燃气泄露检测装置设计说明书

1、燃气泄露检测装置设计说明书学 院：机电工程学院 专业年级：07级电子科学与技术 学 号：071203027 学生姓名： 陈 义 指导老师： 王 琳 基 成绩评定： 燃气泄露检测装置设计说明书1 燃气泄露检测及报警装置的工作原理：1.1 检测电路工作原理：QMN5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件。它利用化学、物理效应将有害气体（例如一氧化碳、煤气、液化石油气等）及其浓度的信息转换成电信号，经电路处理后进行监测、监控与报警。利用QMN5构成的有害气体控制报警器典型电路如下图，当室内有害气体的浓度超过一定值时，该电路能自动发出声光报警信号，并及时通过数码管显示不同的泄漏

2、程度，可避免因有害气体而引起的灾难和事故。它常用于有害气体泄漏报警、自动排气装置、有害气体检测等领域。图1为.其工作原理为：当所敏传感器QM-N5接触到燃气等有害气体时，其自身的电阻变小，从而引起U111的COM端口电压的变化，从而引起报警电路的下一步操作。QM-N5特性曲线，检测回路的电压， 、 1.2 报警电路工作原理：图2为 其工作原理为：当检测到气体发生泄漏时，即U111的com端口电压的变化，从而通过比较器比较电压来驱动电磁继电器给予单片机信号，从而使单片机给LED信号显示0、1、2、3来表示检测的酒精量多少。设计要求：继电器都没闭合0-为不泄露 继电器1个闭合1-为微泄露 继电器2

3、个闭合2-为小泄露 继电器都闭合 3-为大泄露2 相关电路的元器件选择计算：2.1 检测电路的元器件选择计算：根据图1电气原理图，对相关元器件选择计算如下：5V×（1.8/(1.8+2.0)）=2.37V; T1.1RC=1.1*2*106*100*10-6=220s=3分40秒2.2 报警电路的元器件选择计算：根据图2电气原理图，对相关元器件选择计算如下：单片机复位和晶振电路的电阻和电容是查资料所得。3 有关的软件的编程：软件编程环境是Keil，仿真环境是Protues。有关程序是如下：/定义管脚sbit k3=P10;sbit k2=P11;sbit k1=P12;/算法if(k

4、1=0&&k2=0&&k3=0)P0=0x3f; P2=0; if(k1=0&&k2=0&&k3=1) P0=0x06; P2=0; if(k1=0&&k2=1&&k3=1)P0=0x5b; P2=0; if(k1=1&&k2=1&&k3=1)P0=0x4f; P2=0;4 PCB板的设计：（采用什么软件进行设计），设计的过程（建库及画图）最后结果图）采用AltiumDesigner6.6设计PCB版图，设计时先画出原理图再导入到PCB板就可以将器件封装添加到PCB板

5、上。如果某个元件在软件上没有封装可以上网查找到该元件的具体资料比如多少管脚、管脚大小、管脚之间的距离和排布情况以及各管脚的命名和用途，然后就可以自己通过软件画封装。（注意：画封装是要把封装画在原点附近，否则画好之后导入到PCB板上时选取这个元件移动时和困难且有时不能移动，元件选取时是选取到封装上的原点的，如果没把封装画在原点附近就不知道元件要移动到何处。）将所有需要的器件都导入到PCB板上，删除布局空间，使布局更方便，然后布局使器件之间的连线尽量短尽量没有交叉线，然后布线，尽量少出现跳线，布完后可以检查可以重新布局布线减少跳线和线的合理，布的线在30mil的宽度就可以了，整体布完后还可以改变一

6、些器件的焊盘大小和形状使焊接更容易更方便，最后采取滴泪处理是线和焊盘之间的连接更加紧密合理，再绘制边框确定版图大小和形状。都布完整后在再布布局空间使整个布局的版图连成整体要移动时也是整体不容易移乱。最后可以重新设定板子的大小和形状，这就是整个过程。最后结果图：5 采购元器件制作装置的注意事项：（采购和制作的注意事项）5.1 采购的注意事项：列出采购清单 采购前要明确到要采购多少的元器件和具体是什么型号，一些元器件可以多备几个比如电阻、电容、三极管等。具体清单如下： 4个1K电阻、1个1.8k电阻、1个2M电阻、1个100uF电容、1个10uF电容、2个33pF电容、4个50k可变电阻、3个三极

7、管、3个二极管、1个LED、1个数码管、1个89C52单片机、1个12MHz晶振、1个4.7K的排阻（9个脚）、4个6V的继电器1个NE555芯片、1个LM324N芯片、1个QM-N5气敏传感器。5.2 相关制作工艺5.2.1 PCB板制作工艺 PCB板制作过程：首先可以用软件在PCB版图上测量的版图的大小，然后可以在铜板上用铅笔轻轻画出再裁板，裁出来的板的铜面表面要用砂纸细细磨，使铜板表面没有手指印或者一些东西附着；然后打印PCB版图到转印纸上，将打磨好的铜板和纸贴合在一起用转印机转印，一般转印2次就可以了（注意转印机的温度在120度合适，由于实验室中的转印机有快速慢速两种选择，选用慢速的，

8、因为慢速的才有将纸和板紧紧压着慢慢转动）。转印好后检查铜板上的油墨印记是否有段点或不清晰处用油性笔补齐；将印好的铜板放到氯化铁溶液中不时的摇动盆子使铜板更快的腐蚀达到要求的状态；腐蚀好后用水清洗，再用砂纸在水中磨掉油墨的痕迹，后晾干，再用钻孔机钻孔，钻孔时要慢慢来保证钻正确。5.2.2 元器件装配工艺 对照PCB版图，把元器件按图装配到板上(器件的方向、型号和大小要确定清楚)，装一个焊一个以达到准确，全部装配完后还须重新检查对照确保准确。6 调试：6.1 模拟调试的方法通过PROTEUS等仿真软件进行相应的模拟调试。6.2 整机调试的方法由一位喝适量酒精的同学进行实验，即根据不同饮酒的程度而吹出的气体，观察是否是从轻到重地显示1、2、3等相应数字，调试即完成。7 总结与展望：7.1 总结通过本次实验，对NE555的定时和LM324N比较器的应用有一定的了解和掌握，本实验是通过NE555定时T1.1RC=1.1*2*106*100*10-6=220s=3分40秒后再开始使QM-N5工作，吹酒精时会使QM-N5的电阻值下降从而有电压的变化再通过LM324N的比较给予单片机信号来显示0、1、2、3来表示没有喝酒，微量，少量，大量。 这次实验中用到AltiumDesigner对电路PCB板的设计，对软件的掌握更加清晰；实验中还对于制作PCB