1、傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)：傳感器原理及工程應(yīng)用設(shè)計(jì)題目：采用傳感器設(shè)計(jì)燃?xì)庑孤﹫?bào)警器院系：福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)系班級(jí)：08電信（2）班學(xué)生：趙原亮學(xué)號(hào)：081918100指導(dǎo)教師：王蘇潭（一）題目采用傳感器設(shè)計(jì)燃?xì)庑孤﹫?bào)警器（二）摘要本設(shè)計(jì)通過(guò)運(yùn)用氣敏傳感器，其種類(lèi)繁多，性能各異。這里選用MQ-KC型傳感器，它是一種新型的電阻型氣敏型元件，可用于天然氣、煤氣、石油氣等檢漏報(bào)警。來(lái)檢測(cè)燃?xì)庑孤?。本文將介紹如何運(yùn)用它制作報(bào)警器。該報(bào)警器具有靈敏度高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，功耗小，可方便使用電池等特點(diǎn)。（三）關(guān)鍵詞MQ-KC型傳感器報(bào)警電路延時(shí)電路應(yīng)用安裝（四）引言隨著社會(huì)的發(fā)展，城

2、市燃?xì)庠絹?lái)越普遍。其中煤氣與天然氣居多，雖然人工煤制氣的成分雖各不相同，但都含有較多的一氧化碳，一氧化碳與血紅蛋白的親合力比氧與血紅蛋白的親合力高200300倍，所以一氧化碳極易與血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用，造成組織窒息。對(duì)全身的組織細(xì)胞均有毒性作用，尤其對(duì)大腦皮質(zhì)的影響最為嚴(yán)重。當(dāng)人們意識(shí)到已發(fā)生一氧化碳中毒時(shí)，往往已為時(shí)已晚。因?yàn)橹淙梭w運(yùn)動(dòng)的大腦皮質(zhì)最先受到麻痹損害，使人無(wú)法實(shí)現(xiàn)有目的的自主運(yùn)動(dòng)。還有當(dāng)室內(nèi)燃?xì)鉂舛瘸^(guò)爆炸下限時(shí)，遇火種（打火機(jī)、電器開(kāi)關(guān)、靜電等）則一定發(fā)生爆炸。所以煤氣泄漏對(duì)人們的危害非常大。因此我們必須加強(qiáng)對(duì)這方面的檢測(cè)與預(yù)警，把危

3、害降至最底。（五）正文MQ-KC型傳感器原理：將該傳感器接至規(guī)定負(fù)載，在加電的初始階段，傳感器的電導(dǎo)率呈現(xiàn)一個(gè)較高的值，約3min左右達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。若將其置于具有一定濃度的可燃?xì)怏w中，其電導(dǎo)率將升高，在一定范圍內(nèi)，可燃?xì)怏w濃度越高，傳感器電導(dǎo)率也越高，如果將傳感器與負(fù)載串聯(lián)，負(fù)載即引起電壓變化，讀取這一變化電壓，經(jīng)比較、放大即可實(shí)現(xiàn)報(bào)警與控制等功能MQ-KC型傳感器額定電源電壓為9V,要求連接一只負(fù)載電阻。信號(hào)取出與比較電路如果用分立元件設(shè)計(jì)，元件數(shù)量多，成本高，且效果不好。為此，選用一片單電源9V供電,具有一定驅(qū)動(dòng)能力的集成雙運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)。1、電路原理及其功能q-kcLM358圖I基本報(bào)警例踝圖

4、l中，R1是傳感器要求的負(fù)載電阻，阻值為120Q,Vcc為9V電源電壓；A、B為L(zhǎng)M358雙運(yùn)放，A為跟隨器，起緩沖隔離作用，以便將R1上的電壓VR1基本上全部施加到比較器B的同相輸入端。RW為報(bào)警靈敏度調(diào)整電位器。穩(wěn)態(tài)時(shí)，調(diào)整RW使得加到比較器反相輸入端的電壓V-略高于穩(wěn)態(tài)時(shí)R1上的電壓VR1這個(gè)電壓越高，報(bào)警靈敏度就越低。加電并使傳感器達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，MQ-KC為較穩(wěn)定的固定阻值，當(dāng)Vcc不變時(shí)，VR1基本為一固定值，保持不變。當(dāng)有可燃性氣體泄露時(shí)，傳感器接觸到可燃?xì)?，使其電?dǎo)率上升，電阻下降，使VR1上升，當(dāng)VR1高于V-時(shí)，比較器輸出一個(gè)大于7V的電壓，從而使蜂鳴器HA發(fā)出滴、滴的報(bào)警聲。

5、若用該電壓控制一個(gè)繼電器，即可實(shí)現(xiàn)控制功能。為了提高抗干擾能力，可分別在R1和B的V-端并聯(lián)一只濾波電容。R1、R2和RW勺取值不宜過(guò)小，以降低電源供電電流。其值可由式（1）估算，在彳t算時(shí)，RWq暫不考慮。(1)如上公式：令V-=VR1,取R3=2kQ,已知Vcc=9V,即可求出R2本裝置R2=10kQ,RW=lO。(2)初始報(bào)警電路圖1所示的基本報(bào)警電路的不足：一開(kāi)始加電時(shí)，傳感器尚未達(dá)到穩(wěn)態(tài)，其電阻值較小，VR1較大，導(dǎo)致蜂鳴器HA誤報(bào)警。為了解決這一問(wèn)題，采用一個(gè)數(shù)字信號(hào)控制的模擬開(kāi)關(guān)，其控制信號(hào)采用簡(jiǎn)單的電容充電延時(shí)電路，原理圖如圖2所示。圖1中比較器B的輸出V0加到模擬開(kāi)關(guān)4066

6、的輸入端，開(kāi)關(guān)的輸出端接蜂鳴器HA初始加電時(shí)，電容C上的電壓VC為0,4066不導(dǎo)通，無(wú)論V0值為多高，HA都不會(huì)報(bào)警。隨著電容充電，VC不斷升高，當(dāng)達(dá)到4066的控制門(mén)限閾值時(shí)，4066才導(dǎo)通，即能進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。電容充電使其電壓達(dá)到4066的控制門(mén)限閾值時(shí)間即為延時(shí)時(shí)間。電容C和電阻R的取值可根據(jù)延時(shí)要求確定。為可靠起見(jiàn)，取RC=172T,T為傳感器初始穩(wěn)定時(shí)間。本裝置取R=lMQ,C=100科F即能實(shí)現(xiàn)可靠的延時(shí)圖2延時(shí)電路(3)整機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)及調(diào)試將上述兩個(gè)電路合起來(lái)即構(gòu)成了整機(jī)電路，如圖3所示。為了使V-穩(wěn)定不變，R1、R2應(yīng)采用精密金屬膜電阻。裝置開(kāi)機(jī)預(yù)熱3min后，用萬(wàn)用表測(cè)R1

7、上的電壓VR1,測(cè)得為1.7V。若要想讓裝置的報(bào)警濃度為x%,有條件時(shí)，可將傳感器置于濃度為x%的可燃?xì)怏w中(可用氣體成分分析儀監(jiān)測(cè)），lOs后再測(cè)R1上的電壓得到VR1。調(diào)整RW將V-調(diào)到略小于VR1。正常使用時(shí)，當(dāng)可燃?xì)怏w泄漏濃度達(dá)到標(biāo)定濃度x%時(shí)，裝置就會(huì)報(bào)警，若增加了控制裝置，可控制開(kāi)啟風(fēng)扇或關(guān)閉閥門(mén)等。在沒(méi)有條件時(shí)，調(diào)整RW將V-調(diào)到略大于VE1,保證在正?？諝猸h(huán)境不報(bào)警。再將裝置于可燃?xì)庠罹吲?，打開(kāi)灶具開(kāi)關(guān)，吹熄火焰，有少量可燃?xì)怏w泄漏，裝置應(yīng)報(bào)警。若要提高報(bào)警濃度，可調(diào)RWm大V-,反之應(yīng)減小v-。如下圖所示圖3整機(jī)電路（4）電源設(shè)計(jì)本裝置的電源供電總電流小于20mA因此可使用9

8、V的電池供電。樣機(jī)選用交流220V供電，使用一個(gè)7809三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓。（二）應(yīng)用與安裝主要用于對(duì)煤氣、天然氣和液化石油氣的泄漏及時(shí)作出報(bào)警。接通電源后，氣感探頭指示燈呈綠色閃爍，約90秒鐘后長(zhǎng)亮，表示已進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)感應(yīng)有燃?xì)庑孤┖螅窗l(fā)出"嘀、嘀"報(bào)警聲，同時(shí)指示燈呈桔紅色閃爍，主機(jī)無(wú)論處于何種狀態(tài)都會(huì)現(xiàn)場(chǎng)警號(hào)報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)撥打預(yù)設(shè)電話(huà)報(bào)警。警情排除后自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。若氣感探頭發(fā)生故障，氣感探頭即發(fā)出"嘀-"長(zhǎng)鳴聲，指示燈呈黃色長(zhǎng)亮，故障排除后自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。1 報(bào)警器安裝位置：距離氣源半徑1.5米范圍內(nèi)，通風(fēng)良好處：（1）液化氣比

9、空氣重，安裝在距地面約0.3米處。（2）天然氣、城市煤氣、一氧化碳等比空氣輕，安裝在距天花板約0.3米處。2 不能安裝報(bào)警器的位置：墻角、柜內(nèi)等空氣不易流通的位置；易被油煙等直接熏著的位置。（三）工作過(guò)程源燈：綠燈，通電后亮起，報(bào)警時(shí)熄滅。報(bào)警燈：紅燈，報(bào)警時(shí)亮起，停止報(bào)警時(shí)熄滅。2接通電源，綠燈亮起或閃爍3分鐘后，報(bào)警器開(kāi)始正常工作。3當(dāng)所檢測(cè)的氣體達(dá)到報(bào)警點(diǎn)時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，綠燈熄滅，報(bào)警燈亮起，蜂鳴器發(fā)出“B、B、B”的報(bào)警聲，當(dāng)檢測(cè)的氣體的濃度下降到報(bào)警點(diǎn)以下時(shí)，報(bào)警器則停止報(bào)警。（一氧化碳報(bào)警有延時(shí)功能）4若增加了手動(dòng)檢測(cè)功能，當(dāng)按動(dòng)按鍵時(shí)，綠燈熄滅，報(bào)警燈亮起，蜂鳴器發(fā)出“B、B

10、、B”的報(bào)警聲。5若增加了聯(lián)排氣扇功能，當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，已聯(lián)接的排氣扇開(kāi)始啟動(dòng)，自動(dòng)排除有害氣體。（四）報(bào)警時(shí)處理辦法1、請(qǐng)立即打開(kāi)門(mén)窗，關(guān)閉危害氣源，不得開(kāi)啟或關(guān)閉任何電器開(kāi)關(guān)。2、立即向煤氣管理部門(mén)報(bào)告，由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行檢查處理。3、經(jīng)專(zhuān)業(yè)人員處理后，應(yīng)對(duì)報(bào)警器做通風(fēng)處理。（五）主要技術(shù)參數(shù)：報(bào)警濃度一煤氣：0.1%0.5%一天然氣：0.1%1%液化石油氣：0.1%0.5%工作電源：220VAC(六)心得體會(huì)通過(guò)這次試驗(yàn)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多(1) 我發(fā)現(xiàn)興趣是激發(fā)能力的有效方法，剛開(kāi)始時(shí)一點(diǎn)頭緒都沒(méi)有，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)跟生活中的很多東西有關(guān)，就覺(jué)得十分有趣。就慢慢上網(wǎng)查資料找相關(guān)內(nèi)容，慢慢的了解其工作原理以及制作方法。(2) 制作過(guò)程中會(huì)遇到很多困難，所以我們要通過(guò)不斷學(xué)習(xí)來(lái)解決問(wèn)題。在完成試驗(yàn)的過(guò)程中還需要很多人的幫忙，所以我覺(jué)得有一個(gè)團(tuán)對(duì)很重要。(3)