电子电路分析制作与调试设计说明书.docx
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电子电路分析制作与调试设计说明书
电子电路分析制作与调试
设计说明书
目录
课题1可燃气体报警器2
第一章概述2
1.1发展趋势2
1.2应用场所2
第二章系统方案设计3
2.1信号的比较判断3
2.2光指示的设计3
2.3声报警的设计3
2.4预热延时电路的设计4
2.5电源电路的设计4
第三章单元电路设计4
3.1MQ-5型传感器的设计4
3.2比较器的设计（LM358）5
3.3光指示灯设计6
3.4延时电路的设计7
3.5声报警的设计8
3.6电源电路的设计8
第四章总装电路图10
第五章系统调试10
第六章元件清单11
第七章小结12
第八章参考文献12
课题1可燃气体报警器
第一章概述
1.1发展趋势
近年来，燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市然气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，燃气行业发展潜力巨大。
“西气东输”工程更是为可燃气体报警器市场的发展带来了巨大的商饥。
根据国务院发展研究中心市场经济研究所的调查预测，未来的五年，我国城市府民家庭对可燃气体报警器产品的需求旺盛，预期购买率将达到5%左右。
可燃气体报警内部的气体传感器探头可以安装在充满可燃、易爆、有毒有害气体的环境中，尤其在生产、运输等场所。
可燃气体报警器可以更早的探测到有毒有害和可燃气体的存在，当气体超过了报警极限后就会发出动作，将事故控制在事故发生率最低的情况下，为此，在装置现场易产生可燃气体聚集及有关储存设备的附近安装可燃气体检测报警器，以便及时检测可燃气体的含量，早发现泄漏，当可燃气浓度达到设定报警值后，发出报警信号，起到提前预防的功效。
随着可燃气体报警器的功能作用越来越多，因此其在事故处置中的应用也越来越多了。
例如，在气体泄漏事故发生后，事故处置将围绕采样检测、确定警戒区域、组织危险区域内群众撤离、抢救中毒人员、堵漏、洗消等方面展开。
进行处置的第一个方面应该是尽量减少泄漏对人员的伤害，这就要求了解泄漏
气体的毒性。
气体的毒性指泄漏使物质能够扰乱人们机体的正常反应，因而降低人在事故中制订对策和减轻伤害的能力。
随着石油化学工业的发展，易燃易爆，有毒气体的种类和应用范围都得到了增加。
这些气体在生产运输使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒，火灾甚至爆炸事故，严重危害人民的生命和财产安全。
由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，气体会沿地表面扩散，在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区，扩大危害区城。
有毒气体泄漏具有突发性强，迅速扩散，救援难度大，危害范围广等特点。
一旦发生气体泄漏事故，必须尽快采取相应措施处进行置，才能将事故损失降低最低水平。
1.2应用场所
应用于可能有可燃气体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
第二章系统方案设计
图1可燃气体报警器电路设计框图
2.1信号的比较判断
信号的比较判断可用单值比较器来解决，但是由电阻分压获得的阈值电压与传感器的特性有关。
2.2光指示的设计
指示电路是否正常工作
2.3声报警的设计
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。
当工业环境、日常生活环境（如使用天然气的厨房）中可燃性气体发生泄露时，气体报警器检测到的可燃性气体浓度达到报警器设置的报警值时，可燃气体报警器就会发出声、光报警信号，
2.4预热延时电路的设计
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。
2.5电源电路的设计
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。
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
图2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）
图3比较电路设计图
图4比较电路图
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
图5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
图6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
图7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
图8电源电路图
第四章总装电路图
图9总装电路图
第五章系统调试
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。
4、RC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
第六章元件清单
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
第七章小结
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。
第八章参考文献
[1]周良权，方向乔。
数字电子技术基础（第3版）.北京：
高等教育出版社，2008.
[2]陈梓城.模拟电子技术基础（第2版）.北京：
高等教育出版社，2007.
[3]沈任元，吴勇.常用电子元器件简明手册（第1版）.北京:
机械工业出版社,2005.
[4]姜萍萍,孙虹.数字电子技术习题与解析（第1版）.北京:
科学出版社,2008.
[5]罗国强,罗伟.实用模拟电子技术项目教程（第1版）.北京:
科学出版社,2009.
[6]阎石.数字电子技术基础.北京:
高等教育出版社，1998.
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