酒精濃度檢測裝置課程設(shè)計報告

PAGE1課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院專業(yè)姓名班級學(xué)號題目酒精濃度檢測裝置的設(shè)計主要內(nèi)容以直熱式半導(dǎo)體酒精傳感器MQ303A為敏感元件，利用LM324驅(qū)動LED為顯示模塊，設(shè)計一個便攜式酒精濃度檢測裝置?；疽螅?）設(shè)計有害氣體如一氧化碳煤氣、酒精等氣體報警裝置（2）選用合適的氣體傳感器，設(shè)計檢測電路，溫度補(bǔ)償電路等。（3）有電路圖（PROTEL繪制），有關(guān)計算，精度分析等（4）實際電路實現(xiàn)、仿真、測試（5）完整的設(shè)計報告三、主要參考資料[1]程德福,王君.傳感器原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007[2]趙廣林.輕松跟我學(xué)Protell99SE電路設(shè)計與制版.北京:電子工業(yè)出版社,2005完成期限：自年月日至年月日指導(dǎo)教師：教研室主任：目錄TOC\o"1-3"\h\u16243一、課程設(shè)計的性質(zhì) 228609二、課程設(shè)計目的與任務(wù) 228263三、課程設(shè)計內(nèi)容 318999（一）設(shè)計框圖及整體方案概述 323596（二）個單元電路的設(shè)計方案及原理說明 3286841、酒精傳感器 3269762、RC延時電路 5266193、顯示電路 720506四、心得體會 916602五、參考文獻(xiàn) 913424附圖： 11酒精濃度檢測裝置的設(shè)計課程設(shè)計的性質(zhì)隨著人類社會的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，給我們的生活帶來了日新月異的變化。汽車已然成為現(xiàn)代社會必不可少乃至無可取代的產(chǎn)物，所以我國汽車的總數(shù)不斷增加，而且中國人的請客勸酒文化根深蒂固，一到喜慶節(jié)日酒后駕駛的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致交通事故的不斷發(fā)生，而其中酒后駕駛導(dǎo)致的事故的占大部分。我國近兩年對酒后駕車的檢查和處罰進(jìn)行了立法，使其規(guī)范化。目前，在空氣檢測領(lǐng)域，各式各樣的氣敏傳感器層出不窮，而各式各樣的酒精檢測設(shè)備也應(yīng)運而生，且采用的都是對氣體信息進(jìn)行提取分析，得出氣體的準(zhǔn)確信息，但現(xiàn)在這些空氣質(zhì)量檢測設(shè)備都有一個致命的缺點是—-價格昂貴，以致于難以大量普及運用。除此之外，大部分功能較單一、實時性較低。因此，開發(fā)一個實時性高、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實用的酒精濃度檢測報警器便是本設(shè)計的最終目標(biāo)。課程設(shè)計目的與任務(wù)（1）設(shè)計有害氣體如一氧化碳煤氣、酒精等氣體報警裝置（2）選用合適的氣體傳感器，設(shè)計檢測電路，溫度補(bǔ)償電路等。（3）有電路圖（PROTEL繪制），有關(guān)計算，精度分析等（4）實際電路實現(xiàn)、仿真、測試（5）完整的設(shè)計報告課程設(shè)計內(nèi)容設(shè)計框圖及整體方案概述本裝置是一個簡單實用的酒精濃度檢測裝置，造價低，便于攜帶。采用兩節(jié)5號干電池作為電源，包括RC延時電路、酒精傳感器和以LM324為驅(qū)動的LED顯示電路。電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：LM324RC延時電路MQ303A敏感元件三個LEDLM324RC延時電路MQ303A敏感元件三個LED 圖1個單元電路的設(shè)計方案及原理說明1、酒精傳感器現(xiàn)今市面上主要有兩種類型的酒精傳感器，電化學(xué)型和半導(dǎo)體型，電化學(xué)型的一般比較貴。準(zhǔn)備選用半導(dǎo)體型的，而半導(dǎo)體型的又分為旁熱式和直熱式兩種，因為旁熱式的加熱電阻功率較大需要和敏感電阻分開供電，這樣對路電源要求較高，所以在此選用直熱式半導(dǎo)體酒精傳感器MQ303A。MQ303A是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器,對酒精具有高的靈敏度和快速的響應(yīng)性,適于便攜式酒精探測器和汽車燃火系統(tǒng)等。MQ303A傳感器通電后通常需要數(shù)分鐘的預(yù)熱方可進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài),也可在正常檢測前給傳感器施加5~10秒鐘2.2±0.2V的高電壓,使傳感器盡快穩(wěn)定并進(jìn)入工作狀態(tài)。MQ303資料如下表：MQ303A半導(dǎo)體氣體傳感器現(xiàn)價8元左右特點:

高靈敏度/低功耗/小巧的外形應(yīng)用:

HW8-MQ303A是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，對酒

精具有高的靈敏度和快速的響應(yīng)性，適于便攜式酒精探測

器和汽車點火系統(tǒng)控制等標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注VH加熱電壓0.9V±0.10VACorDCVC回路電壓≤6VDCRL負(fù)載電阻可調(diào)(10KΩ)RH加熱電阻4.5Ω±0.5ΩPH加熱功率120mWPH=VH2/Rh靈敏度特性符號參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體表面電阻20kΩto400kΩ)探測濃度范圍300ppm酒精α1Rs(300ppm酒精)

/Rs(50ppm酒精

電阻比

0.50±0.15標(biāo)準(zhǔn)測試條件溫度20℃±2℃Vc:5V±0.1%

相對濕度55%±5%

VH:3.0V±0.1VRL:50KW±5%預(yù)熱時間不少于48小時表1RC延時電路因為正常狀態(tài)下MQ303A酒精傳感器要進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)需要數(shù)分鐘的預(yù)熱時間，而比較快速的方式是在檢測前給其加上5—10s的2.2V高壓，所以采用RC、LM324和晶體管組成的延時電路，來給MQ303A提供這個條件。晶體管9013：9013是一種NPN型硅小功率的三極管它是非常常見的晶體三極管，在收音機(jī)以及各種放大電路中經(jīng)?？吹剿?，應(yīng)用范圍很廣,它是NPN型小功率三極管。參數(shù)如下：集電極電流Ic：Max500mA工作溫度：-55℃to+150℃集電極-基極電壓Vcbo：40V主要用途：放大電路圖2圖3開關(guān)閉合，由LM324的一個運放構(gòu)成的電壓比較器的正向輸入端的電壓為而反向輸入端開始電壓為0v。所以晶體管開始能夠?qū)?，從而給MQ303A提供足夠高的電壓。延遲時間：當(dāng)電容充電完成后電壓比較器反向輸入端電壓高于正想輸入端，輸出的是負(fù)電壓，晶體管不在導(dǎo)通。R5與R6并聯(lián)后與MQ303A串聯(lián)，使MQ303A兩端電壓穩(wěn)定在0.9v左右，能夠正常工作。顯示電路LM324資料：LM324系列運算放大器是價格便宜的帶差動輸入功能的四運算放大器?？晒ぷ髟趩坞娫聪拢妷悍秶?.0V-32V或16V.LM324的特點：1.短跑保護(hù)輸出2.真差動輸入級3.可單電源工作：3V-32V4.低偏置電流：最大100nA（LM324A）5.每封裝含四個運算放大器。6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列9.輸入端具有靜電保護(hù)功能 圖4顯示電路由LM324的其中三個放大器驅(qū)動三個LED，圖如下：圖5裝置開始工作后，當(dāng)酒精濃度為零時MQ303A一和二腳之間的電阻為20K，調(diào)節(jié)RL，使綠燈L1亮起。酒精濃度升高后敏感電阻的大小會降低。R9上端電壓為0.67vR8上端電壓為0.89v當(dāng)酒精濃度達(dá)到50ppm時黃燈亮起當(dāng)酒精濃度達(dá)到125ppm時紅燈亮起整體電路圖如下：Protell99se繪制的電路原理圖：圖6心得體會本次課程設(shè)計因為時間有限，所以沒能夠做的很細(xì)致，但是我感覺學(xué)到的東西特別多，尤其是對PROTELL99有了比較好的掌握。第一天確定了課程設(shè)計的課題后就進(jìn)行查資料等準(zhǔn)備工作，然后經(jīng)過對資料進(jìn)行仔細(xì)的研究后設(shè)計確定了整體的電路。耗時最多的工作就是用PROTELL99繪制電路原理圖和印刷電路板。以前雖然學(xué)過繪制電路原理圖，但是經(jīng)過因為很久沒用了，結(jié)果又都忘了。這次從新用起來出現(xiàn)了很多問題。我想，正是因為一系列問題的出現(xiàn)，才給了我真正研究PROTELL99的機(jī)會，當(dāng)出現(xiàn)問題后，經(jīng)常研究一兩個小時都整不明白，很多時候都是通過幾個同學(xué)一塊研究討論，最后終于研究明白的。這在增加使用PROTELL99的熟練程度的同時，也培養(yǎng)了自己的團(tuán)隊合作能力。教材及主要參考資料[1]程德福,王君,凌振寶,王言章.傳感器原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010[2]