煤氣泄漏報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(課程設(shè)計(jì)方案)正文

中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文〔電工教研室〕題目：家庭煤氣泄漏報(bào)警器設(shè)計(jì)092班設(shè)計(jì)人：……….學(xué)號：……………指導(dǎo)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(shè)想7其次章總體方案設(shè)計(jì)88910方案比較11方案選擇12第三章單元電路設(shè)計(jì)13電源電路13氣敏探測電路13電子開關(guān)電路14報(bào)警電路15開放式空氣負(fù)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(bào)警電路的調(diào)試20開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器的調(diào)試20煤氣泄漏報(bào)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(xiàn)259附錄煤氣泄漏報(bào)警電路26家庭煤氣泄漏報(bào)警器設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要近年來，全國燃?xì)庑袠I(yè)進(jìn)展迅猛，液化氣、自然氣、煤制氣等城市燃?xì)庾鳛榍鍧嵞茉匆言诠ど虡I(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進(jìn)展，燃?xì)庑袠I(yè)進(jìn)展?jié)摿薮?。城市燃?xì)獾钠占芭c應(yīng)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?xì)獾膹V泛應(yīng)用，由于燃?xì)庑孤┧l(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時(shí)有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的擔(dān)憂全和不穩(wěn)定因素。為了使燃?xì)飧玫卦旄Ｓ诿?，造福于社會，削減并杜絕各種因燃?xì)庑孤┒l(fā)的爆炸及火災(zāi)事故，各燃?xì)馐褂脝挝患熬用裼脩暨x擇一種適合的煤氣報(bào)警器實(shí)為必要之舉。本次課程設(shè)計(jì)的題目是煤氣泄漏報(bào)警電路，煤氣泄漏報(bào)警電路是用于當(dāng)煤氣泄漏到達(dá)確定危害濃度時(shí)就馬上發(fā)出報(bào)警,它在實(shí)際生活中有著格外廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)中應(yīng)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(bào)警電路等。我子設(shè)計(jì)的方法有確定的了解,為今后的學(xué)習(xí)和工作打下確定的根底。關(guān)鍵詞：報(bào)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(shí)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(dāng)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(shí)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(shí)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(jī)燃料。其主要質(zhì)量把握指標(biāo)為蒸發(fā)剩余物和硫含量等，有時(shí)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(dá)確定濃度范圍時(shí)，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(shè)人的生活空間是封閉空間，氧氣淡薄，人會因氧氣缺乏，導(dǎo)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(dāng)人處于睡眠狀態(tài)時(shí)，自然氣的泄漏就更加危急，甚至?xí)谷酥舷?。自然氣的另一危急是?dāng)空氣中的自然氣含量到達(dá)確定含量時(shí)，遇到明火就會產(chǎn)生爆炸，危及人的生命:系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。由于系統(tǒng)承受模塊設(shè)計(jì)法，所以便利對各電路模塊功能進(jìn)展逐級具體測試。.系統(tǒng)設(shè)計(jì)查找資料，確定家用自然氣和液化氣報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，畫出系統(tǒng)的總框進(jìn)展進(jìn)一步分析調(diào)整，整體出完整的思路方案。.硬件設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)方案，選擇出最適合本系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的芯片、氣體傳感器等；依據(jù)元件實(shí)際狀況，選擇最好的布局，布局要求合理，美觀，有用。待一切預(yù)備就緒，做出實(shí)物。.軟件設(shè)計(jì)C語言進(jìn)展編程，按要實(shí)現(xiàn)的功能對程序進(jìn)展調(diào)試整體，得出軟件程序。該自然氣和液化氣泄漏報(bào)警器多應(yīng)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(bào)警電路及開放式15V的直流穩(wěn)壓電源；氣敏探測電路負(fù)責(zé)探測煤氣濃度及將其轉(zhuǎn)化為電信號；空氣負(fù)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(bào)警電路開放式空氣負(fù)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(bào)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(fù)責(zé)給整個(gè)電路供給15V的直流穩(wěn)壓電源；氣敏探測電路負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)將接收到的信號放大，并分別傳輸給報(bào)警器和自動關(guān)閉煤氣裝置電路；報(bào)警器主要負(fù)責(zé)當(dāng)煤氣濃度到達(dá)確定的危害程度時(shí)馬上發(fā)出報(bào)警；自動關(guān)閉煤氣裝置電路負(fù)責(zé)當(dāng)煤氣濃度到達(dá)確定的危害程度時(shí)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(bào)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(jī)局部、報(bào)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(fù)責(zé)給整個(gè)電路供給15V的直流穩(wěn)壓電源；氣敏探測電路負(fù)責(zé)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(jī)局部；單片機(jī)局部主要負(fù)責(zé)處理接收到的信號，并將處理后的信號分別傳輸給報(bào)警器和自動關(guān)閉煤氣裝置電路；報(bào)警器主要負(fù)責(zé)當(dāng)煤氣濃度到達(dá)確定的危害程度時(shí)馬上發(fā)出報(bào)警；自動關(guān)閉煤氣裝置電路負(fù)責(zé)當(dāng)煤氣濃度到達(dá)確定的危害程度時(shí)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(jī)分片部報(bào)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(bào)警電路及開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器等五局部來實(shí)現(xiàn)報(bào)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(bào)警器、自動關(guān)閉煤氣裝置電路等五局部來實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。方案三承受了電源電路、氣敏探測電路、單片機(jī)局部、報(bào)警器、自動關(guān)閉煤氣裝置電路等五局部來實(shí)現(xiàn)報(bào)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(fù)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(fù)離子和臭氧，使排放的過多的ＣＯ氣體與臭氧Ｏ３２，即時(shí)解決了煤氣泄漏的問題，具有人性化的處集到的信號時(shí)承受了單片機(jī)，通過單片機(jī)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(shè)計(jì)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(bào)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小；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(shí)就失去穩(wěn)流作用〕。氣敏元件預(yù)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(dāng)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(diǎn)閉合，接通負(fù)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(bào)警電路A2VHBA23.4所示。電路工作時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出“嘀”的聲音，VH發(fā)光。當(dāng)煤氣泄露故障排解后，電路自動恢復(fù)。3.4報(bào)警電路構(gòu)造圖555定時(shí)器的根本電路構(gòu)造及其工作原理。TTLCMOS電路構(gòu)泛的應(yīng)用。555定時(shí)電路構(gòu)造如以以以下圖所示。3.5555開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器開放式空氣負(fù)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(shí)，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(dǎo)通。T2級繞組與C7組成一個(gè)LC振蕩電路就產(chǎn)生一個(gè)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(fù)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(fù)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(shè)計(jì)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(gè)電路供給12V直流電源，而氣敏探測電路負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)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(gè)電路中起到了樞紐的作用。電子開關(guān)電路與報(bào)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(gè)信號就是用來供報(bào)警電路使用。塊的分開調(diào)式，最終再進(jìn)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(shí)，先依據(jù)其原理框圖畫出其電路圖，再進(jìn)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(shè)計(jì)時(shí)存在一些小問題，比方器件的參數(shù)選擇不夠到位，導(dǎo)致調(diào)試時(shí)的局部數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，但經(jīng)過確定的調(diào)試后，各項(xiàng)指標(biāo)都能到達(dá)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(qiáng)的有用能從電路能否正常工作的角度動身，進(jìn)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?。环粗?，電流增大，從而確保燈絲電流的穩(wěn)R5H度〔白熾化時(shí)就失去穩(wěn)流作用〕。氣敏元件預(yù)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(dāng)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(jìn)展調(diào)試時(shí)，先依據(jù)其原理框圖畫出其電路圖，再進(jìn)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(biāo)有針對性的進(jìn)展調(diào)試。電子開關(guān)電路的主要性能指標(biāo)有輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、協(xié)調(diào)性能指標(biāo)和其他標(biāo)準(zhǔn)等4比方器件的參數(shù)選擇不夠到位，導(dǎo)致調(diào)試時(shí)的局部數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，但經(jīng)過確定的調(diào)試后，各項(xiàng)指標(biāo)都能到達(dá)要求。報(bào)警電路的調(diào)試在對報(bào)警電路局部調(diào)試時(shí)，先依據(jù)其原理框圖畫出其電路圖，再進(jìn)展調(diào)4報(bào)警時(shí)的聲音大小和音質(zhì)效果，而實(shí)際應(yīng)用中要求報(bào)警器報(bào)警時(shí)必需保證聲音足夠洪亮，以保證用戶準(zhǔn)時(shí)實(shí)行相應(yīng)的應(yīng)急措施，另外就是報(bào)警時(shí)發(fā)出的聲音的持續(xù)時(shí)間，這也很重要，假設(shè)持續(xù)時(shí)間短了，用戶還沒聽到就玩了，這樣也沒到達(dá)報(bào)警的效果。通過調(diào)試覺察在最初設(shè)計(jì)電路時(shí)存在一些小問題，比方器件的參數(shù)選擇不夠到位，個(gè)別元件的選擇也不夠好等等，這樣導(dǎo)致調(diào)試時(shí)的局部數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，但經(jīng)過確定的調(diào)試后，各項(xiàng)指標(biāo)都能到達(dá)要求。開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器的調(diào)試空氣負(fù)離子發(fā)生器是利用高壓電暈增加空氣中負(fù)離子成份，從而改善了空學(xué)界得以廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)用的是一種高效開放式負(fù)離子發(fā)生器，它承受可控硅逆變高壓，160V～250V生器的特點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的調(diào)試，只能進(jìn)展簡潔意義上的調(diào)試。通過調(diào)試保證了空氣負(fù)離子發(fā)生器的正常工作。煤氣泄漏報(bào)警電路的整體調(diào)試了整個(gè)電路的正常工作，同時(shí)也到達(dá)了最初設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。系統(tǒng)的功能程度時(shí)就馬上發(fā)出報(bào)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(bào)警。2、可以自動產(chǎn)生空氣負(fù)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(shí)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(shí)基電路A2、發(fā)光二極管VH、揚(yáng)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(gè)以獨(dú)特的設(shè)計(jì)治理和團(tuán)隊(duì)合作技術(shù)為核心的全方位的印制板設(shè)計(jì)唯一的綜合設(shè)計(jì)編輯窗口。Protel99軟件沿襲了Protel以前版本便利易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與ProtelProtelINCASES你在設(shè)計(jì)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。現(xiàn)在可以很快地看到特性的功能，然后用到設(shè)計(jì)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(jìn)展對設(shè)計(jì)文件的治理編輯、設(shè)置設(shè)計(jì)組的訪問權(quán)限和監(jiān)視對設(shè)計(jì)文件 的 訪 問 PCB、Gerber、Drill、Protel99的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。在設(shè)計(jì)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(gè)人安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫有一文件夾叫設(shè)計(jì)文件，這個(gè)文件夾中是主設(shè)計(jì)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(bào)告和仿真分析。這里對在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)文件進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，如在MSWord書寫的報(bào)告、在MSExcel預(yù)備的費(fèi)用清單和AutoCAD中制的機(jī)械圖。簡潔雙擊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫里的文件圖標(biāo)，在適當(dāng)?shù)木庉嬈鞣_文件，被更的文件自動地保存到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。MSWord和Excel文件可以 在 設(shè) 計(jì) 管 理 器 中 直 接 編 輯 。在綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中用Pro