自制火灾报警器——认识双金属片.pdf

自制火灾报警器认识双金属片自制火灾报警器认识双金属片科技制作这次我们要做一个火灾报警器的模型，用到的材料如下图:包括日光灯上的启辉器，蜂鸣器，发光二极管，电源(4 节 5 号电池)，带鳄鱼夹的导线等。其中日光灯启辉器里面的双金属片温度开关，是最关键的元件，为了让大家能够彻底地了解这个装置，我们先分别介绍一下双金属片的原理和启辉器在日光灯上的作用。双金属片:所谓双金属片，就是把两种金属通过压延的方式，结合成一块金属片。金属大都有热胀冷缩的特性，因为不同种类的金属，随温度变化时的膨胀率不同，所以温度变化时，双金属片里一种金属长度变化多些，另一种金属长度变化小一些。又因为两种金属是紧密结合在一起的，互相牵制，双金属片就会向长度变化小的金属一侧弯曲。双金属片温度开关就是利用它的这种特性制成的，如下图:这是日光灯启辉器里双金属片温度开关的示意图。开始上下两个触点是碰在一起的，就是说电路导通。当有电流通过时，双金属片发热，温度升高，向上弯曲，两个触点分开，电路就断开了。当温度恢复到原来以后，双金属片会再次向下弯曲，电路再次接通。启辉器在日光灯里的作用:下图是日光灯的示意图因为日光灯灯管照明的时候需要的电压比较低，而启动的时候需要的电压又很高，所以通过镇流器和启辉器的共同作用来配合灯管的工作。开灯的时候，灯管未启辉，日光灯两段灯丝之间没有电流通过，电流通过镇流器、启辉器回到电源的零线。由于电流的热效应，启辉器里的双金属片开始发热，向上弯曲，致使电路突然断开。而由于镇流器的自感作用，提供给灯管一个高的启动电压，这时电流经过灯丝之间的水银蒸汽，日光灯灯管就亮了。介绍完了背景知识，下面接着介绍我们要做的这种装置:火灾报警器。图中 A 是完整的启辉器。因为目前节能灯使用的比较普遍，上面介绍的日光灯以及这种启辉器很多地方都淘汰了，在大城市，去小一点的杂货店应该还能买到。图中 B 是去掉塑料外壳后的启辉器。玻璃泡黑颜色，因为这是一个烧毁了的，没有关系，一样可以用。有些玻璃泡旁边还并联了一个线圈，我们不用它，剪掉就可以了。图中 C 是敲碎玻璃外壳后，里面的内容。用打火机烧一下，能够明显看到弯曲的那块小金属片，就是我们渴望已久的双金属片。实际使用的双金属片，一般是镍铁合金和黄铜两种材料压在一起做成的。注意在敲碎玻璃外壳的时候，要用方便袋罩着，防止玻璃碴掉出来。这是连接好的电路，我把 6 伏电源、蜂鸣器、发光二极管和双金属片温度开关都串联在电路里。注意，我们要做的是火灾报警器，就是说，要求在遇到高温的时候电路导通，平时是断开的。而启辉器平时是断开的，遇到高温才导通，因此需要事先把双金属片和固定触点的位置调换一下。电路连接完成后，因为双金属片温度开关处是断开的，所以蜂鸣器和发光二极管中都没有电流通过。我们划一根火柴，或者用打火机的火焰烧一下双金属片，模拟火灾现场，这时会看到，双金属片弯曲，触碰固定触点，电路接通，蜂鸣器发出报警的声音，红色的发光二极管也发出红光。火灾报警器开始工作了当拿开火焰以后，双金属片温度下降，反方向弯曲，电路重新断开，报警器不再报警。下面是我们的火灾报警器工作的视频:XMjkzMjIxODE2。