這是由張飛實戰電子團隊組織的一個DIY活動，主題是煙霧報警器，這也是我第一次在論壇上參加的DIY活動，在這裏對自己的作品做個整理，主要是對用到的知識進行整理總結，順帶放上自己的作品：http://www.zhangfeidz.com/events_comment/works_id/5.html。
總結一：電源自動切換電路
由於自己做的煙霧報警器有三種供電方式：鋰電池、USB和適配器（12V-24V），所以就用到了電源自動切換電路，在此總結三種實現切換的方法。
方法一：利用二極管的單向導通性。
用二極管切換，兩個電源必須相差0.7V（硅二極管）以上的，當VCC_5V沒接入時，電池BAT1經過二極管D2爲後級電路提供電源，當VCC_5V接入後，VCC_5V經過二極管D1爲後級電路提供電源，此時D2的陰極電壓高於陽極，D2截至不導通，這就實現了兩個電源的自動切換。
方法二：利用DC插座的負極靜觸點和動觸點引腳。
DC-005是常用的直流適配器插座，如下圖：
從結構剖面圖和原理圖中可以看出，引腳3是個彈片結構，插頭沒插入時，引腳2和3是接觸的，當插入插頭後，引腳2和3會分離，利用這種結構特點來切斷其中一路電源的地迴路來實現電源的自動切換，原理圖如下。
方法三：採用P型MOS管。
使用MOS管來做開關切換電壓，因這裏使用鋰電池，要使用低Uth類型的PMOS管（如Uth=-2V），當VCC_5V沒接入時，PMOS管的柵極通過電阻R1下拉到地（0V），鋰電池BAT（3.7~4.2V）通過MOS管的內部體二極管到達源極，源極電壓爲（3~3.5）V，此時Ugs爲（-3.5）V到（-3）V，Ugs < Uth，MOS管導通，輸出Vout=（3.7~4.2）V，（注當MOS管導通後，體二極管截止，不會有電流流過體二極管）。當VCC_5V接入後，通過二極管D1到達源極，源極電壓爲4.3V，柵極電壓爲5V，Ugs=4.3-5=-0.7V>Uth，此時MOS管關斷，輸出Vout=VCC_5V。
總結二：煙霧傳感器MQ-2電路
MQ-2的工作原理就不多說了，在作品鏈接裏有詳細說明，這裏主要說幾點需要注意的地方：
1）電阻R3是避免上電瞬間帶來的電流衝擊損壞傳感器，串聯個小電阻就可以了；
2）電阻R2可以用50K的電位器代替，用於調整傳感器輸出Sens_Out的電壓值；
3）由於引腳2和5之間是發熱絲，內阻29Ω±3Ω，用萬用表的蜂鳴檔測量兩腳之間是會鳴叫的，所以在焊接MQ-2前，用萬用表的蜂鳴檔或者電阻檔測量VCC和地之間是否有短路現象，若無才焊接MQ-2，若有接電阻R3則可忽略此操作。
總結三：滯回比較器電路
滯回比較器這裏不多說，具體工作原理，大家可以去看我前面的文章：https://blog.csdn.net/k1ang/article/details/82914031
比較器基礎可以看這篇文章：https://blog.csdn.net/k1ang/article/details/82818979
總結四：三角波和方波發生電路
利用滯回比較器和電容充放電產生三角波和方波，三角波爲電容的充放電波形，而方波則是在電容充放電過程中比較器的輸出端波形。這裏主要總結下頻率的計算，思路主要是分別計算電容的充放電時間和，再取倒數就是三角波的頻率了，計算過程如下。
下圖滯回比較器的兩個閾值分別爲2V和4V，電容C1的充電迴路是：5V-R2-R3-C1-GND，放電迴路是：C1-R3-GND。
電容充放電時間計算公式：t = R * C * ln [(U - Uo) / (U - Ut)]
U是電容充電最終可達到的電壓或者放電最終可達到的電壓
Uo是電容充電前或放電前的初始電壓
Ut是電容在t時刻的電壓
有了上面的基礎知識，我們來計算一下電容的充放電時間：
充電時間過程：已知U=5V，Uo=2V，R=101k，C=C1=1uF
充電時間：t1 = (101x10^3) x (1x10^-6) x (ln [(5-2)/(5-4)]) = 111ms
放電時間過程：已知U=0V，Uo=4V，R=100k，C=C1=1uF
放電時間：t2 = (100x10^3) x (1x10^-6) x (ln [(0-4)/(0-2)]) = 69ms
總的充放電時間：t = t1 + t2 =111 + 69 = 170ms
所以三角波的週期是170ms，頻率是1/t=5.8Hz，算出來的頻率是比較接近仿真結果的。
其實公式計算出來的頻率不是精準的，實際應用中可以用示波器測量進行調整。
總結五：鋰電池充電電路
充電電路主要是充電指示燈的設計，充電電流可根據芯片手冊給出的設定方法來設置。指示燈主要有兩種指示方式，一是用一個LED，正在充電時亮，充電完成滅；二是用兩種顏色表示，正在充電一種顏色，充電完成另一種顏色。
第一種指示電路很簡單，如下圖，利用TP4054的1腳的狀態控制，充電過程1腳是處於強下拉狀態，與地形成迴路，LED D14亮，當充電完成，引腳1處於弱下拉狀態，流過的電流只有uA級，不足以點亮LED D14，LED不亮。
第二種指示燈電路，相當於在第一種的基礎上增加一個LED，可用共陰或者共陽的雙色LED，從以下兩個電路也可以看出，另一個LED是通過電源直接控制的，也就是說，只要一通電這個燈就亮。所以當在充電過程中兩個LED都亮，雙色混合成另一種顏色，如紅綠混合就成黃色。下面兩個電路的區別主要是引腳1狀態的利用，第一個就不說了，和第一種的電路一樣，第二個電路主要是通過控制PNP管的通斷來控制LED亮滅。
總結六：鋰電池升壓電路
使用該升壓芯片時注意輸出端電容C16一定要接上，極性不要接反，我嘗試兩次不接電容C16，結果接上鋰電池後，芯片的引腳1和引腳2就短路了，而把C16極性接反，輸出端電壓只有3V，還好沒把電容弄炸了。
對於boost電路只停留在集成芯片的應用，電路設計也是直接參考芯片手冊上的典型電路，不懂原理，出了問題也很難排查，自己也計劃明年詳細學習boost相關知識。
總結七：PWM波控制LED閃爍
不要直接用pwm波驅動LED，因爲pwm波是可以等效一個直流電壓的，pwm波直接驅動ledled是常亮的，不能實現閃爍的，可利用PWM波來控制三極管通斷，使得LED有對地迴路，三極管導通時LED亮，三極管關斷時LED滅。
總結八：繼電器控制電路
這種控制電路都是很常規的，通過控制繼電器控制端的地迴路來實現通斷，因爲繼電器是感性器件，在斷開瞬間會產生一個反電動勢，若超過三極管Q5的Vceo電壓，就會損壞三極管，所以在繼電器的控制端並聯一個二極管將反電動勢的能量回收到電源VCC_5V，這個二極管也稱爲續流二極管。
總結九：蜂鳴器驅動電路
這也是常規的控制電路，電阻R26用於調節蜂鳴器的音量，阻值不宜太大，若使用無源蜂鳴器，控制端輸入不同頻率的pwm波可以產生不同的音調。
總結十：自鎖開關使用
自鎖開關一般根據引腳常閉常開分爲兩類，使用時要注意。
第一類如下圖，開關沒按下時，引腳4和6、引腳1和3是導通的，開關按下後，引腳4和5、引腳2和3是導通的。
第二類如下圖，開關沒按下時，引腳4和5、引腳1和2是導通的，開關按下後，引腳5和6、引腳2和3是導通的。
這次的DIY的總結大概就這些了，大家有興趣也可以動手DIY一個煙霧報警器，添加自己的創意idea，也可關注下張飛電子的DIY活動，下期參與進來。這不是打廣告啊，我是覺得張飛電子對於電子入門確實是很有幫助，才向大家推薦的。