基本介紹
- 中文名：緊急警報器
- 外文名：Emergency siren
- 描述：中規模集成定時器
- 套用：讓周圍人群可以最快察覺危險
- 學科：物理
概念,緊急報警器功能實現的設計方法,緊急報警器功能實現的設計技術要求,緊急報警器設計方法的最佳化建議,研究結論,聾人安全緊急警報器的設計與開發研究,研究背景,設計原理,基本結構,
概念
緊急警報器是由555定時器電路等組成，是一種中規模集成定時器，套用十分廣泛。通常只需外接幾個阻容元件，就可以構成各種不同用途的脈衝電路，如多諧振盪器、單穩態觸發器以及施密特觸發器等。由555定時器做成的緊急報警器，可套用於緊急或突出情況的警報，以最快最有效的方式發出警報聲，從而讓周圍人群可以最快察覺危險。
555定時器內部組成框圖
555定時器內部組成框圖緊急報警器功能實現的設計方法
緊急報警器功能實現的設計技術要求
為了實現緊急報警器的功能，在設計緊急報警器之前，我們有必要了解清楚緊急報警器設計的技術要求。
（1）原始特性要求
緊急報警器作為一種重要的報警設備，其原始特性方面需要達到以下的技術標準。一是緊急報警器起動電路係數大小的確定，是基於匹配電機的最大力矩。為折算力矩係數的0.85—1倍，基本單位為min2/m，或者s2/m；二是區間內緊急報警器最大力矩係數，取值至多等同於折算力矩係數；三是區間內緊急報警器最小力矩係數，取值至少等同於折算力矩係數的0.6倍：四是標定工況緊急報警器力矩係數。在0.8x10-6min2/m或者2.88x10s2/m以上；五是標定工況的傳動比，根據匹配緊急報警器電機標定功率有關。當功率小於40kw。傳動比為0.94；當功率在40— 55kw之間，傳動比為0.96；當功率在75—132kw之間，傳動比為0.965；當功率大於132kw，傳動比為0.97。
（2）可靠性指標要求
在滿足緊急報警器原始性功能要求的基礎上，還要綜合考慮到緊急報警器套用環境的條件，譬如用於工業生產的緊急報警器，可能會因為過熱或者過壓而發出報警信號，需要將無故障工作時間保持在2000h 以上，在組配件出現損壞，並且沒有辦法進行修理時，則需要更換緊急報警器，但這些組配件的使用壽命，至少為10000h。
緊急報警器設計方法的最佳化建議
在了解緊急報警器設計技術要求的基礎上，在緊急報警器設計時。需要掌握設計相關的所有技術參數，並對相關的設計方法予以最佳化，以保證緊急報警器預期功能的實現。按照緊急報警器設計的技術參數，在設計的過程中，需要藉助合理的設計方法。通緊急報警器敏感度的彈性控制，提高緊急報警器的靈活水平，同時可減少設計的缺陷。
(1)最佳化方法。根據以上的技術參數，設定目標函式，而其中必須兼顧相關的限制條件。緊急報警器的目標函式屬於二次函式，藉助非線性規 劃的方法，將緊急報警器設計時可能出現的各種約束最佳化問題，在修正矩陣後，轉化成為無約束最佳化問胚，使得緊急報警器的可靠性和適應能力得以增強。在此，針對緊急報警器彎曲約束邊界收斂效率比較低的問題，需要藉助搜尋監控技術，以及通過自動調整步長的計算方法，增強整體收斂性和提高差分計算梯度的精度，使得緊急報警器在最佳化設計後，可靠性和適應性得以同步提高。
(2)最佳化設計模型。將緊急報警器的功能實現作為設計目標，其中根據重度、截面直徑、間距等，調整出最輕的質量。另外，報警敏感度條件、剛度條件、靜強度條件、結構條件，均為模型最佳化設計時的主要約束條件，報警敏感度條件根據報警需求而定；扭轉變形根據扭轉角、材料剪下彈性模數、極慣性矩、許用扭轉角計算得出；靜強度要求是根據計算截面承受最大彎矩、計算截面承受最大彎矩、屈服極限、靜強度安全係數等計算得出；結構條件根據直徑極值、承間距極值確定。
(3)最佳化設計結果。通過以上的最佳化設計，緊急報警器實現了理想的軟起動，並有效克服了負載變化對緊急報警器特性穩定的影響，使得緊急報警器控制系統要求的精度和傳動效率得以提高。有利於緊急報警器的裝配和維修。
研究結論
綜上所述，為了滿足緊急報警器的功能要求，在設計緊急報警器之前，我們有必要了解清楚緊急報警器設計的技術要求，而在緊急報警器設計時，需要掌握設計相關的所有技術參數，並對相關的設計方法予以最佳化。文章通過研究，基本明確了緊急報警器設計最佳化的方法，但隨著緊急報警器實用性功能的提出，我們還需要結合實際的條件，對以上設計方法予以不斷完善。
聾人安全緊急警報器的設計與開發研究
研究背景
現有技術條件下，聾人安全少一道屏障。假如在夜深人靜的時候，聾生宿舍發生火災，將是一個非常可怕的場面。因為絕大多數學校無法迅速使熟睡的聾生警醒，沒有恰當的工具，大家將束手無策。現有的聾人叫醒裝置，結構比較複雜，例如發明名稱為：震動叫醒器（CN92201247.4）和聾人叫醒裝置（CN93207702.8）的專利，雖然都具有驚醒作用，但這兩種叫醒裝置都採用電路控制裝置，遇到緊急情況停電後難以發揮作用，同時還存在安全隱患。
適當的殘疾人用品用具不僅能夠在實踐上方便殘疾人的學習、工作、生活，還能夠使殘疾人從“不能”變成“能”。在理論上，可以從注重“殘疾”的消極觀點轉向注重“潛能”的積極觀點，從而改變對殘疾人的認識。研究將介紹一種新技術，使聾人（睡眠狀態下）安全緊急警醒的難題迎刃而解。填補了一項殘疾人用品用具的國際空白，使聾人在緊急安全方面也處於平等地位。
設計原理
（1）振動覺原理
通常情況下，主要是通過視覺補償聽覺缺陷。實際上，視覺的許多特徵與聽覺並不匹配。聽覺可感知的信息是360°全方位的，視覺的感知範圍小於180°。尤其是在睡眠狀態下，視覺信息幾乎是完全無效的。
振動覺是360°全方位的，在這一點上，振動覺與聽覺是平行的感覺，通過振動覺補償聽覺缺陷有了一定的優勢。本裝置通過振動覺全方位補償聽覺缺陷是一個新的嘗試。由於振動覺是一種近距離感覺，主要靠接觸感知，振動覺感受性很低。因此，振動覺信息的傳遞比較困難、複雜。本警報器以床為振動覺傳播媒介，能夠確保振動信息有效傳達到聾人，使睡眠中的聾人警醒。
（2）乘法原理
本警報器使每個聾人被警醒的機率達到90%以上，獨立的看這個理論有效率的標準並不高。但是，它的實際有效率是非常高的。一個人未被警醒的機率是A=0.10，每個人未被警醒是獨立事件，符合機率的乘法原理條件。 按4個人一間宿舍計算，4人全都未被警醒的機率是：P=AAAA=0.0001
每個宿舍只要有1人被警醒，搖晃一下其他人的床，整個宿舍就可迅速安全逃生。因此，4人宿舍被警醒的機率是99.99%。如果是6人宿舍，被有效警醒的機率高達 99.9999%。在有人缺勤宿舍減少到3個人時，該宿舍被警醒的機率仍高達是99.9%，安全係數還是相當高的。當某些宿舍減員到1-2人時，宿值室要給予特別關注，本安全緊急警醒裝置的有效率降低到 99.9%以下，處於不可靠狀態。
基本結構
（1）警報器主體機構
本實用新型包括控制繩、擊打錘、立式套筒，套筒頂部設有滑輪和吊繩，控制繩與滑輪滾動相接，控制繩和吊繩間通過控制桿相接，控制桿上設有掛鈎，控制桿上的掛鈎為斜鉤，擊打錘上設有吊環，掛鈎和吊環活連線，套筒底部設有固定座 ，其下部設有孔。本裝置的掛鈎為特製的曲線段鉤，而非傳統的圓弧鉤，有利於擊打錘脫落。 掛鈎處於控制桿的非中心位置，有利於減少控制導索的拉力。
（2）控制盤結構
控制盤由底板、軸承、插銷構成。主控導索纏繞在軸承上，平時由插銷鎖住軸承，主控導索處於緊張狀態。緊急情況下，拔出插銷，軸承自由轉動，在重錘的重力作用下，主控導索從軸承退出，處於鬆弛狀態。每個宿舍樓安裝2個控制盤，一個在宿值室，一個在室外（同其他消防器材一樣管理）。只要一個控制盤發揮作用，就可以擊發整個單位的警報器。
本實用新型提供了一種結構簡單、安全方便的聾人安全緊急警報裝置。它的效果是：本實用新型的套筒固定在床板上，平時控制繩處於緊張狀態，它通過控制桿將擊打錘吊起，當發生緊急情況時，鬆開控制盤插銷，分控導索、主控導索處於鬆弛狀態，在重錘的重力作用下，控制桿一端下沉，控制桿繞非活動端按順時針方向旋轉，當掛鈎（曲線段鉤）開口略低於水平位置時，吊環和掛鈎分離，重錘自動脫落，以自由落體方式擊打床板，引起床板震動，達到報警作用。本警報器結構簡單，便於操作，使用安全。
（3）控制傳導結構
主控導索到樓層（每排平房宿舍），控制一個宿舍群，一個控制盤可以控制多個主控導索。分控導索與主控導索由拉環連線，每一個分控導索控制一個宿舍。拉環連線可以避免分控導索產生拉力平衡，確保控制傳導到每個宿舍、每個床位，擊發每個振動器。
