煤氣泄漏報警器系統(tǒng)設計方案(課程設計方案)正文

中州大學工程技術(shù)學院畢業(yè)論文〔電工教研室〕題目：家庭煤氣泄漏報警器設計092班設計人：……….學號：……………指導教師：………410日名目4第一章概述6課題爭論背景、目的6方案設想7其次章總體方案設計88910方案比較11方案選擇12第三章單元電路設計13電源電路13氣敏探測電路13電子開關(guān)電路14報警電路15開放式空氣負離子發(fā)生器16單元模塊的聯(lián)接17第四章系統(tǒng)的調(diào)試18電源電路的調(diào)試19氣敏探測電路的調(diào)試19電子開關(guān)電路的調(diào)試19報警電路的調(diào)試20開放式空氣負離子發(fā)生器的調(diào)試20煤氣泄漏報警電路的整體調(diào)試20第五章系統(tǒng)的功能及參數(shù)21系統(tǒng)的功能21系統(tǒng)的參數(shù)22第六章軟件介紹2224參考文獻259附錄煤氣泄漏報警電路26家庭煤氣泄漏報警器設計內(nèi)容摘要近年來，全國燃氣行業(yè)進展迅猛，液化氣、自然氣、煤制氣等城市燃氣作為清潔能源已在工商業(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進展，燃氣行業(yè)進展?jié)摿薮蟆３鞘腥細獾钠占芭c應用無疑對改善城市的環(huán)境質(zhì)量和提高居民的生活質(zhì)量發(fā)揮了巨大的作用。但是隨著燃氣的廣泛應用，由于燃氣泄漏所引發(fā)的爆炸、中毒和火災事故也時有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的擔憂全和不穩(wěn)定因素。為了使燃氣更好地造福于民，造福于社會，削減并杜絕各種因燃氣泄漏而引發(fā)的爆炸及火災事故，各燃氣使用單位及居民用戶選擇一種適合的煤氣報警器實為必要之舉。本次課程設計的題目是煤氣泄漏報警電路，煤氣泄漏報警電路是用于當煤氣泄漏到達確定危害濃度時就馬上發(fā)出報警,它在實際生活中有著格外廣泛的應用。本次設計中應用了多種數(shù)字電路,如電源電路、氣敏探測電路、電子開關(guān)電路、報警電路等。我子設計的方法有確定的了解,為今后的學習和工作打下確定的根底。關(guān)鍵詞：報警電路氣敏探測1AbstractInrecentyears,rapiddevelopmentofthenationalgasindustry,liquefiedpetroleumgas,naturalgas,coalgasandothercitygasasacleanenergyhasbeeninthebusinessandurbanresidentialcustomershasbeenwidelyused,especiallywiththe“westtoEastGasTransmission“projectoftherapidprogress,developmentofgasindustryhasgreatpotential.Popularizationandapplicationofcitygaswillnodoubtimprovethecity”senvironmentalqualityandimprovethequalityoflifeoftheresidentshasplayedthehugerole.Butwiththeextensiveuseofgas,duetogasleakcausedanexplosion,poisoningandfireaccidentshavealsooccurred,inparttoincreasethecity”sinsecurityandinstability.Inordertobetterbenefitofgastothepeople,thebenefitofsociety,toreduceanderadicateduetogasleakcausedtheexplosionandfireaccidents,theuseofthegasunitandresidentialcustomerstochooseasuitablegasalarmisindeedanecessity.Thecoursedesignisthesubjectofagasleakalarmcircuit,agasleakalarmcircuitwhichisusedwhenthegasleakageconcentrationreachesacertainhazardswillimmediatelysendoutalarminreallife,ithasaverywiderangeofapplications.Thisdesignappliedtoavarietyofdigitalcircuit,suchasapowercircuit,agas-sensitivedetectioncircuit,anelectronicswitchingcircuit,alarmcircuit.Ibelievethatthroughthecurriculumdesign,Iwillfurtherdeepentheunderstandingofdigitalcircuit,butalsoontheelectronicdesignmethodhasacertainunderstanding,learningforthefutureandlayafoundation.Keywords:gasdetectionalarmcircuit人的生存離不開空氣，人的一生大約有80%的時間是在室內(nèi)度過的，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的好壞影響著人們的身心安康。室內(nèi)的有害氣體來源有來自裝修不當造成的甲醛、氨氣、氡氣、苯、放射性物質(zhì)的釋放，而這些氣體在裝修時加以留意，完全可以削減其排放量，從而不至于影響人的安康狀況。室內(nèi)存在的有害氣體的另一主要來源為可燃性氣體的泄漏，主要可分為自然氣泄漏、液化氣泄漏和煤氣泄漏。氧化碳中毒。液化氣泄漏危害也不易小視，液化石油氣是石油產(chǎn)品之一。英文名稱liquefiedpetroleumgas，簡稱LPG(包括油田伴生氣)加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體。由煉廠氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。由自然氣所得的液化氣的成分根本不含烯烴。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機燃料。其主要質(zhì)量把握指標為蒸發(fā)剩余物和硫含量等，有時也把握烯烴含量。液化石油氣是一種易燃物質(zhì)，空氣中含量到達確定濃度范圍時，遇明火即爆炸。自然氣主要成分是烷烴，其中甲烷含量在95%以上。人所賴以生存的空氣中有大約20%的氧氣，假設人的生活空間是封閉空間，氧氣淡薄，人會因氧氣缺乏，導致窒息、昏迷，有心腦血管疾病的人將會危及生命。室內(nèi)自然氣泄漏會使室內(nèi)空氣中的氧氣相對淡薄，由于自然氣是無色無味，人很難覺察到，尤其當人處于睡眠狀態(tài)時，自然氣的泄漏就更加危急，甚至會使人窒息。自然氣的另一危急是當空氣中的自然氣含量到達確定含量時，遇到明火就會產(chǎn)生爆炸，危及人的生命:系統(tǒng)設計，硬件設計和軟件設計。由于系統(tǒng)承受模塊設計法，所以便利對各電路模塊功能進展逐級具體測試。.系統(tǒng)設計查找資料，確定家用自然氣和液化氣報警系統(tǒng)的設計方案，畫出系統(tǒng)的總框進展進一步分析調(diào)整，整體出完整的思路方案。.硬件設計依據(jù)設計好的系統(tǒng)方案，選擇出最適合本系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的芯片、氣體傳感器等；依據(jù)元件實際狀況，選擇最好的布局，布局要求合理，美觀，有用。待一切預備就緒，做出實物。.軟件設計C語言進展編程，按要實現(xiàn)的功能對程序進展調(diào)試整體，得出軟件程序。該自然氣和液化氣泄漏報警器多應用安裝于居民住宅或工廠對自然氣，LPG〕丙烷、丁烷的檢測裝置，用于智能探測自然氣、液化氣的濃度并顯示溫度方案一該方案主要由電源電路、氣敏探測電路、電子開關(guān)電路、報警電路及開放式15V的直流穩(wěn)壓電源；氣敏探測電路負責探測煤氣濃度及將其轉(zhuǎn)化為電信號；空氣負離子和臭氧，使排放的過多的ＣＯ氣體與臭氧Ｏ３化合成對人體無毒害2.1所示。電源電源電路氣敏電子開關(guān)電路報警電路開放式空氣負離子發(fā)生器2.1方案一原理框圖方案二該方案主要由電源電路、氣敏探測電路、信號放大器、報警器、自動關(guān)閉煤氣裝置電路等五局部組成。在本方案中，電源電路負責給整個電路供給15V的直流穩(wěn)壓電源；氣敏探測電路負責探測煤氣濃度及將其轉(zhuǎn)化為電信號，并將采集到的信號傳給信號放大器；信號放大器主要負責將接收到的信號放大，并分別傳輸給報警器和自動關(guān)閉煤氣裝置電路；報警器主要負責當煤氣濃度到達確定的危害程度時馬上發(fā)出報警；自動關(guān)閉煤氣裝置電路負責當煤氣濃度到達確定的危害程度時馬上關(guān)閉煤氣裝置，使其停頓工作。其原理框圖如圖2.2所示。電源電源電路氣敏信放器號大報警器自動關(guān)閉煤氣裝置電路2.2方案二原理框圖方案三該方案主要由電源電路、氣敏探測電路、單片機局部、報警器、自動關(guān)閉煤氣裝置電路等五局部組成。在本方案中，電源電路負責給整個電路供給15V的直流穩(wěn)壓電源；氣敏探測電路負責探測煤氣濃度及將其轉(zhuǎn)化為電信號，并將采集到的信號傳給單片機局部；單片機局部主要負責處理接收到的信號，并將處理后的信號分別傳輸給報警器和自動關(guān)閉煤氣裝置電路；報警器主要負責當煤氣濃度到達確定的危害程度時馬上發(fā)出報警；自動關(guān)閉煤氣裝置電路負責當煤氣濃度到達確定的危害程度時馬上關(guān)閉煤氣裝置，使其停頓工作。其原理框2.3所示。電源電源電路氣敏單機分片部報警器自動關(guān)閉煤氣裝置電路2.3方案三原理框圖方案比較差異。方案一承受了電源電路、氣敏探測電路、電子開關(guān)電路、報警電路及開放式空氣負離子發(fā)生器等五局部來實現(xiàn)報警功能。方案二承受了電源電路、氣敏探測電路、信號放大器、報警器、自動關(guān)閉煤氣裝置電路等五局部來實現(xiàn)報警功能。方案三承受了電源電路、氣敏探測電路、單片機局部、報警器、自動關(guān)閉煤氣裝置電路等五局部來實現(xiàn)報警功能。三種方案的主要區(qū)分在于：方案一承受了開放式空氣負離子發(fā)生器來處理泄漏出的煤氣，不僅關(guān)閉了煤氣裝置，還通過自動產(chǎn)生的空氣負離子和臭氧，使排放的過多的ＣＯ氣體與臭氧Ｏ３２，即時解決了煤氣泄漏的問題，具有人性化的處集到的信號時承受了單片機，通過單片機的高集成性來處理采集到的信號。方案選擇現(xiàn)了人性化的自動治理，因此最終我選擇了方案一來作為本次設計的方案。電源電路電源電路由變壓器T1、整流橋VC、串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路〔由三極管VT2〕3.1所示。T1VC晶體管穩(wěn)壓電路〔VT1、VT2〕12V3.1電源電路構(gòu)造圖氣敏探測電路MQ-N5RP1RP2R5H3.2所示。在該電路中H起穩(wěn)定氣敏元件燈絲的電流作用，以使報警器工作穩(wěn)定、牢靠。由于燈絲電阻隨溫度〔即通過的電流〕而正比變化。溫度高，電阻大，致使流過燈絲的電流減??；反之，電流增大，從而確保燈絲電流的穩(wěn)定。分流電R5H〔白熾化時就失去穩(wěn)流作用〕。氣敏元件預熱數(shù)分鐘后，在清潔的空氣中，測量極A-AB-BRP2，B-B近為零〔RP2〕，當氣敏元件遇到煤氣后，A-AB-BB-B端的電位則上升。利用B-B端的電位去把握電子開關(guān)電路。RP1RP1100f MQ-N5ABf86RPR氣敏探測電路3.2氣敏探測電路構(gòu)造圖電子開關(guān)電路A1VT33.3所示。〔A17〕為低電尋常，2VT37A2，VT3KA合，其常開觸點閉合，接通負離子發(fā)生器的電源，使它投入工作。3.3電子開關(guān)電路構(gòu)造圖報警電路A2VHBA23.4所示。電路工作時，揚聲器發(fā)出“嘀”的聲音，VH發(fā)光。當煤氣泄露故障排解后，電路自動恢復。3.4報警電路構(gòu)造圖555定時器的根本電路構(gòu)造及其工作原理。TTLCMOS電路構(gòu)泛的應用。555定時電路構(gòu)造如以以以下圖所示。3.5555開放式空氣負離子發(fā)生器開放式空氣負離子發(fā)生器由雙向晶閘管V、二極管VD1～VD2、升壓變壓器R11～R13C5～C73.6工作時，市電經(jīng)R10、C6分壓，在V的第一電極和其次電極加有電壓。VD1、C5R11R11、C5，C6C78V，VC5C5V上，VVD1V，使其導通。T2級繞組與C7組成一個LC振蕩電路就產(chǎn)生一個衰減式自由振蕩，其頻率約725HzT2VD2靜電高壓，于是就電離出空氣負離子和臭氧沿著電力線向四周集中開來。圖中，R13放電火花，所以不會發(fā)生煤氣爆炸事故。3.6開放式空氣負離子發(fā)生器構(gòu)造圖單元模塊的聯(lián)接電源電路與氣敏探測電路之間的聯(lián)接。在設計中，電源電路是由變壓器T1、整流橋VC、串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路〔VT1、VT2〕220VT1VC整流、串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路〔由三極管VT1、VT2成〕穩(wěn)壓后，為整個電路供給12V直流電源，而氣敏探測電路負責探測煤氣濃度及將其轉(zhuǎn)化為電信號。氣敏探測電路與電子開關(guān)電路之間的聯(lián)接。在整體電路中，氣敏探測電路由氣敏元件 MQ-N5、電位器RP1、電位器RP2、電阻R5和指示燈H組成，其作用是負責探測煤氣濃度及將其轉(zhuǎn)化為電信施密特集成電路A1和三極管VT3組成，其作用是接收氣敏探測電路傳輸出的信號并將其轉(zhuǎn)化為各種把握信號，再傳輸給其它電路元件，在整個電路中起到了樞紐的作用。電子開關(guān)電路與報警電路之間的聯(lián)接。并將其轉(zhuǎn)化為各種把握信號，而其中的一個信號就是用來供報警電路使用。塊的分開調(diào)式，最終再進展整體調(diào)試。電源電路的調(diào)試在對電源電路局部調(diào)試時，先依據(jù)其原理框圖畫出其電路圖，再進展調(diào)4和諧波，輸出參數(shù)又包括輸出電壓、輸出電流、穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度，通過調(diào)試覺察在最初設計時存在一些小問題，比方器件的參數(shù)選擇不夠到位，導致調(diào)試時的局部數(shù)據(jù)不夠準確，但經(jīng)過確定的調(diào)試后，各項指標都能到達要求。氣敏探測電路的調(diào)試氣敏探測電路的調(diào)試與其它模塊有所不同，由于該局部具有很強的有用能從電路能否正常工作的角度動身，進展簡潔意義上的調(diào)試。MQ-N5RP1RP2R5HH穩(wěn)定、牢靠。由于燈絲電阻隨溫度〔即通過的電流〕而正比變化。溫度高，電阻大，致使流過燈絲的電流減??；反之，電流增大，從而確保燈絲電流的穩(wěn)R5H度〔白熾化時就失去穩(wěn)流作用〕。氣敏元件預熱數(shù)分鐘后，在清潔的空氣中，A-AB-BRP2，B-B端的電壓接近為零〔即RP2為調(diào)零電位器〕，當氣敏元件遇到煤氣后，A-A與B-B，B-BB-B開關(guān)電路。經(jīng)過確定的調(diào)試保證了該局部電路的正常工作。電子開關(guān)電路的調(diào)試在對電子開關(guān)電路局部進展調(diào)試時，先依據(jù)其原理框圖畫出其電路圖，再進展調(diào)試。在調(diào)試的過程中，主要思想是依據(jù)電子開關(guān)電路的主要性能指標有針對性的進展調(diào)試。電子開關(guān)電路的主要性能指標有輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、協(xié)調(diào)性能指標和其他標準等4比方器件的參數(shù)選擇不夠到位，導致調(diào)試時的局部數(shù)據(jù)不夠準確，但經(jīng)過確定的調(diào)試后，各項指標都能到達要求。報警電路的調(diào)試在對報警電路局部調(diào)試時，先依據(jù)其原理框圖畫出其電路圖，再進展調(diào)4報警時的聲音大小和音質(zhì)效果，而實際應用中要求報警器報警時必需保證聲音足夠洪亮，以保證用戶準時實行相應的應急措施，另外就是報警時發(fā)出的聲音的持續(xù)時間，這也很重要，假設持續(xù)時間短了，用戶還沒聽到就玩了，這樣也沒到達報警的效果。通過調(diào)試覺察在最初設計電路時存在一些小問題，比方器件的參數(shù)選擇不夠到位，個別元件的選擇也不夠好等等，這樣導致調(diào)試時的局部數(shù)據(jù)不夠準確，但經(jīng)過確定的調(diào)試后，各項指標都能到達要求。開放式空氣負離子發(fā)生器的調(diào)試空氣負離子發(fā)生器是利用高壓電暈增加空氣中負離子成份，從而改善了空學界得以廣泛應用。本次設計用的是一種高效開放式負離子發(fā)生器，它承受可控硅逆變高壓，160V～250V生器的特點，不能實現(xiàn)真正意義上的調(diào)試，只能進展簡潔意義上的調(diào)試。通過調(diào)試保證了空氣負離子發(fā)生器的正常工作。煤氣泄漏報警電路的整體調(diào)試了整個電路的正常工作，同時也到達了最初設計的預期效果。系統(tǒng)的功能程度時就馬上發(fā)出報警，它具體有以下一些功能：1、可以自動檢測煤氣濃度并自動報警。2、可以自動產(chǎn)生空氣負離子和臭氧。害的ＣＯ２。4、可以把握煤氣的排放量，空氣成分變化的間隔時間可以自動調(diào)整。系統(tǒng)的參數(shù)立，因此需分別對各模塊做參數(shù)記錄。具體狀況如下：VT1、VT2型晶體管穩(wěn)壓電路。氣敏探測電路：氣敏元件MQ-N5、電位器RP1、電阻R5和指示燈H。電子開關(guān)電路：JEC-2施密特集成電路A1和三極管VT3。555時基電路A2、發(fā)光二極管VH、揚聲器B及阻容元件。VVD1～VD2、升壓變T2R11～R13C5～C7。Protel99，Protel99Protel99Protel99Protel99是在桌面環(huán)境下第一個以獨特的設計治理和團隊合作技術(shù)為核心的全方位的印制板設計唯一的綜合設計編輯窗口。Protel99軟件沿襲了Protel以前版本便利易學的特點，內(nèi)部界面與ProtelProtelINCASES你在設計周期里利用信號完整性分析可獲得一次性成功和消退盲目性。Protel99簡潔使用的特性就是的“這是什么”幫助。按下任何對話框右上角的小問號，然后選擇你所要的信息?，F(xiàn)在可以很快地看到特性的功能，然后用到設計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語言幫助參謀。器，可以進展對設計文件的治理編輯、設置設計組的訪問權(quán)限和監(jiān)視對設計文件 的 訪 問 PCB、Gerber、Drill、Protel99的設計數(shù)據(jù)庫。在設計數(shù)據(jù)庫內(nèi)組織按分層構(gòu)造文件夾建立的文件顯示在右邊的個人安全系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)庫有一文件夾叫設計文件，這個文件夾中是主設計文件(原理圖和PCB)，還有很多的子文件夾，包括了PCB裝配文件、報告和仿真分析。這里對在設計數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建文件夾的分層深度沒有限制。件沒有限制你能輸入任何類型的設計文件進入數(shù)據(jù)庫，如在MSWord書寫的報告、在MSExcel預備的費用清單和AutoCAD中制的機械圖。簡潔雙擊設計數(shù)據(jù)庫里的文件圖標，在適當?shù)木庉嬈鞣_文件，被更的文件自動地保存到設計數(shù)據(jù)庫。MSWord和Excel文件可以 在 設 計 管 理 器 中 直 接 編 輯 。在綜合設計數(shù)據(jù)庫中用Pro