煤气泄露报警控制器.docx
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煤气泄露报警控制器
《电子技术》课程设计报告
课题：
煤气泄露报警控制器
班级电气1063学号1061201311
学生姓名郭乐
专业电气工程及其自动化
系别电子信息工程系
指导教师电子技术课程设计指导小组
淮阴工学院
电子信息工程系
2008年12月
一、设计目的
a）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
b）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
c）进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。
d）培养学生的创新能力。
二、设计要求
1、查阅相关资料，设计一煤气泄漏报警控制器电路，并完成实物制作。
2、设计相应的气体检测电路、电子开关电路。
3、要求能够实现声光报警。
4、需设计相关电路来克服环境温度变化造成的测量误差；
5、提交格式上符合要求，内容完整的设计报告；
三、总体设计
（1）技术指标
1、直流12V电源供电，气敏传感器控制电压为4.5-5V；
2、设计相应的气体检测电路、电子开关电路、报警电路，画出总体电路图；
3、要求能够实现声光同时报警；
4、需设计相关电路来克服环境温度变化造成的测量误差；
5、焊接调试电路；
6、电路性能指标测试；
（2）设计思想
图1煤气泄露报警控制原理框架图
（3）实验原理及电路图
用12V直流电源提供本实验的电压，运放控制三极管的导通与截止，10u的电容起到延迟的目的，lx-9561不同的接法对应不同的警报声，继电器控制声光报警电路的通断。
接通电源以后，无煤气的情况下，A、B间阻值很大，uA741第3引脚的电压低于第2引脚的电压，VT1截止；若有煤气泄露，且达到一定浓度时，气敏传感器A、B间的阻值变的很小，uA741第3引脚的电压上升并超过第2引脚的基准电压3.08V，VT1导通，继电器K接通闭合，则报警器发出报警信号，发光二极管发光，直至气敏器检测到的煤气浓度低于特定值时，继电器失电断开，报警停止[³]。
图2煤气泄露报警电路图
四、单元电路设计
（1）QM-4气敏传感器
特点
*对甲烷，天然气有很高的灵敏度
*对乙醇，烟雾的灵敏度很低
*快速的响应恢复特性.
*长期的使用寿命和可靠的稳定性
*简单的驱动电路
应用
用于家庭，工业的甲烷，天然气的探测装置
规格
A.标准工作条件
符号
参数名称
技术条件
备注
Vc
回路电压
≤15V
ACorDC
VH
加热电压
5.0V±0.2V
ACorDC
RL
负载电阻
可调
RH
加热电阻
31Ω±3Ω
室温
PH
加热功耗
≤900mW
B.环境条件
符号
参数名称
技术条件
备注
Tao
使用温度
-10℃-50℃
Tas
储存温度
-20℃-70℃
Rh
相对湿度
小于 95%Rh
O2
氧气浓度
21%（标准条件）
氧气浓度会影响灵敏度特性
最小值大于２％
C.灵敏度特性
符号
参数名称
技术参数
备注
Rs
敏感体表面电阻
10KΩ-60KΩ
（5000ppmCH4）
适用范围：
300-10000ppm
甲烷，天然气。
α
（1000ppm/
5000ppmCH4）
浓度斜率
≤0.6
标准工作条件
温度：
20℃±2℃Vc:
5.0V±0.1V
相对湿度：
65%±5%Vh:
5.0V±0.1V
预热时间
不少于24小时
部件
材料
1
气体敏感层
二氧化锡
2
电极
金（Au）
3
铂（Pt）
4
加热器
镍铬合金（Ni-Cr）
5
陶瓷管
三氧化二铝
6
防爆网
100目双层不锈钢（SUB316）
7
卡环
镀镍铜（Ni-Cu）
8
基座
胶木
9
针状管脚
镀镍铜（Ni-Cu）
图2
图1
MQ-4气敏元件的结构和外形如图2所示（结构A或B）,由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有６只针状管脚，其中４个用于信号取出，２个用于提供加热电流。
测量电路如图1所示
灵敏度特性曲线
图３MQ-4型气敏元件的灵敏度特性
图4MQ-4型元件温湿度特性
灵敏度调整：
MQ-4型气敏元件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。
因此，在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的。
我们建议您用5000ppm甲烷校准传感器。
当精确测量时，报警点的设定应考虑温湿度的影响。
（2）LM741运算放大器
图5LM741引脚图
（3）LX9561（四声报警）
线路板型号:
LX9561
规 格:
34mm＊10.5mm
功 能:
四声报警（警车声、火警声、救护车声、机枪声）
图6四声报警器
F1 F2 声效
不接 不接 警车声
接正极 不接 火警声
接负极 不接 救护车声
无关 接正极 机枪声
五、调试过程
a）在自己感觉接线正确时，通入12V电压和5V电压，此时气敏传感器并没接入电路中，通电没多久，四个200Ω的电阻就发热烧掉了，我立即关闭电源，用万用表检查电路，发现电阻被短接了。
b）经过和同学商量决定用8个100Ω电阻代替4个200Ω的，又领了一份元件，决定重焊。
c）排除了上面的故障后，两个发光二极管亮，但是喇叭并不响，关闭电源。
通过检修，排除电路前半部分正确，判定后面部分有问题，用万用表检查，发现报警器接地线没有接入电路，同时喇叭两端的电压并不是5V左右，经过检查后，排除故障，喇叭响。
d）把接5V电源的线撤掉，同时把气敏传感器接入电路中，接入12V电源，同时用打火机测试，结果在气体达到一定浓度时报警器响两个发光二极管都亮，出现正确结果，调试正常。
六、设计总结
在设计电路之前我们首先仔细阅读和了解了电路的功能和要求，必须要考虑到什么元件、多大的元件才能达到要求以及如何保证电路的安全性和稳定性。
通过查阅资料和与同学讨论，把电路图设计好了。
让指导老师看过电路后，确定无误，开始领取元件，没有气敏传感器，我们就先按照电路图把其他元件焊接好，在焊接的时候我考虑到如何节约导线而且使实物图线路看起来一目了然。
焊好后，把电路分块，按单元调试，第一次调试时很不幸失败了，由于调试时没控制好，把电阻烧了。
决定重新焊一次，再一次领了元件，这一次焊的十分小心，而且对元件布局也做了调整，焊好后，在没有气敏传感器的情况下对各个单元调试，都很成功，向同学借了气敏传感器，接好线路后，调试，成功了。
本次数电课程设计让我懂了很多，也收获了很多。
让我学会了理论联系实际的正确设计思想，训练了综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
也学会了较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力。
实验由我们自己设计、自己制作和自己调试，培养了我们的创新能力。
对以后的学习有了很大的帮助。
七、参考文献
1张宪,何宇斌：
电子电路制作指导.北京：
化学工业出版社，2005
2赵广林：
常用电子元器件识别/检测/选用一读通.北京：
电子工业出版社，2007
3 刘修文：
实用电子电路设计制作300例.北京：
中国电力出版社，2005
4、康华光：
电子技术基础，高等教育出版社，2006
5、网络资源等
附元器件清单：
序号
名称
型号规格
数量
1
电源
12V直流电
1个
2
传感器
QM-4气敏
1个
3
集成芯片
LM741、LX9561
2个
4
三极管
9013
2个
5
电容
10µF
1个
6
电阻
100Ω、200Ω、100K、10K、2K、47K、200K
100Ω8个、200Ω1个、其他各1个
7
二极管
发光二极管
2个
8
继电器
HK4100F
1个
9
扬声器
8Ω、0.25W
1个
八、实物图
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