测原理设计的烟雾传感器；设有控制单片机MCU、红外线光电发射和接收管、信号放大电路的圆形电路板，嵌入在黑色塑胶罩内，塑胶罩的内部腔体设计成迷宫隧道结构，隧道壁上设有角度倾斜的信号反射标靶，单片机MCU发出的红外线检测信号，经过红外线光电发射管，打到隧道标靶上，标靶将信号反射到光电接收管；烟雾气体进入传感器迷宫隧道中，通过散射、反射到光电接收管，接收信号经过放大电路后，输入到单片机MCU；当环境中有一定浓度的烟雾进入烟雾模块内，将反应烟雾浓度信息的报警控制信号输出；烟雾模块使用5V直流电源工作，静态功耗小于1mA。

2.根据权利要求1所述的烟雾模块，其特征在于：所述烟雾模块的红外线光电接收管，（a）可接收隧道标靶反射的光电信号，（b）也可以同时接收烟雾颗粒的漫反射红外线光电信号；（c）更换不同腔体结构的塑胶迷宫罩，可设计成遮蔽型和散射型两种形式的光电烟雾传感器。

3.根据权利要求1所述的烟雾模块，其特征在于：所述的迷宫隧道壁上有3组倾斜反射信号标靶，标靶表面电镀金属铬；MCU发射的红外线信号通过标靶或烟雾颗粒反射到红外接收管；红外光电信号只在迷宫罩的正中心的主隧道内传输。

4.根据权利要求3所述的烟雾模块，其特征在于：该烟雾模块的迷宫罩垂直正下方有两个圆孔，套装在模块传感器电路板的红外线光电发射、接收管上面，且由隧道壁形成信号隔离墙，隔离墙不设槽孔，其他隧道壁开有椭圆或方形的槽孔。

5.根据权利要求1所述的烟雾模块，其特征在于：所述的传感器电路板设有对位凸块，位于线路板水平方向右侧边缘，装配后嵌入塑胶罩内；红外线光电发射、接收管，使用贴片元器件焊接在电路板上，嵌装在迷宫隧道壁的两个圆孔里，位于垂直中心正下方；控制单片机MCU邦定在线路板上，位于电路板正中心。

6.根据权利要求5所述的烟雾模块，其特征在于：所述的模块传感器电路板上有3个连接管脚，位置于：（a）沿线路板正中心水平方向顺时针旋转45°，为该模块电路板电源输入脚 + VCC；（b）沿线路板正中心水平方向顺时针旋转135°，为该模块电路板信号输出脚OUT；（c）沿线路板正中心水平方向顺时针旋转225°，为该模块电路板电源输入脚 - GND。

7.根据权利要求5所述的烟雾模块，其特征在于：所述的该模块电路控制单片机MCU正常检测时，发出一组T0-T9共10个40Khz调制脉冲串，提供给红外线发射管，单个调制脉冲间隔时间相同，脉冲宽度不同；（a）遮蔽型烟雾传感器，脉冲宽度逐级增大；（b）散射型烟雾传感器，脉冲宽度逐级减小；两组调制脉冲串之间的间隔时间为3秒钟。

8.根据权利要求7所述的烟雾模块，其特征在于：所述的该模块电路控制单片机MCU在开机加电时，首先发出5组T0-T9调制脉冲串，提供给光电发射管，经过隧道迷宫反射后，到红外线接收管接收，光电信号放大电路处理后，输入给单片机，MCU通过计算和分析，确定T0脉冲的宽度、T0-T1脉冲间隔时间，和烟雾报警输出信号的基准阀值电压。

9.根据权利要求1所述的烟雾模块，其特征在于：该烟雾模块传感器电路信号输出OUT，可以根据需要输出PWM脉冲信号或0-5V线性电压两种形式。

10.根据权利要求1所述的烟雾模块，其特征在于：该烟雾模块电路板嵌入到黑色塑料迷宫罩后，封装在一个圆筒、网格状的金属壳内。

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