基于气敏传感器的排气扇及有害气体报警电路.doc

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基于气敏传感器的排气扇及有害气体报警电路

第一部分电路原理图、PCB安装图及元件清单

一、排气扇及有害气体报警电路如下图所示。

二、PCB安装图

注：

印制板左上角的J1为电源输入端，中间的J1为短路跳线。

三、元件清单

序号

名称

规格

标号

数量

1

电阻

30Ω

R1

1

2

1kΩ

R2

1

3

100Ω

R3

1

4

47kΩ

R4R7R8

3

5

220Ω

R5R6R9-R12

6

6

270kΩ

R13

1

7

51Ω

R14R15

2

8

短路跳线

元件引脚

J1J2

2

9

电位器

20kΩ

RP1PR2RP3

3

10

电解电容

470μF/25V

C1C2

2

11

10μF/25V

C3

1

12

三端集成稳压

LM7805

IC1

1

13

散热片

YK20

配IC1

1

14

气敏传感器

MQ2

MQ2

1

15

二极管

1N4001

VD1VD2VD3VD4

4

16

发光二极管

5mm

LED1LED2LED3

3

17

三极管

8050

VT1VT2VT3VT4

4

18

继电器

5V

JK

1

19

集成块

LM324

IC2

1

20

IC座子

DIP14

配IC2

1

21

语言芯片

KD9561

IC3（用元件引脚连接好相应端固定）

1

22

2P端子

引脚间距5.08mm

电源输入端J1

风扇接入端FS

喇叭接入端BL

3

23

直流风扇

12V

接FS处的2P端子上

1

24

喇叭

8欧姆0.5W

接BL处的2P端子上

1

25

鳄鱼夹

红+黑

焊接在2根电源线上

2

26

电源、喇叭线

双色杜邦线

对半剪开后分别接电源端和喇叭上

2

27

铜柱

3mm*10mm

电路板安装

4

28

螺丝

3mm

电路板安装及散热片固定

5

29

PCB电路板

12cm*60cm

1

第二部分工作过程及装配注意事项

一、工作过程

1、电路组成和功能作用

该装置由气敏传感器MQ2和一块集成电路四位比较器IC2（LM324）为主构成的电路，晶体管VT1和继电器JK的继电器开关电路，晶体管VT2、VT3、VT4、语音集成IC3（KD9561）、蜂鸣器BL，发光二极管LED1～LED3等组成。

电路调节RP1可使LED1正常时熄灭；调节RP2可调整声光报警的启动点；调节RP3可调整排气扇的启控点。

该电路对室内有毒气体分两次浓度检测，在有害气体浓度达到0.15%（CO为0.03%）时排气扇首先自动启动；当有害气体排除，空气洁净后，排气扇自动关闭。

在有害气体泄露严重、排气无效，浓度达到0.2%（CO浓度大于0.03%）时，报警电路发出声光报警。

2、电路工作过程

当气敏传感器MQ2加热极（H-H’）烧断时，IC2比较器“9”脚输入低电平，IC2的C比较器翻转，“8”脚输出高电平，VT4导通，LED1点亮，以示电路检测功能失效；VD3为温度补偿二极管；R2、VD1、VD2、C3组成开机RC延时电路。

可避免开机误报警，R2的阻值可根据延迟时间的长短选择。

电路在正常状态下，有毒气体浓度低于0.15%（CO为0.03%）时，气敏传感器MQ2经过VD1的输出信号电平为低电平，加在IC2的A和B两个比较器的“3”“5”脚的电平低于“2”“6”脚的基准电平，“1”“7”脚输出低电平，晶体管VT2、VT1截止，所以报警电路及排气扇均不能启动。

在有害气体浓度达到0.15%（CO为0.03%）时，气敏传感器MQ2经过VD1的输出信号电平为高电平，加在IC2的B比较器的“5”脚电平，高于“6”脚的基准电平，“7”脚输出高电平，晶体管VT1导通，继电器JK吸合，排气扇启动。

但如果气敏传感器MQ2经过VD1输出的高电平仍低于IC2的A比较器的“2”脚基准电平，VT2仍截止，报警电路不会启动。

在有害气体浓度达到0.2%（CO浓度大于0.03%）时，气敏传感器MQ2经过VD1的输出信号电平为更高电平，如果高于IC2的A比较器的“2”脚的基准电平，“1”脚输出高电平，晶体管VT2导通，扬声器BL发出报警声音，发光二极管LED3也点亮。

二、安装电路注意事项

1、根据电路原理图、PCB安装图及元件清单，正确选择电路合适的元器件参数，为了更好地实现电路功能，在装配与调试过程中，可适当调整电路元器件的参数；注意调整电位器RP1、RP2、RP3达到电路所要求的功能。

2、特别检测气敏传感器的质量，它是电路工作和功能实现的关键。

3、要按装配工艺要求进行焊接和安装。

4、要选择合适的电源电压，不能随意改动电源的电压，否则电路不能正常工作。

5、测试电路参数时要按规范操作仪器设备，不得在带电的情况下进行元器件的焊接和安装。

第三部分评价参考

1、电路焊接安装与调试评分表

考核时间

实际时间：

自时分起至时分止

项目

考核内容

配分

评分标准

扣分

元器件成形及插装

1、元器件成形

2、插装位置、色环、标记、极性、高度

3、元器件排列整齐

20

1、元器件成形正确，无错误，每错误一处扣3分

2、插座位置、色环、标记、极性、高度正确，无错误，每错误一处扣3分

3、元器件排列整齐，无高低，每错误一处扣2分

焊接质量

1、焊点均匀、光滑、一致

2、元器件引线过长、焊点弯曲

20

1、搭锡、假焊、虚焊、漏焊、焊盘脱落、桥焊等现象，每错误一处扣3分

2、毛刺、焊料过多、焊料过少、焊点不光滑、引线过长等现象，每错误一处扣2分

整形

元器件整形

10

元器件排列整齐、高低一致，每错误一处扣2分

功能调试

1、气体浓度较低时排气扇不启动且无声光报警

2、气体浓度超过最低标准时排气扇启动，声光报警不启动

3、气体浓度较大时排气扇启动且声光报警启动

40

1、气体浓度较低时排气扇启动扣20分

2、气体浓度较低时声光报警启动扣20分

3、气体浓度超过最低标准时排气扇不启动扣20分

4、气体浓度超过最高标准时声光报警不启动扣20分

安全文明操作

1、工作台上工具摆放整齐

2、操作时轻拿轻放

3、焊板表面整洁

4、严格遵守安全文明操作规程

10

1、工作台上工具按要求摆放整齐，每错误一处扣2分

2、焊接时应轻拿轻放不得损坏元器件和工具，每错误一处扣3分

合计

100

时间

规定时间180分钟

超时扣除总分一半

教师签名：

2、调试说明：

在电路完成焊接与装配后，实际调试过程中所需要的气体可以利用香烟、酒精及洗板水等常用物品来模拟有害气体，检测电路的反应情况，而对于气体的浓度可以通过调整RP2和PR3来假定有害气体的标准浓度，将IC2的“6”脚电压调整到1V来作为有害气体浓度达到0.15%的标准值，将IC2的“2”脚电压调整到1.2V来作为有害气体浓度达到0.2%的标准值。

另在调试过程中也可能受到周围环境的影响，具体标准电压值也可由老师及同学们自行设定。

第四部分集成电路介绍

一、IC1：

LM7805

引脚说明：

1脚：

Vi输入端；2脚：

GND接地端；3脚：

Vo输出端。

二、IC2：

LM324

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如下图所示。

它内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

11脚接负电源，4脚接正电源。

三、IC3：

KD9561音乐片引脚如图所示：

S2（1脚）：

音乐选择端。

S1（7脚）：

音乐选择端。

音乐选择关系如图：

VSS（2脚）：

接地端。

NC（3、5、6脚）：

悬空。

B（4脚）：

接三极管的基极。

Vcc（8脚）：

接电源+。

OSC1、OSC2（9、10脚）：

接振荡电阻。