可燃气体报警器设计说明书解析.docx

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可燃气体报警器设计说明书解析

设计说明书

课题名称可燃气体报警器

系别电气电子工程系

专业应用电子技术

班级圆方1101班

姓名向文秀

学号110603111102（36号）

指导教师

起讫时间：

2012年5月21日～2012年6月1日（共2周）

摘要3

第一章绪论4

1.1可燃气体报警器的发展趋势4

1.2可燃气体报警器的设计意义5

第二章设计框图5

第三章单元电路设计5

3.1MQ-5型传感器的设计5

3.2比较器的设计（LM358）7

3.3光指示灯设计9

3.4延时电路的设计9

3.5声报警的设计10

3.6电源电路的设计11

第四章电路设计分析与调试13

13

４．1分析与调试14

第五章元器件清单15

第六章总结15

第七章电路板16

摘要

第一章绪论

1.1可燃气体报警器的发展趋势

近年来，全国燃气行业发展迅猛，可燃气体报警器也成为了而泛博用户的必备选择，液化气、自然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工贸易和城镇居民用户中得到广泛应用，可燃气体报警器特别是跟着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。

城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和进步居民的糊口质量施展了巨大的作用。

但是跟着燃气的广泛应用，因为燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不不乱因素。

为了使燃气更好地造福于民，可燃气体报警器,燃气报警器,煤气报警器,气体检测仪造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警器实为必要之举。

首先我们应对国家尺度划定的燃气报警器的种类有所了解。

可燃气体报警器,燃气报警器,煤气报警器,气体检测仪燃气报警器可分为可燃气体检漏仪（简称“检漏仪”）,可燃气体报警控制器（简称“控制器”）、可燃气体探测器（简称“探测器”）、家用可燃气体报警器（简称“报警器”）四大系列产品。

检漏仪的体积较小，可随身携带或手持，主要应用于燃气治理的查漏与巡线。

若有燃气泄漏，检漏仪便会发出声光报警，同时数字显示气体浓度，以便及时采取安全措施，防止爆炸等恶性事故的发生。

可燃气体报警器,可在现场长期监测气体的浓度。

气体探测器，安装在防爆现场；控制器壁挂在值班室等有人值守的地方，二者采用屏蔽电缆线连接。

当在现场的探测器探测到燃气泄漏之后，通过屏蔽电缆线将信号传到控制器，可燃气体报警器,燃气报警器,煤气报警器,气体检测仪控制器发出声光报警，同时可启动排风装置或封闭电磁阀堵截气源，以达到安全之目的。

此种仪器广泛应用于液化气站、汽车加气站、锅炉房等产业场所。

1.2可燃气体报警器的设计意义

应用于可能有可燃气体报警器或液体蒸汽泄漏的场所，如炼油厂、化工厂、油库、液化气站、加油站等。

在炼油厂、化工厂、煤气站等众多作业环境下不可避免地会有可燃性气体或液体蒸汽的泄漏如果泄露的可燃气体或液体蒸汽没有被及时发现，气体浓度不断积累，进而达到一定的爆炸极限，那么随时就有发生火灾或者是爆炸等恶性事故的可能性。

为了保证人身和设备的安全，适应工业等场所对可燃性易爆气体安全性要求，报警仪的应用具有重大的意义，进而研制一种低功耗的可燃气体报警仪十分必

第二章设计框图

第三章单元电路设计

3.1MQ-5型传感器的设计

1．特点

对液化气、天然气、城市煤气有较好的灵敏度

对乙醇、烟雾几乎不响应

快速的响应恢复特性

长期的使用寿命和可靠的稳定性

2.应用

适用于家庭或工业上对液化气、天然气，煤气的检测装置。

优良的抗乙醇，烟雾干扰能力。

3.规格

A工作条件

B环境条件

C灵敏度特性

4.管脚图

3.2比较器的设计（LM358）

1概述

LM358单电源集成预算放大器，封装形式有塑封8引线双列直插式、贴片式和圆形金属壳封装等

2特性

　内部频率补偿

　直流电压增益高（约100dB）

　单位增益频带宽（约1MHz）

　电源电压范围宽：

单电源（3—30V）；

　双电源（±1.5—±15V）

低功耗电流，适合于电池供电

低输入偏流

　低输入失调电压和失调电流

　共模输入电压范围宽，包括接地

差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

　输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V）

3比较电路设计图

3.3光指示灯设计

1作用

指示电路是否正常工作

2概述

在电子设备中使用比较多的发光二极管的颜色是红、绿、黄，通常绿色表示正常工作，红色表示报警状态，黄色表示预热状态。

MQ-5型气体传感器需要至少5分钟的预热时间，因此，利用电容充电的方式与设计电压进行比较，当电容在规定时间内充电达到设计电压时，即可进入测试过程了。

3设计图

光指示灯图

3.4延时电路的设计

1概述

报警电路的应用日益广泛，但以往的报警器都是瞬时报警，即一旦传感器测到的值超出某一范围时，便立即报警，在某些情况下，外界的短暂干扰并不会影响系统的安全，瞬时报警会引起不必要的恐慌，为此，设计一种具有延时功能的报警器。

由A2运放组成的比较器起延时作用，保证传感器有足够的预热时间，使测试结果可靠，防止错误方生。

2设计图

延时电路图

3.5声报警的设计

1概述

报警电路在比较判断的比较器状态翻转时就可以发出信号了，但比较器状态只是打开了一个“开关”，使声音信号能顺利地发出，而声音信号的产生还依赖于信号发生器和发声器件。

这里可以选择RC正弦波器和扬声器配合的形式，也可以选择555定时器电路与蜂鸣器配合的形式。

2声报警设计图及蜂鸣器驱动电路

声报警电路图

3.6电源电路的设计

1概述

220v电压经过变压器降为9v交流电压，通过4个二极管整流为脉动的直流电再经过电容滤波，除去脉动电流的交流成分。

利用集成稳压器LM7805将输入的直流电压转为5v的电压输出。

2LM7805参数

3电路设计

电源电路图

第四章电路设计分析与调试

４．1分析与调试

根据参考电路图进行焊接，检查接线、元件都正确后，进行电路调试。

１　预热时，黄灯和绿灯亮。

开始时，电解电容两端电压为０，通过Ｒ７对它充电，而Ｒ９两端电压为２．５ｖ，所以ＬＭ３５８A2运放的输出端电压为低电平，黄灯亮。

ＬＭ３５８Ａ1的反向输入电压应为低电平，正相输入端电压为高电平（约2—3v左右，调节RP1），所以Ａ1输出端电压为高电平，绿灯亮。

2正常工作时（预警时），绿灯亮。

充电完成后，当电解电容两端的电压超过Ｒ９两端电压，Ａ２运放的输出电

压为

约为4ｖ，黄灯灭而绿灯亮。

无燃气，红灯不亮。

3报警时，红灯亮，扬声器发出信号。

有燃气时，ＬＭ３５８Ａ1反向输入端电压为高电平，绿灯灭红灯亮，此时ＬＭ324四号脚电压约为4v，扬声器发出信号。

4RC振荡电路起振条件

第一必须满足：

调节RP2，使得RP2+R16=2R15

第二必须满足：

输出波形为正弦波

第五章元器件清单

器件

规格

个数（个）

可燃气体传感器

MQ-5

1

集成运算放大器

LM358

1

集成运算放大器

LM324

1

扬声器

1

管座

八脚

１

十四脚

１

电源插座

两脚

２

测试键

按钮

1

发光二极管（2ＥＦ系列）

红、黄、绿

各一个

二极管

１Ｎ４１４８

６

三极管

９０１２

１

９０１３

１

滑动变阻器

５０２

１

５０３

１

电阻

４７０

１

１Ｋ

３

１.５Ｋ

２

２.２Ｋ

１

５.１Ｋ

１

１０Ｋ

５

１５Ｋ

２

１０Ｍ

１

瓷片电容

２２ｎＦ

２

电解电容

４７０ｕＦ／５０ｖ

１

第六章总结

随着人们生活水平的提高，燃气使用率不断增加，对燃气泄漏的检测越来越引起大家的重视。

作为一种安全装置，灵敏度要高，适用于检测低浓度气体。

且结构要简单，制作方便，制造成本低。

设计的可燃气体报警器由电源电路、燃气检测、信号比较判断、延时电路、

声报警和光报警组成，报警器中的传感器MQ-5是对以烷类气体为主的多种可燃性气体有良好敏感特性的半导体敏感器件。

它的灵敏度适中，响应与恢复特性好，长期工作稳定性、重现性、抗环境气氛影响及抗温湿度影响等性能均优。

延时电路保证传感器有足够的预热时间，使测试结果可靠，防止错误方生。

将数字与模拟相结合减少了元器件的使用，提高电路的稳定性和可靠性，操作简单。

第七章电路板

参考文献：

《电子电路分析制作与调试》（夏敏磊）