文 張愛迪

煤氣爐熄火報警器

文 張愛迪

家庭中最大的消防隱患是廚房里的燃氣爐。使用煤氣爐或液化氣爐燒水做飯時，有時會因開水外溢或風吹而使爐火熄滅，如果發(fā)現(xiàn)不及時會造成煤氣大量外泄，釀成惡性事故！

為此，我們可動手制作一臺既簡單又實用的煤氣爐熄火報警器，確保家庭安全。這種報警器能有效監(jiān)測煤氣的燃燒情況，在爐火意外熄滅時，會自動發(fā)出聲、光報警信號，提醒人們及時關閉煤氣開關或重新點火，避免事故的發(fā)生。

一、工作原理

煤氣爐熄火報警器的電路如圖1所示。其核心元器件為一塊二輸入端四與非門數(shù)字集成電路CD4011，其中門Ⅰ、門Ⅱ接成非門使用，門Ⅲ、門Ⅳ和電阻器R2、電容器C組成了一個音頻多諧振蕩器。光電三極管VT1擔任光電傳感器。門Ⅰ的輸入電平高低由VT1和微調(diào)電位器RP對電池G的分壓所決定，也就是說在RP調(diào)好的情況下，VT1接受光線與否將直接決定門Ⅰ輸入電平的高低。

圖1 煤氣爐熄火報警器電路圖

閉合電源開關SA，電路通電工作。當煤氣正常燃燒時，光電三極管VT1受火焰光照射而呈低電阻狀態(tài)，此時集成電路A的門Ⅰ輸入端電壓＞1/2VDD，其輸出端處于低電平。該低電平分別“封住”了門Ⅱ和門Ⅲ，使發(fā)光二極管VD不亮，音響振蕩器不工作。

一旦爐火因水溢撲滅或被風刮滅等，光電三極管VT1就會因失去火焰光照射而內(nèi)阻大增，集成電路A的門Ⅰ輸入電壓＜1/2VDD，輸出電壓由低電平轉(zhuǎn)為高電平。該高電平信號一路經(jīng)門Ⅱ輸出低電平，使發(fā)光二極管VD通電發(fā)光；另一路加到門Ⅲ的輸入端，使門Ⅲ、門Ⅳ等組成的音頻振蕩器起振，所輸出音頻振蕩信號經(jīng)晶體三極管VT2功率放大后，直接推動揚聲器B發(fā)出響亮的“嘟”聲。

電路中，R1是發(fā)光二極管VD的限流電阻器；R2和C分別為振蕩電阻器與電容器。門Ⅲ、門Ⅳ組成的多諧振蕩器，其工作頻率（即揚聲器B的發(fā)聲音調(diào)）由公式f=1/（2.2× R2×C）決定，按圖中所給出的數(shù)值計算得到的f為454.5Hz。

圖2 CD4011的引腳排列圖

二、元器件準備

本制作共用了15個元器件，A選用CD4011型二輸入端四與非門數(shù)字集成電路，它采用雙列直插形式封裝，共有14個引腳，其引腳排列如圖2所示。該集成塊也可用CC4011或MC14011型數(shù)字電路直接進行代換。

VT1選用3DU11或3DU12、3DU21型硅光電三極管，也可用普通光敏電阻器來代替；VT2選用9013（集電極最大允許電流ICM=0.5A，集電極最大允許功耗PCM=625mW）或3DG12、 3DX201型硅NPN中功率三極管，要求電流放大系數(shù)β＞150；VD最好選用φ5mm的高亮度紅色發(fā)光二極管。

RP可用WH7-A型立式微調(diào)電位器；R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜電阻器；C用CT1型瓷介電容器；B用8Ω、0.25W小口徑動圈式揚聲器；SA可用CKB-1型撥動開關；G用四節(jié)5號干電池（需配上塑料電池架）串聯(lián)而成，電壓為6V。

三、制作與使用

圖3所示是該煤氣爐熄火報警器的印制電路板接線圖，印制電路板實際尺寸約為40mm×25mm。焊接時注意：電烙鐵外殼要良好接地，也可拔掉電源插頭用電烙鐵余熱焊接，以免交流感應電壓通過電烙鐵頭引入電路，造成集成電路A內(nèi)部CMOS電路損壞。

焊接好的電路板安裝在圖4所示的絕緣小盒（如塑料香皂盒）內(nèi)。盒面板開孔固定電源開關SA，并分別為發(fā)光二極管VD開出安裝孔、為揚聲器B開出釋音孔；盒側(cè)面開孔安裝光電三極管VT1，并加裝上尺寸約為φ8mm×30mm的黑色硬塑料管作為VT1的避光罩，以有效防止外界其他光線對VT1造成干擾。

裝配完畢、檢查無誤后，就可通電調(diào)試。一般在無火光照射的室內(nèi)環(huán)境下，用小螺絲刀緩慢調(diào)節(jié)微調(diào)電位器RP的電阻值，使揚聲器B剛好發(fā)聲即可。如對揚聲器發(fā)聲音調(diào)不滿意，可通過適當改變電阻器R2的阻值或電容器C的容量來加以調(diào)整，直到滿意為止。

圖3 煤氣爐熄火報警器印制電路板圖

圖4 煤氣爐熄火報警器外形圖

使用時，將光電三極管VT1正對準爐火，相距約30cm左右，并合上電源開關SA，此時電路進入爐火監(jiān)視狀態(tài)。一旦爐火自行熄滅，報警器便會立即發(fā)出聲、光兩種報警信號。每次燒水做飯前，為了避免報警器非報警發(fā)聲，應先點著爐火，然后再閉合報警器的電源開關SA；關閉爐火前，應先關掉報警器的電源開關SA，再關掉煤氣閥門。