燃氣泄漏報警器課程設計報告

1、安慶師范學院 課程設計題目：燃氣泄漏報警器 成 員： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： 2012年11月目 錄1、 緒論 1.1課題背景及意義1 1.2課題目標及實現功能1二、模擬電路設計與調試 2.1 mq-2氣敏器件2 2.2直流穩(wěn)壓電源3 2.3無穩(wěn)態(tài)音頻振蕩器5 2.4電路整體設計6 2.5電路調試6 3、 總結 3.1實驗結果7 3.2心得體會7一、緒論1.1課題背景及意義 隨著我國燃氣的變革及西氣東輸工程的進行，煤氣或天然氣已成為多數家庭的燃料。每年因煤氣泄漏造成的煤氣中毒事故中，因使用熱水器不當或產品本身的質量問題造成的一氧化碳中毒事故全國均有不少事例。更有甚者，因室內煤氣濃度過高

2、引起煤氣爆炸的事故也不少見。所以，這樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們迫切需要。燃氣報警器更是時下所需，因為它更簡捷易用，方便居民生活。而且，氣體報警器的研發(fā)對于防止煤礦事故也是至關重要的，據權威部門統(tǒng)計，僅去年煤礦事故死亡人數就高達3786人，同時也造成了巨大的經濟損失。2012年2月份共收集到國內燃氣事故報道79起，其中天然氣事故 49起，液化氣事故21起、煤氣事故2起，未知氣體事故6起，化學品事故1起。由此可見報警器無論是在人們的日常生活中，還是在煤礦等工業(yè)生產中都發(fā)揮著至關重要的作用，所以實時準確測量周圍環(huán)境中的可燃性氣體，有毒有害氣體泄露，對保護人民的身體健康和財產安全有重要意義。在國民

3、經濟的許多領域中，如油田、礦山、化工等企業(yè)和家庭中有廣泛的應用，也是環(huán)境保護的重要項目。如何開發(fā)出穩(wěn)定可靠、高性能價格比的裝置，成為急需解決的課題。1.2課題目標及實現功能 此次課程設計采用以mq-2電阻控制型氣敏器件為中心，結合直流穩(wěn)壓電源，555定時器構成的無穩(wěn)態(tài)音頻振蕩器，發(fā)光二極管，電動式揚聲器等構成燃氣泄漏報警電路。電路接入220v交流電，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓來提供穩(wěn)定的5v，12v直流電源，電源接入后，綠色led燈亮起，電路開始工作。由7805提供的5v電源為mq-2中的電阻絲加熱，12v為其工作電壓。加熱一段時間后，當有燃氣或煙霧時，mq-2的電導率上升，555定時器的4號

4、管腳與8號管腳同時達到高電平，3號管腳產生高電平電壓輸出，此時揚聲器和紅色led燈工作，達到報警作用。 實現可以下基本功能： 1.實現對基本報警電路的控制。2.實現對檢測可燃性氣體濃度的精度調整；3.了解mq-2氣體傳感器的具體功能；4.準確檢測周圍環(huán)境中的可燃性氣體、煙霧以及有毒有害氣體的泄漏；二、模擬電路設計與調試2.1 mq-2氣敏器件電阻式氣敏器件mq2參數a. 標準工作條件符號參數名稱技術條件備注 vc回路電壓15vac or dc vh加熱電壓5.0v0.2 vac or dc rl負載電阻可調 rh加熱電阻313室溫 ph加熱功耗900mw b. 環(huán)境條件符號參數名稱技術條件備注

5、 tao使用溫度-10-50 tas儲存溫度-20-70 rh相對濕度小于95%rh o2氧氣濃度21%(標準條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性最小值大于c. 靈敏度特性符號參數名稱 技術參數備注rs敏感體表面電阻 3k-30k (1000ppm 異丁烷 )探測濃度范圍100ppm-10000ppm液化氣和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氫氣100ppm-2000ppm 酒精 (3000/1000) 異丁烷濃度斜率 0.6標準工作條件 溫度： 202 vc:5.0v0.1v 相對濕度： 65%5% vh: 5.0v0.1v預

6、熱時間 不超過1小時mq-2氣敏元件的結構和外形如圖所示(結構 a or b), 由微型al2o3陶瓷管、sno2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個用于信號取出，個用于提供加熱電流。2.2 直流穩(wěn)壓電源（1） 變壓器工作原理 變壓器的工作原理是電磁感應當原線圈中加交變電壓時，原線圈就有交變電流，它在鐵芯中產生交變的磁通量，這個交變磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要產生感應電動勢如果副線圈電路是閉合的，在副線圈中就產生交變電流，它也在鐵芯中產生交變的磁通量，這個交變磁

7、通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中同樣要引起感應電動勢其能量轉化的過程為： 原線圈的電能磁場能副線圈的電能 本電路中使用5v和12v直流電，需要將220v交流電變壓至12v才行，所以選用220v12v的變壓器。（2） 橋式整流原理 220v電源經過變壓后，仍是12v的交流電，需要將其變?yōu)橹绷鞑判?，所以用到由四個整流二極管構成的橋式整流電路。 橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時，對d1、d3加正向電壓，dl、d3導通；對d2、d4加反向電壓，d2、d4截止。電路中構成e2、d1、rfz 、d3通電回路，在rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，e2為負半周時，對d2、d4加正向

8、電壓，d2、d4導通；對d1、d3加反向電壓，d1、d3截止。電路中構成e2、d2、rfz 、d4通電回路，同樣在rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。 工作原理如此重復下去，結果在rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。 橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。（3）濾波電路 經過整流后的電源仍然不是理想的直流電，需要濾波才能濾除電源輸出中的紋波。只需在橋式整流輸出端并聯一個濾波電容即可。 (4)穩(wěn)壓電路 電子產品中，常見的三

9、端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列和負電壓輸出的79系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，to- 220 的標準封裝，也有9013樣子的to-92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號中的78或79后面的數字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5v，7909表示輸出電壓為負9v。 2.3 無穩(wěn)態(tài)音頻振蕩器 555 集成電路開始出現時是作定時器應用的，所以叫

10、做 555 定時器或 555 時基電路。但是后來經過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可以用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制以及計量檢測等作用；還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調制電路，作為交流信號源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調制等用途。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，因此目前被廣泛用于各種小家電中。555 集成電路內部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等，電路比較復雜，是模擬電路和數字電路的混合體。它的性能和參數要在非線性模擬集成電路手冊中才能查到。 555 集成電路是 8 腳封裝，其中 6 腳稱閥值端（ th ），是上比較器的輸入。 2 腳稱觸發(fā)端（ ）

11、，是下比較器的輸入。 3 腳是輸出端（ v o ），它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平決定的。 7 腳的放電端（ dis ），它是內部放電管的輸出，它也有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定的。 4 腳是復位端（ ），加上低電砰（ 0.3 伏）時可使輸出成低電平。 5 腳稱控制電壓端（ v c ），可以用它改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳是電源， 1 腳為地端。 在這次課程設計中利用555時基電路構成無穩(wěn)態(tài)音頻振蕩器，如圖示 2.4電路整體設計2.5電路調試 本設計的元器件較少，所以采用萬用板手工焊接。在焊接前利用multisim軟件進行仿真，用滑動變阻器代替mq-2元

12、件。焊接完成后，檢查有無可能出現的虛焊、漏焊，檢查電源線和接地線。確定無問題后將電路板通電。在加熱一段時間后，用煙霧或打火機氣體對電路進行測試。三、總結3.1 實驗結果 通過電路焊接以及調試，電路可以正常工作，在mq-2電路加熱一段時間后，使用煙霧或者打火機氣體對mq-2進行測試，電路可以正常報警。調節(jié)滑動變阻器r4可獲得斷續(xù)音效，調節(jié)滑動變阻器r3可以提高或降低mq-2對可燃氣體或煙霧檢測靈敏度。3.2心得體會通過這次課程設計實驗，使我對理論和實踐之間的相互關系有了更清楚的認識，理論是實踐的基礎，扎實的理論知識是做好工作的前提條件。完成這個綜合性設計，不僅使我鞏固了幾學期所學的專業(yè)知識，特別是對數字電子技術和模擬電子技術這兩門課程有了更加深入的學習，并且還學到了不少新的知識，比如mq-2，7805穩(wěn)壓芯片等，特別是強化了自己充分利用