一、项目介绍

最近天气热，火灾事故频发。恰好在研究智能家居并且搭建了一套基于 HomeAssistant 的家庭自动化平台。因此萌生了制作一个火灾报警器，主要放置于厨房监控厨房用火安全。

结合实际情况综合考虑之后，火灾报警器以下统称 报警器 应具备以下几个特点：

• 温度采集端与数据上报应当分离开，否则温度过高导致芯片损坏无法实现异常温度数据上报。
• 模块尽可能小巧，可以放置于86插座或开关中。
• 供电采用5V供电，有一部分86插座自带了USB-A接口，如果 报警器 外置的话可以直接用 USB数据线进行供电。内置在86盒中可采用从 USB 口引入供电到内部。也可以增加一个 AC - DC 的 5V模块。
• 报警器 接入家庭自动化平台，实现自动监控，异常温度报警。
• 显示模块展示实时温度数据（可选项，报警器内置到86盒中时显示模块没有意义，外置的意义也不大，但进行设备调试时比较有用）。
• 喷淋控制（初步设想，可选项）。

二、设计框图及原理介绍

Scheme-it 是一款在线原理图和图表绘制工具，能让您在浏览器网页中创建并分享自己的技术布局设计。 该工具包括了构建电路所需的一整套原理图符号以及集成式 Digi-Key 目录，支持将产品图片和图像插入您的设计中。

报警器 的框图设计就是使用 Scheme-it 网页版进行绘制的，初步体验下来感觉还是比较容易上手。但由于国内网络原因使用流畅度不是很好，希望改进!

设计框图

Scheme-it 项目分享链接：https://www.digikey.cn/schemeit/project/detail/

原理介绍

报警器以 ESP32-C3-MINI-1U 为核心，使用其WIFI功能连接到家庭自动化平台。通过家庭自动化平台控制 报警器 定时采集K型热电偶的温度数据，并通过MAX6675转换为数字信号上报至家庭自动化平台并记录。将采集到的温度值与设定的报警温度值进行比较。高于设定值时，进行报警操作。

具体的报警动作可在家庭自动化平台中进行设定，例如：控制面板显示火灾警报、警报灯亮起、发送警报消息至成员手机、通过互联网报警中心进行报警（慎用，误报会造成公共资源浪费）等。

喷淋控制功能可在火灾警报触发后执行自动化灭火操作，但实际需要考虑或受影响的因素很多。例如无法判断火灾具体位置，喷淋装置打开可能并不能进行有效灭火。因此设定为可选项，需要更多的试验喷淋装置的安装位置，喷淋方向等。

三、原理图及芯片介绍

原理图请参阅第二阶段项目报告，下面介绍一下主要使用到的器件

ESP32-C3-MINI-1U

ESP32-C3-MINI-1U 是通用型 Wi-Fi 和低功耗蓝牙 (Bluetooth LE) 模组，体积小，具有丰富的外设接口，可用于智能家居、工业自动化、医疗保健、消费电子产品等领域。

ESP32-C3-MINI-1U 采用 U.FL 座子连接外部 IPEX 天线，配置了 4 MB SPI flash。ESP32-C3-MINI-1U 采用的是 ESP32-C3FN4 芯片。ESP32-C3FN4 芯片搭载 32-bit RISC-V 单核处理器，工作频率高达 160 MHz。

文档链接：https://www.espressif.com.cn/sites/default/files/documentation/esp32-c3-mini-1_datasheet_cn.pdf

MAX6675

MAX6675是一款带有冷端温度补偿的热电偶数字转换器。可进行冷端温度补偿，并将K型热电偶信号转换成数字信号。数据输出为12位分辨率、SPI™兼容、只读格式。 转换器温度分辨率为0.25°C，可读取温度达+1024°C，热电偶在0°C至+700°C温度范围内精度为8 LSB。

文档链接：https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/MAX6675.pdf

K型热电偶

K型热电偶作为一种温度传感器，通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

K型热电偶是目前用量最大的廉价金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2mm～4.0mm。 正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90:10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni:Si=97：3，其使用温度为-200℃~1300℃。

K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。

四、结语

使用 Scheme-it 网页绘制的设计框图，在使用过程中对 Scheme-it 这个设计工具进行了简单的学习和体验，通过该工具设计可以使用 digikey 中的元器件，可以很方便地整合设计与采购流程，为整个开发过程节约了很多时间。

最后，感谢硬禾学堂联合 DigiKey 推出的这次活动，使我的设计能力进一步提升！