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（2-1）

其中，V为回路电压，电压为10V，负载电阻RL可调为0.5—200KΩ。

负载电

阻RL

可调，加热电压一般为5V。

传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系慎密，为了使测量的酒精浓度最高误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热5分钟。

预热后半导体颗粒表面的吸附可导致材料载流子浓度发生相应变化，从而改变电导率，使传感器输出电压信号发生改变来相应反映浓度变化[14]。

半导体方式的MQ-3酒精传感器具有灵敏度高、电路简单、使用方便、所需费用低、稳定性好以及寿命长等优点，可以把气体信号转换为电压信号输出，因此得到广泛应用。

MQ-3酒精传感器可用于机动车驾驶员呼气中酒精浓度的检测，以及其它严禁酒后操作的现场环境探测，也可用于其它场所的乙醇蒸气勘测工作等。

MQ-3酒精传感器的实物中包含有6只针状管脚，其中4个管脚（两个A和两个B）用于信号读取，两个H脚用于提供加热电流。

MQ-3灵敏度

市面上用的最广的酒精传感器是MQ-3乙醇传感器。

MQ-3乙醇气体传感器的突出技术特点为：

★对乙醇蒸汽具有较高的灵敏度和优秀的选择性；

★响应时间短并且恢复时间短的特性；

★长期的使用寿命和可靠检测的稳定性；

★驱动电路简单；

MQ-3型气敏传感器技术指标如下：

★使用气体：

酒精（乙醇）；

★探测范围：

10-1000*10-6；

★灵敏度：

air/Rintypicalgas?

5；

★特征气体：

100*10-6；

★敏感体电阻：

400-4000k?

（空气中）；

★响应时间：

10s（70%Response）；

★恢复时间：

30s（70%Response）；

★加热电阻：

31?

±

3?

；

★加热电流：

180mA；

★加热电压：

5V±

0.2V；

★加热功率：

900mW；

★工作条件：

环境温度：

-10~65摄氏度湿度：

95%RH；

★贮存条件：

温度-20~70摄氏度，湿度：

70%RH；

图2.5为MQ-3灵敏度曲线，具有气敏特性的电阻，其输出的电阻阻值会随着乙醇气体浓度的变化而相应变化。

图2.5MQ-3传感器灵敏度曲线

MQ-3输出电压与酒精浓度关系通过实际测量，MQ-3模拟端的输出信号与酒精浓度特性曲线近似为线性的关系[15]，如图2.6所示。

图2.6输出电压与酒精浓度的关系

篇二：

MQ-3酒精传感器

【简要说明】

一、尺寸：

32mmX22mmX27mm长X宽X高

二、主要芯片：

LM393、ZYMQ-3气体传感器

三、工作电压：

直流5伏

四、特点：

1、具有信号输出指示。

2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）

3、TTL输出有效信号为低电平。

（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）

4、模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。

5、对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性。

6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性

7、快速的响应恢复特性

五、应用：

用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测

适用场合：

单片机学习、电子竞赛、产品开发、毕业设计。

。

【标注说明】

解释说明：

此模块为MQ-3酒精传感器，使用前请预热20S左右：

第一步：

给模块供5V直流电（注意正负极别接反，否则容易烧毁芯片）。

第二步：

如果选择DOUT,TTL高低电平端，输出信号可以直接接单片机IO口或者接一个NPN型三极管去驱动继电器，电位器RP在这里用于调节输出电平跳变的阀值，由下图原理图可以分析，当传感器检测到被测气体时，比较器LM393管脚2点的电压值，跟传感器检测到气体的浓度成正比，当浓度值超过电位器RP设定的阀值时，比较器2脚的点位高于3脚的点位，这个时候，比较器1脚输出低电平，LED灯亮，R3为LED灯限流电阻，C1为滤波电容。

传感器输出低电平，反之，当没有信号的时候，传感器输出高电平，等于电源电压。

第三步：

如果选择AOUT，模拟量输出，那样就不用管电位器了，直接将AOUT脚接AD转换的输入端或者，带有AD功能的单片机，就可以了。

根据我们的经验：

在正常环境中，即：

没有被测气体的环境，设定传感器输出电压值为参考电压，这时，AOUT端的电压在1V左右，当传感器检测到被测气体时，电压每升高0.1V，实际被测气体的浓度增加20ppm（简单的说：

1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×

10-6常用来表示气体浓度，或者溶液浓度。

），根据这个参数就可以在单片机里面将测得的模拟量电压值转换为浓度值。

注意：

如果您是用来做精密仪器，请购买市场上标准的校准仪器，不然存在误差，因为，输出浓度和电压关系的比值并非线性，而是趋于线性。

特别提醒：

传感器通电后，需要预热20S左右，测量的数据才稳定，传感器发热属于正常现象，因为内部有电热丝，如果烫手就不正常了。

【原理图】

实现功能：

ZY1420B秒高保真语音录放模块

ZY1420B是广州致远电子有限公司出品的优质微型语音录放模块。

ZY1420B内部使用ISD1420作为主控芯片，且具备ISD1420的全部优良性能，如大容量的EEROM存储器，消噪的话筒放大器，自动增益调节AGC电路，专用语音滤波电路，高稳定性的时钟震荡电路和语音处理电路。

除此以外，ZY1420B还对ISD1420的标准外围电路作了优化并全部集成于模块内部。

同用户使用标准ISD1420的DIP40封装IC相比较，ZY1420B可以提供更加稳定可靠的性能，更低的价格，更方便的使用，同时还可以减小实际的体积。

ZY1420B使用有专利技术的模拟处理存储方式，使录放音质极佳，没有常见的的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不会丢失。

电路内部由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。

一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源就可以组成。

一、特点

◆重现优质原声；

◆基本上不耗电信息存储；

◆信息可保存100年,可反复录放10万次；

◆选址处理多达4段信息；

◆具有自动节电模式；

◆维持状态,仅需0.5μA电流；

A、工作电流:

15～30mA。

◆工作电压:

5、静态电流:

0.5～2μ

二、封装和功能引脚

ZY1420B采用单排直插，面积尺寸与标准DIP28封装相符，厚度最大为10mm（不包括引脚高度）。

图1ZY1420B管脚功能图

三、通用操作方法

ZY1420B具备ISD1420的多种工作模式，更加详细使用方法见下面的介绍或ISD1420的使用说明。

对于通常的使用，用户一般是采用一段录音放音的方法，这样ZY1420B能为用户提供最长20秒的录音和放音时间。

下图给出的是采用最简单的按键操作的使用方法，用户也可以使用MCU或逻辑电路来加

以控制。

图2最小录放系统

注：

当开始录音时，RECLED脚变为低电平，可以下拉电流驱动一个LED显示。

ZY1420B内部已经设计了一个LED位置，用户也可以在外部设计一个LED显示。

如上图电路，接通电源后，电路自动进入节电准备状态。

录音：

按住录音按键（REC保持低电平），电路进入录音状态（录音指示LED亮*见注1），当REC

变高或录音存储器录满时，电路退出录音状态进入准备状态。

注意REC的优先级大于PALYE和PLAYL。

放音：

放音有两种方式触发放音和电平放音。

（1）触发放音：

轻按PLAYE按键，这样给PLAYE脚一个低电平脉冲，电路进入放音状态，直到放音结束。

（2）电平放音：

按下PLAYL按键（PLAYL脚保持为低电平），电路进入放音状态，直到PLAYL变高或放音结束，电路重新进入准备状态。

四、时段选择方法

ZY1420B内部录放时间为20秒，由B0,B1选择不同的4个录放音时间段，具体如下：

篇三：

酒精传感器设计

传感器综合设计

题目：

酒精传感器设计

院（系）：

机电学院

专业：

电气*****班

学生姓名：

*******

学号：

201X201X***201X201X****

摘要

本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。

本文用STC12C5A60S2单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量，并对测量数据进行显示，同时利用二极管简单显示浓度的高低，在设计允许值时发出报警。

论文主要研究了

（1）硬件方面，MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；

将模拟电压信号放大驱动发光二极管点亮报警；

将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换，得到数字电压信号；

用于显示浓度的数码管显示模块。

（2）软件方面，主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。

（3）对设计的传感器进行了标定。

设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效范围内测量它的浓度值。

并且在检测低浓度酒精时误差较小，最大误差为8.2%满足设计要求

1.1设计背景

我国传感器市场的增长率超过15%，201X年销售额为186亿元人民币，201X年销售额为283亿元人民币，预计201X年为325亿元人民币，201X年为374亿元人民币。

我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。

近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是21世纪新的经济增长点。

由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少的手段，气体传感器发挥着极其重要的作用。

气体传感器是把气体中的特定成分检测出来，并转化为电信号的一类器件，用来对有害气体，易燃易爆气体等进行安全检测和报警，对生产生活中需要了解的气体进行检测，分析，研究等。

近年来，我国气敏传感器产业有了较快的发展，但与国外相比，从技术水平，产业化及应用等领域均存在着不小的差距。

目前，气敏传感器领域还存在一些问题。

一是元件的稳定性差。

由于元件电阻和灵敏度随时间而不断变化，漂移大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。

二是选择性差。

由于在检测气体时，往往还存在着其它的干扰气体（如烟酒等），使气敏元件发生交叉响应，产生误报。

三是催化剂中毒。

掺有催化剂的气敏元件接触某些气体后，活性组分被毒化，将会改变元件的选择性，降低其敏感度和稳定性，另外催化剂本身也存在着不稳定性问题。

灵敏度问题。

四是SnO2元件有时由于灵敏度过大导致误报，但是在检测某些低浓度气体时灵敏度却难以达到要求。

1.2气敏传感器的研究现状

气敏元件性能与敏感功能材料的种类、结构及制作工艺密切相关。

用金属氧化敏感材料制作的半导体式气敏元件具有灵敏度高，结构简单，体小质轻，坚固耐用等优点而

得到广泛的应用，目前仍以SnO2材料为主[3]。

SnO2是一种广普型的气敏材料，围绕SnO2为基体材料的气敏材料的制备及其气敏元件制备的研究课题十分活跃。

纯SnO2的气敏特性不甚好，尤其是它的热稳定性不高。

为改善其气敏特性，常在SnO2基体中掺入贵金属或其他金属氧化物。

尽管SnO2基传感材料具有许多优点，作为材料也存在一定缺点。

通过控制气敏材料微粒大小，颗粒纳米化，掺杂其它添加剂或催化剂，利用过滤设备或透气膜来获得选择性，控制工作温度及环境湿度影响，改进制备等方法可以改善SnO2传感器的气敏性能。

纳米科学技术（Nano—ST）是研究尺寸在0.1—100nm的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。

纳米技术的发展，不仅为传感器提供了优良的敏感材料，而且为传感器制作提供了许多新型方法。

纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度，工作温度大大降低，大大缩小了传感器的尺寸。

当然，在己获得明显进展的纳米传感领域中尚存在很多问题，从敏感材料到制作技术都很不成熟，其性能也有不尽人意的地方。

气敏传感器在家用电器中也有相当广泛的应用。

吸油烟机等产品上常用MQ-3型半导体气敏传感器，它采用旁热式结构，陶瓷管内装有高阻抗加热丝，管外涂有梳状金属电极，金属电极之外涂有SnO2材料，使SnO2烧结体位于两电极之间[6]。

气敏传感器工作时，加热器通电加热，若无被检气体侵入时，气敏元件的阻值基本不变当气敏元件表面产生吸附作用，其阻值将随气体浓度的变化变化。

当被检气体浓度增大到一定值时，气敏元件的阻值将随之下降到某一值，使电压比较器的状态发生变化，输出控制信号经电流放大后，控制继电器或双向晶闸管接通电动机电源使吸排油烟机工作。

1.3设计酒精浓度探测仪的意义

本设计基于STC12C5A60S2单片机设计的酒精气体浓度探测仪，可用来检测酒精气体浓度，最主要的用途是检测司机的酒精含量。

酒后驾车发生事故的机率高达27%。

随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精含量由0.5‰增至1‰，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍。

机动车驾驶人员“酒后驾车”及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故,严重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。

人饮酒后,酒精通过消化系统被人体吸收,经过血液循环,约有90%的酒精通过肺部呼气排出,因此测量呼气中的酒精含量,就可判断其醉酒程度。

开车司机只要将嘴对着传感头使劲吹气，仪器就能发上显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，避免事故的发生。

当然，最好的办法是在车内安装这种测试仪，司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量，如果超出允许值，系统控制引擎无法启动，这样就可从根本上解决酒后驾车问题。

酒精气体浓度探测仪在生产生活中也有重要的应用，比如，在一些环境要求严格的生产车间，用这种酒精浓度探测仪，可随时检测车间内的酒精气体浓度，当酒精气体浓度高于允许限定值时，发出警报，提醒人们及时通（来自:

WWw.）风换气，做到安全生产。

1.4本文主要研究工作

（1）硬件电路方面，对气体传感器MQ-3按检测电路，接上一定阻值的负载电阻，检测它的技术参数，确定MQ-3所接负载电阻的大小，完成信号采样电路的设计；

采样到的模拟电压电信号通过A/D转换，得到可供单片机处理的数字信号，再由单片机作相应的数据处理；

发光二极管报警显示和3个单位8段共阴数码管浓度值显示。

（2）软件方面，标准的确定是该部分要做的主要工作。

因为原始的采样值是一个间接的负载分压值，需要将它转化为被测酒精浓度值。

通过多个样品的测量确定多个浓度区间的转换标准，并将每个区间的转换关系近似线性化处理，然后通过软件编程的方法来实现。

（3）为了尽量减少设计的气体传感器的测量误差，在测量酒精溶液样品时要考虑并解决3个主要问题。

一是外界环境流动空气对传感器的影响和对气体样品的稀释，二是样品的稳定性对测量带来的误差，三是水蒸气对测量的影响。

针对这3个主要问题提出以下解决方案和验证方法。

测量样品时，将探头尽量放入塑料瓶内，可以在一定程度上消除流动空气的影响，同时应选择空气流动较小的室内环境来测量。

水蒸气对MQ-3的影响很小，这一点可以通过对只装有纯净水的塑料瓶的多次测量来验证。

用相同容量的塑料瓶配制好不同浓度的酒精溶液后，将它密封并放臵一段时间，待其稳定后再测量。

再通过反复多次测量多组数据，求其平均值的方法来缩小测量误差。

2.硬件系统框图

基于STC12C5A60S2单片机用MQ-3型气体传感器实现酒精气体浓度的检测，需要信号采集模块用于对酒精浓度信号的采集，该信号是通过MQ-3气体传感器和负载电压得到分压电信号。

信号转换模块用来把采集到得模拟电压信号转换位可以用单片机处理的数字信号。

数码管显示模块是对单片机处理后的数字信号的显示，用来显示酒精的浓度。

报警模块是对设定值提供报警功能，该功能用蜂鸣器显示。

根据各功能模块的设计，可得到它的系统总框图，如图1所示。

图1系统总框图

2.3信号采集电路

根据被检测气体的不同，气敏传感器可分为以下三类:

（1）可燃性气体气敏传感器。

目前该类气敏传感器需求量最大，包含各种无机和有机类气体检测，主要用于抽油烟机、泄露报警器和空气清新剂等方面，并已经形成生产规模，在油田、矿区、化工、企业及家庭等生产和生活领域广泛用作气体泄露报普，特别是用于家庭气体泄露报警，需求量不断增加，使该类传感器有着广泛的发展空间。

（2）CO和H2气敏传感器。

CO气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等CO泄露和不完全燃烧检测报警；

H2气敏元件除应用于工业等领域外，主要用于家庭管道煤气泄露报警。

由于我国管道煤气中H2含量很高，而氢敏元件较氧化碳元件价格低，灵敏度高，因此，用氢敏元件做城市管道煤气泄露报警更为适宜。

（3）毒性气体传感器。

毒性气体传感器又称为环境有毒有害气体传感器，主要用于检测烟气、尾气、废气等环境污染气体，虽然SnO2气敏传感器对CO，H2S等有毒有害气体敏感，但应用最多的仍是电解式化学传感器。

传感器的分类方式有很多种，以上是根据被检测气体的性质进行的分类，也有根据元件的物理特性进行分类的。

一个新型的气体检测系统应该包括：

（1）基于一种或几种传感技术的气体传感器。

（2）组合了气体传感器和采样调理电路的探头。