煤气泄漏报警控制器的设计

1、 电子技术课程设计报告课题： 煤气泄漏报警控制器 班级 电气3113 学号 1111221103 学生姓名 周志源 专业 电气工程及其自动化 系别 电子与电气工程学院 指导教师 电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院电子与电气工程学院2013年12月 班级：电气3113 姓名：周志源 学号：03 课题：煤气泄漏报警控制器 一、设计目的电子技术课程设计是电子与电气工程学院四个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：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

2、方法，提高基于模拟、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、设计总体要求1.电源+12v；2.主要单元电路和元器件参数计算、选择；3.画出总体电路图；4.安装自己设计的电路，按照自己设计的电路在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象；5.调试电路，能够实现声光报警；6.电路性能指标测试；7.根据现有实验条件，对设计的电路进

3、行设计，制作与调试并撰写设计报告；8.按要求撰写实验报告。三、总体设计 1、电路设计总框图 气敏传感器 开关电路 报警电路 图1 电路设计框图2、各框图功能说明及其电路的选择 （1）气体检测电路 气体检测电路主要用来检测空气中煤气的浓度是否符合要求，并把检测结果反映到开关电路中。气体检测电路主要利用气敏传感器MQ-2检测空气中的煤气浓度。（2）开关电路 开关电路根据前面的检测电路作出相应的打开或闭合，以控制报警电路。如果煤气浓度超过要求，则开关电路闭合，否则开关电路打开。开关电路利用三级管9013的开关作用（当三极管处于放大区或饱和区是开关导通，当三极管处于截止区时开关断开）和12V直流继电器

4、来实现。（3）报警电路 声光报警电路根据开关的闭合来发出报警声音，来提醒人们及时处理，防止危险发生。声光报警电路利用蜂鸣器、发光二极管构成。3、电路原理图及其工作原理（1）电路原理图图2电路原理图2）工作原理如上图所示，刚加入12v的直流电源电压时，气敏原件MQ-2刚开始工作不稳定，A,B两端的电阻不大，可能导致误报警。由100u 电容器和33k的电阻构成延时电路，防止了这种误报警的发生。气敏管正常工作后，无煤气时，A,B两端的电阻很大，从10k的电位器取出的电压很小，同相端3脚的电压小于反相端2脚的电压，6脚输出为低电平。三极管截止，继电器处于释放状态，报警电路不工作。如果有煤气泄漏，A,B

5、两端的电阻很小，从电位器取出的电压大于2脚的标准电压，6脚输出为高电平，三极管9013导通，继电器接通吸合，由蜂鸣器发出报警信号，发光二极管发光。直至气体检测的煤气浓度低于设定值时，继电器失电释放，报警器才会停止工作。四、单元电路设计1、气体检测电路（1）电路组成和工作原理气体检测电路由电阻、气敏管MQ-2、10k电位器、100u电容器构成，其他元件接法如图所示。电容器和33k电阻构成延时电路。以防止气敏元件在刚接通电源时A,B间电阻不稳定而导致误报警。当没有煤气时，A、B之间的电阻很大，有煤气时A,B之间的电阻很小从而从电位器引出的电压不同。（2）该电路元器件参数计算及其主要器件简介 1、参

6、数计算 MQ-2的加热电阻约为R=30，通过四个200电阻并联分压得到加热电压为5V； A741第二个引脚的电压经过33K和160K的电阻分压，得到电压约为2V； 2、主要元器件简介气敏传感器MQ-2 MQ-2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，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。特点：a) 用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等）b) 灵敏度高c) 响应速度快d) 输出信号大e) 寿命长，工作稳定可靠 技术指标： 加热电压（Vh） AC或DC 5±0.2V响应时间(trec)10S回路电压（Vc）最大DC 24V恢复时间

7、(trec)30S 负载电阴（Rl）2K元件功耗0.7W清洁空气中电阻 （Ra） 2000 K检测范围5010000ppm灵敏度（S=Ra/Rdg）4(在1000ppmC4H10中)使用寿命2年使用方法及注意事项:a) 元件开始通电工作时,没有接触可燃性气体,其电导率也急剧增加1分钟后达到稳定,这时方可正常使用,这段变化在设计电路时可采用延时处理解决b) 加热电压的改变会直接影响元件的性能,所以在规定的电压范围内使用为佳c) 元件在接触标定气体1000ppm C4H10后10秒以内负载电阻两端的电压可达到(Vdg- Va)差值的80%(即响应时间);脱离标定气体1000ppm C4 H1030

8、秒钟以内负载电阻两端的电压下降到(Vdg- Va)差值的80%(即恢复时间)符号说明:a) 检测气体中电阻- Rdg 检测气体中电压- Vdgb) Rdg 与Vdg的关系: Rdg=RL(VC/Vdg-1)c) 负载电阻可根据需要适当改动,不影响元件灵敏度使用条件:a) 温度-1535;相对湿度4575%RH;大气压力80106KPab) 环境温湿度的变化会给元件电阻带来小的影响,当元件在精密仪器上使用时,应进行温湿度补偿,最简便的方法是采用热敏电阻补偿之c) 避免腐蚀性气体及油污染,长期使用需防止灰尘堵塞防爆不锈钢网d) 元件六脚位置可与电子管七角管座匹配使用基本测试电路：VC输出信号RLV

9、RLVH. 图3测试电路2、开关电路（1）电路组成和工作原理电子开关电路主要由电阻160k、33k、10k，集成放大器A741,三极管9013，12v继电器组成。160k与33k提供标准电压2V。当没有煤气时，3脚电压低于2脚电压，6脚输出为低电平，9013截止，继电器断开。有煤气时，3脚电压大于2脚电压，6脚输出为高电平，9013导通，继电器吸合。（2）该电路元器件选择功能及其主要器件简介（1）选择功能集成运算放大器A741，用于电压比较器，当同相端大于反相端时，输出为高电压，当同相端小于反相端时，输出为低电压。 当没有煤气时，3脚电压低于2脚电压，6脚输出为低电平，9013截止，继电器断开

10、。有煤气时，3脚电压大于2脚电压，6脚输出为高电平，9013导通，继电器吸合。（2）主要器件简介A741集成运放A741有八个引脚，它的3引脚是同相输入端，输入信号Vi+，由3脚和公共端输入时，6引脚输出信号与输入信号同相位。2引脚是反相输入端，输入信号Vi-，由2脚和公共端输入时，6引脚输出信号与输入信号反相位。7脚接正电源（+12V），4脚接地，1、5引脚是为接调零电位器使用的，8引脚是空脚。 A741管脚图其主要参数如下：最大电源电压:±18V，最大差分电压(同相端与反相端之间的输入电压):30V，最大输入电压:15V，允许工作温度:070，允许功耗:111W，最大输出电压:比

11、电源电压略低。三极管9013 9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广。参数：集电极电流Ic：Max 500mA ， 工作温度：-55 to +150 ， 集电极-基极电压Vcbo：40V50V，功率0.625W ，放大倍数1001000 (放大倍数分段可选)12v继电器 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁继电器的工作原理电磁式继电器一

12、般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。3、声光报警控制电路声光报警控制电路由发光二极管，蜂鸣器，电阻组成。当

13、继电器闭合时，发光二极管发光，蜂鸣器发出警报。5、 安装调试（1）检查线路电路安装焊接完毕后，我们首先检查线路接线是否正确，用万用表一次检查电路是否存在虚焊、漏焊情况。（2）通电检测将焊接完电路的最终输入输出端分别接上12V电压，检查是否闻到异常气味，手摸元件是否发烫。如果出现异常，立即关掉电源，待故障排除后才可以重新通电。然后再测量各个单元电路，各元器件电压，以保证元器件能正常工作。看是否能达到预期效果。（3） 故障排除 若接通电源并通入煤气后，前后两个二极管都不工作，则说明A741的3引脚电压低于2引脚，应当调节10k电位器提高3脚的电位； 若接通电源并通入煤气后，后一个二极管和蜂鸣器不工

14、作，则说明12V继电器未工作，检查继电器线圈两端电压并查看常开引脚接线是否正确，继电器正常工作吸合时会发出声响； 若接通电源后产生报警现象并在几秒后正常工作，则说明延时电路未起作用，检查电容器是否正常工作。6、 设计总结在这次课程设计中，我学到很多之前从未接触过的知识，就连电烙铁的使用也是第一次（因为转本之前为非电气专业）。可是就在这短短两周的时间里，通过请教老师、同学和自我学习，我带领全组同学解决了在电路设计和调试过程中的所有问题，并拿出了成功的作品。尽管如此，我们设计的电路中也不免有些有待提高的地方，比如布线外观的整洁美观与否、焊点的牢固与否等等。另外，电路的调试也是此次设计的一大难点。电

15、路的调试需要借助万用表细心查验电路和每一个元器件，并针对检测结果分析问题从而解决问题，整个过程中要保持头脑清醒，将电路图的每一个细节记载脑中。本次课程设计锻炼了我的动手能力和逻辑能力，这也必将为以后的工作打下基础。在本次课程设计中，我们得到了很多同学的支持和帮助，尤其得到指导老师的细心讲解和教导，最后一并表示衷心的感谢！七、参考文献1秦曾煌主编：电工学（电子技术），高等教育出版社，20092刘修文主编：实用电子电路设计制作300例，中国电力出版社，2004八、附件元器件清单一览表名称数量（单位：个）200电阻5MQ-2气敏传感器110K电位器1100F电容1160K电阻133K电阻1A7411

16、12V继电器19013三极管110K电阻12K电阻1发光二极管2蜂鸣器1导线若干 论大学生写作能力 写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。” 对于大学生的写作能力应包含什么

17、，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因： （一）大学写作课开设结构不

18、合理。 就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的大学语文课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。 （二）对实用写作的普遍性不重视。 “大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母语中国语文，在大学反而被漠视，没有相关的课程的设置，没有系统的学习实践训练。这

19、其实是国人的一种偏见。应用写作有它自身的规律和方法。一个人学问很大，会写小说、诗歌、戏剧等，但如果不晓得应用文写作的特点和方法，他就写不好应用文。 （三）部分大学生学习态度不端正。 很多非中文专业的大学生对写作的学习和训练都只是集中在大学语文这一门课上，大部分学生只愿意被动地接受大学语文老师所讲授的文学经典故事，而对于需要学生动手动脑去写的作文，却是尽可能应付差事，这样势必不能让大学生的写作水平有所提高。 （四）教师的实践性教学不强。 学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，但在教学中有不少教师过多注重理论知识，实践性教学环节却往往被忽视。理论讲了一大堆，但是实践却几乎没有，训练也少得可怜。阅

20、读与写作都需要很强的实践操作，学习理论固然必不可少，但是阅读方法和写作技巧的掌握才是最重要的。 由于以上的原因，我们的大学生的写作水平着实令人堪忧，那么如何走出这一困境，笔者提出一些建议，希望能对大学生写作水平的提高有所帮助。 三、提高大学生应用写作能力的对策 （一）把应用写作课设置为大学生的必修课。 在中国的每一所大学，应用写作应该成为大学生的必修课。因为在这个被某些人形容为实用主义、功利主义甚嚣尘上的时代，也是个人生存竞争最激烈的时代，人们比任何时代都更需要学会写作实用性的文章，比如职场竞争中的求职信，生活中的财经文书、法律文书等，以提高个人的生存竞争能力。 （二）端正大学生的学习态度。 首先，要让大学生充分认识到实用写作课的重要性，这门课关乎到他人生的每一个方面，诸如就职，求爱，理财，人际交往等，是他终生都需要使用的一些基础性的知识，也是他必备的一项生存技能。其次，实用写作有它自身的规律和方法。它不是你想怎样写都行的，它有严格的格式性的要求，所以需要系统的研究学习。最后，实用写作课的实践性非常强，所以学生们不能只学不练，并且要克服手懒的坏习惯，勤学勤练，为今后的工作生活打好基础。 （三