一种自动调节功率的声波灭火装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自动调节功率的声波灭火装置，主控模块产生特定频率和幅值的正弦波模拟电信号；功率放大模块对正弦波模拟电信号进行放大，产生大电流的低频声波电信号，驱动扬声器；扬声器播放低频声波电信号；声腔聚集低频声波；机械臂模块实现声腔的三维旋转；舵机驱动模块驱动机械臂各个关节的运动；远红外火焰传感器检测火势大小；角度位移传感器对机械臂的位移以及角度进行监测；测距模块，用于检测可燃物与声腔之间的距离。本发明专利技术针对现有技术中存在的不能在任意方向进行三维旋转、不能自动调节功率以及不能定向瞄准火源进行有效灭火等不足，实现根据火灾情况，实现自动调整输出功率并对准火焰进行有效灭火。

【技术实现步骤摘要】
一种自动调节功率的声波灭火装置
本专利技术涉及灭火设备
，具体地，涉及一种自动调节功率的声波灭火装置。
技术介绍
随着人类文明的不断进步，火灾的发生率每年居高不下。据不完全统计，全世界每天发生火灾1万多起，造成数百人死亡。近几年来，我国每年发生火灾约4万起，死亡约2000多人，伤残约3000～4000人，每年火灾造成的直接财产损失高达20多亿元，其中家庭火灾的死亡人数占总死亡人数60％以上，主要原因是由于大多数家庭未配备灭火设备，或消防手段错误而使得燃烧物在早期不能得到抑制，进而引发大规模火灾。目前较为常用的灭火器有泡沫、干粉、二氧化碳等灭火器。泡沫灭火器，产生的化学物质对人体有害，在特殊场合下错误使用可能因化学物质混合而产生爆炸且对电气火灾无效；干粉灭火器不能扑灭金属物火灾，在使用时易被吸入呼吸道，对人体产生不可逆损伤，后期清理困难；二氧化碳灭火器对于存储条件要求较高，在使用时要求环境较为密闭，因此操作人员易发生窒息的危险。产生燃烧现象应同时具备可燃物、助燃物(氧气)、温度三个有效条件。传统的灭火装置基本以化学物质阻碍可燃物与氧气接触，从而打破燃烧的链式反应。经过检索发现：授权公告号为CN205391536U的中国技术专利《一种智能便携式声波灭火器》，公开了一种智能便携式声波灭火器，包括电源、声波发射筒和电控功能模块；电控功能模块包括MSP430单片机、温度传感器、声波转换模块、声波功率放大器、扬声器和GSM无线通信模块。该技术可产生30～60Hz可调频率的正弦波脉冲，变换步长为5Hz。但是该技术未能进行输出功率的调整，对于不同面积的火灾适应性较低。授权公告号为CN204932657U的中国技术专利《低频声波灭火器》，公开了一种基于STC89C52单片机控制的低频声波灭火器。该技术由单片机控制的声波发生器、功率放大器、扬声器、瞄准仪构成。该技术采用硬纸筒内贴不锈钢作为瞄准仪，导向性好，重量轻，减弱的腔体对声波的削弱作用，有利于声波及时、准确的传递到火源处，提高了灭火效率，但是该技术未对声波发射腔体进行降噪处理，因此在高负荷状态工作时，会产生噪声污染，长期使用将对使用者身体产生不利影响。公开号为CN105903137A的中国专利技术专利申请《一种低频声波灭火器》，公开了一种由电源、波形发生器、功率放大器、扬声器和声腔构成的一种低频声波灭火器。该专利技术具有很好的便携性，供电可采用移动电源供电，方便携带进入火场，但是未能实时监测移动电源剩余电量，从而未能方便使用者了解装置使用时间。公开号为CN110279954A的中国专利技术专利申请《一种功率可调式声波灭火装置》，公开了一种基于STM32F407VET6芯片设计的可调式声波灭火装置。由主控模块、按键模块、蜂鸣器模块、显示模块、功率放大模块、扬声器、声腔、测距模块、导向模块、电源模块和电压/电流采集模块组成。通过编程以按键的方式控制装置输出30W、45W、60W三个功率值，但是不能根据火势大小自动调节功率且不能自动瞄准火源。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不能在任意方向进行三维旋转、不能自动调节功率以及不能定向瞄准火源进行有效灭火等不足，提供了一种自动调节功率的声波灭火装置，该装置能够根据火灾情况，利用远红外火焰传感器采集到的数据，判断数据值的所属区间即可获知火势的大小程度，自动输出低30W、中40W、高60W三档相应功率，并对准火焰进行有效灭火。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种自动调节功率的声波灭火装置，包括：主控模块、远红外火焰传感器、角度位移传感器、舵机驱动模块、功率放大模块、扬声器、声腔、机械臂模块、测距模块、电源模块以及电压/电流采集模块；其中：所述主控模块，用于产生特定频率和幅值的正弦波模拟电信号；所述功率放大模块，用于对主控模块产生的正弦波模拟电信号进行放大，产生大电流的低频声波电信号，驱动扬声器；所述扬声器，用于播放功率放大模块产生的低频声波电信号；所述声腔，用于聚集扬声器发出的低频声波；所述机械臂，与声腔配合连接，用于实现声腔的三维旋转；所述舵机驱动模块，由主控模块控制，用于驱动机械臂各个关节的运动；所述远红外火焰传感器，用于将火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到主控模块中，主控模块根据电平信号的变化对正弦波模拟电信号的频率做出相应的处理；所述角度位移传感器，用于对机械臂的位移以及角度进行监测，实时采集机械臂的运动轨迹，并将运动轨迹转换成电信号，传入主控模块，供主控模块处理并生成对舵机驱动模块的驱动控制信号；所述测距模块，用于检测可燃物与声腔之间的距离，并传入主控模块，供主控模块处理并生成对蜂鸣器模块的报警控制信号；所述电源模块，包括供电电路、充电电路以及锂电池；其中，所述供电电路用于通过市电或锂电池为整个装置提供电力，所述充电电路用于为锂电池进行充电，所述锂电池用于在无市电情况下为整个装置供电；所述电压/电流采集模块，用于对锂电池剩余电量检测，并将检测值发送至主控模块进行电量估测。优选地，所述主控模块采用STM32F407VET6最小系统板。优选地，所述功率放大模块采用型号为LM4766的功放模块。优选地，所述扬声器采用额定功率为35W、峰值功率为150W的超重低音扬声器，其直径为4英寸，磁钢大小为70磁。优选地，所述声腔的筒体为圆柱形结构，利用光敏树脂材料，采用3D打印技术制备得到。优选地，所述测距模块采用型号为GP2Y0A21YK0F的红外测距模块。优选地，所述供电电路包括：变压器、整流滤波电路、DC/DC降压模块以及稳压模块；其中，所述变压器对市供220V单相交流电进行降压，降压后经过整流滤波电路，向功率放大模块供电，之后经过DC/DC降压电路，一方面向外提供+5V电压，另一方面继续经过稳压模块向外提供+3.3V电压。优选地，所述供电电路中，变压器采用单相220V输入双21V输出变压器；所述整流滤波电路采用整流模块KBU2510和两个10000μF/45V电解电容；所述DC/DC降压模块采用型号为LM2596S的降压模块；所述稳压电路采用型号为LM350的稳压模块；所述锂电池采用一块规格为48V/12Ah的锂电池。优选地，所述电压/电流采集模块中，电压采集模块采用型号为LM258P的运算放大器构成电压差分放大隔离采样电路，电流采集模块采用型号为ACS712-05B的霍尔电流传感器。优选地，所述装置还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块，由主控模块控制，用于在声腔距离可燃物设定距离以内时产生报警和/或在电源模块中的锂电池电量不足设定阈值时产生报警。优选地，所述蜂鸣器模块采用有源蜂鸣器模块。优选地，所述装置还包括显示模块，所述显示模块，通过向主控模块调取，用于装置当前状态量。优选地，所述显示模块采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动调节功率的声波灭火装置，其特征在于，包括：主控模块、远红外火焰传感器、角度位移传感器、舵机驱动模块、功率放大模块、扬声器、声腔、机械臂模块、测距模块、电源模块以及电压/电流采集模块；其中：/n所述主控模块，用于产生特定频率和幅值的正弦波模拟电信号；/n所述功率放大模块，用于对主控模块产生的正弦波模拟电信号进行放大，产生大电流的低频声波电信号，驱动扬声器；/n所述扬声器，用于播放功率放大模块产生的低频声波电信号；/n所述声腔，用于聚集扬声器发出的低频声波；/n所述机械臂，与声腔配合连接，用于实现声腔的三维旋转；/n所述舵机驱动模块，由主控模块控制，用于驱动机械臂各个关节的运动；/n所述远红外火焰传感器，用于将火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到主控模块中，主控模块根据电平信号的变化对正弦波模拟电信号的频率做出相应的处理；/n所述角度位移传感器，用于对机械臂的位移以及角度进行监测，实时采集机械臂的运动轨迹，并将运动轨迹转换成电信号，传入主控模块，供主控模块处理并生成对舵机驱动模块的驱动控制信号；/n所述测距模块，用于检测可燃物与声腔之间的距离，并传入主控模块，供主控模块处理并生成对蜂鸣器模块的报警控制信号；/n所述电源模块，包括供电电路、充电电路以及锂电池；其中，所述供电电路用于通过市电或锂电池为整个装置提供电力，所述充电电路用于为锂电池进行充电，所述锂电池用于在无市电情况下为整个装置供电；/n所述电压/电流采集模块，用于对锂电池剩余电量检测，并将检测值发送至主控模块进行电量估测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自动调节功率的声波灭火装置，其特征在于，包括：主控模块、远红外火焰传感器、角度位移传感器、舵机驱动模块、功率放大模块、扬声器、声腔、机械臂模块、测距模块、电源模块以及电压/电流采集模块；其中：
所述主控模块，用于产生特定频率和幅值的正弦波模拟电信号；
所述功率放大模块，用于对主控模块产生的正弦波模拟电信号进行放大，产生大电流的低频声波电信号，驱动扬声器；
所述扬声器，用于播放功率放大模块产生的低频声波电信号；
所述声腔，用于聚集扬声器发出的低频声波；
所述机械臂，与声腔配合连接，用于实现声腔的三维旋转；
所述舵机驱动模块，由主控模块控制，用于驱动机械臂各个关节的运动；
所述远红外火焰传感器，用于将火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到主控模块中，主控模块根据电平信号的变化对正弦波模拟电信号的频率做出相应的处理；
所述角度位移传感器，用于对机械臂的位移以及角度进行监测，实时采集机械臂的运动轨迹，并将运动轨迹转换成电信号，传入主控模块，供主控模块处理并生成对舵机驱动模块的驱动控制信号；
所述测距模块，用于检测可燃物与声腔之间的距离，并传入主控模块，供主控模块处理并生成对蜂鸣器模块的报警控制信号；
所述电源模块，包括供电电路、充电电路以及锂电池；其中，所述供电电路用于通过市电或锂电池为整个装置提供电力，所述充电电路用于为锂电池进行充电，所述锂电池用于在无市电情况下为整个装置供电；
所述电压/电流采集模块，用于对锂电池剩余电量检测，并将检测值发送至主控模块进行电量估测。


2.根据权利要求1所述的一种自动调节功率的声波灭火装置，其特征在于，所述装置，还包括如下任意一项或任意多项：
-所述主控模块采用STM32F407VET6最小系统板；
-所述功率放大模块采用型号为LM4766的功放模块；
-所述扬声器采用额定功率为35W、峰值功率为150W的超重低音扬声器，其直径为4英寸，磁钢大小为70磁；
-所述声腔的筒体为圆柱形结构，利用光敏树脂材料，采用3D打印技术制备得到；
-所述测距模块采用型号为GP2Y0A21YK0F的红外测距模块；
-所述供电电路包括：变压器、整流滤波电路、DC/DC降压模块以及稳压模块；其中，所述变压器对市供220V单相交流电进行降压，降压后经过整流滤波电路，向功率放大模块供电，之后经过DC/DC降压电路，一方面向外提供+5V电压，另一方面继续经过稳压模块向外提供+3.3V电压；
-所述电压/电流采集模块中，电压采集模块采用型号为LM258P的运算放大器构成电压差分放大隔离采样电路，电流采集模块采用型号为ACS712-05B的霍尔电流传感器；
-还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块，由主控模块控制，用于在声腔距离可燃物设定距离以内时产生报警和/或在电源模块中的锂电池电量不足设定阈值时产生报警；
-还包括显示模块，所述显示模块，通过向主控模块调取，用于装置当前状态量。


3.根据权利要求2所述的一种自动调节功率的声波灭火装置，其特征在于，所述装置，还包括如下任意一项或任意多项：
-所述供电电路中，变压器采用单相220V输入双21V输出变压器；所述整流滤波电路采用整流模块KBU2510和两个10000μF/45V电解电容；所述DC/DC降压模块采用型号为LM2596S的降压模块；所述稳压电路采用型号为LM350的稳压模块；所述锂电池采用一块规格为48V/12Ah的锂电池；
-所述蜂鸣器模块采用有源蜂鸣器模块；
-所述显示模块采用OLED液晶显示模块。


4.根据权利要求1所述的一种自动调节功率的声波灭火装置，其特征在于，所述主控模块产生正弦波模拟电信号的方法为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明帅，李琳，钟鑫，史富斌，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61