可燃气体报警器的设计

毕业设计毕业设计PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目录摘要和关键词 0.引言 1可燃气体报警器的介绍11可燃气体报警器校准 11可燃气体报警器的系统选型2可燃气体检测器的选型 2声光报警及继电器的控制电路的选用 3.硬件设计333气体传感器（探头）33主控单元电路 45声光报警电路 5继电器控制电路57错误未定义书签。软件设计78试用结果 8应用与安装错误未定义书签。产品安装、应用及注意事项9结语 9参考文献 9致谢 10可燃气体报警器系统设计摘要监测报警系统已成为安全防范领域的热门研究课题。采用89c51单片机进行控制，能根据可燃气体检测浓度进行生光报警，并且控制相应设备进行工作，实现安全保护。关键词89c51单片机；探测报警器esignofCombustibleGasAlarmAbstractHowever,oncegasletoutwillnotmerelycausetheenvironmentalpollution,evenwillcausetheemergenceofpoisoning,exploing,eathbyaccient.So,etectingalarmingsystemforcombustiblegashasalreaybecomeahotresearchsubjectofthesafeprecautionfiel.Akinofcombustiblegasalarmwasesigne.Introuctionwasmaetotheworkingprincipleanitssoftwareanhar-wareesign.Thealarmtakegassensorsstableperformanceanparametersastheetector,aopting89c51tocarryoutcontrol,carryingoutauioanlightalarmingbaseontestecombustiblegasancontollingrelevantequipmenttowork,torealizesafetyprotectionKeywors89c51;etectingalarm毕业设计毕业设计PAGEPAGE100.引言需要。本设计的任务就是开发一种以性能、参数稳定的气体传感器为探测器并且采用89c51单片机进行控制的可燃气体探测报警器。当空气中有可燃气体在挥发且气体浓度达到或超过设定值时，探测器即产生与空气中被探测气体成线性关系的电压信号，该信号经过处理后传至控制器并且显示气体气体浓度值1.燃气体报警器的介绍燃气体报警器的分类按使用方法分类:壳体内，成为一体式仪器，小巧轻便，易携带，泵吸式采样，可随时检测。固定一体式可燃气体报交流供电，连续自动检测报警，大多为扩散式采样。固定分体式可燃气体报警器：传感器和信号变送电路组装在一个防爆壳体内，俗称探头，安装在现场。二次仪表也称控制器囊括数据处理，显示器，报警控制和电源，安装在控制扩散式采样，二次仪表显示报警。按传感器原理分类可燃气体检测采用该类型传感器。红外式可燃气体报警器(根据滤光技术而定)理，具有抗中毒性好，反映灵敏，关于大多数碳氢化合物都有反映。但结构复杂，成本高。因其反映十分灵敏，故目前广泛用于测量气体的微漏现象。大、温度填补、线性化，使其成为测量值。报警器校准直接校准CH480%，50%，10%左右的标准气体。相关于校准种气体校准但检测另一种气体的相关于校准法，即使用校准系数或校准曲线的方法。供，因此这一方法也有较大的局限。报警器的应用用于监测报警个人防护工作人员进人储藏危险物品密闭空间、进人危险场所的下水沟、电缆沟或设备内操作时，应携带便蒸汽蒸气[1]报警器的系统选型))GBl2358的有关规则。可燃气体检测器的选型((关于电化学按使用场所的环境温度选择检测器和控制器的温度适应范围。选择使用电化学式时，应注意环根据检测点的数量选择单路或多路检测报警器。根据现场工况，宜选用非接触式(磁棒式或遥控式)散口的畅通。吸人式采样系统等。一般采用扩散式检测器：因少量泄漏有可能引起严重后果的场所，(级()有毒气体释放源较集中的地点，宜采用单点或多点吸人式检测器。采用吸人式有毒气体检测器检测可燃性有毒气体时，宜选用气动吸入式采样系统。声光报警及继电器的控制电路的选用检测报警系统。(1)声光报警及继电器的控制电路应诀别具有以下基本功能：①声报警信号应能手动消除，再次有报警信号输入时仍能发出报警。②检测可燃气体的测量范围：0—100％可燃气体爆炸下限(LEL)。③检测误差：小于±10％。④可燃气体报警设定值——一级报警不大于25％LEL，二级报警不大于50％LEL；⑤报警误差：设定值偏差在4-25％以内。⑥响应时间：可燃气体——扩散式小于30s，吸入式小于20s；扩散式小于60s，吸入式小于30s。⑦电源电压发生气±10％变化时，指示报警精度不得降低。⑧指示报警器(报警控制器)应具有为消防设备或联锁保护用的开关量输出功能。号。⑩指示报警器或报警器发出报警后，即使环境内气体浓度发生变化，仍应继续报警，只有经确认并且采取措施后，才停滞报警。目前国产壁挂式报警控器有路，因此在1616以上宜采用柜式仪表盘安装，也可按用户要求来选型。报警系统宜独力于进程控制系统。若不设置独力的气体检测报警系统，检测信号引入CS统，则应设置可燃气体报警器专有的信号卡件，不与其他信号混合使用卡件。[2]。硬件设计系统的结构图1A/转换部分、单片机、数码管显示部分和声光报警部分组成[1]。检测电路把泄漏气体浓度的编号转变成电信号，根据气体浓度和电压信号之间的关于应关系，再关于该模拟信号进行分析处理，并且经过A/转换变为数字信号输入单片机，最后由单片机LERS—485总线与上位机进行（将实时数据发送给上位机用户[3]。A/转换器LE显示声光报警电单片机控制排风扇继电电源电磁阀图1 报警器系统框图可燃气体检测电路气体传感器（探头）MC－1124只感应电阻构产生微小的电压差信号，此信号与可燃气体浓度是成正比的，从而达到检测可燃气体浓度的目的。气体检测电路的设计2所示，由气敏传感器（探头和电阻Rw和电阻R2R3组成平衡电桥检测电路，电压信号诀别从电阻RwLM358的脚反相输入端和的情况下，在未检测到一定浓度的可燃气体时，气敏传感器的反映电阻不会发生任何反映和变化。这样从探头中点取出的电压信号也不会发生变化。当在输入端加上+5V电压时，经过3个二极管2-3-V （IN400每个二极管的压降约为0.7最后在探头两端的电压约为2.7~2.9此时运放反相端的电压为1.4V左右，同相端的电压也应为1.4V左右；未探测到可燃气体时，差动运算放大器反相端和同相端的输入信号电压差简直为零，那么此时运算放大器的输出端1，经过调节Rw使输出电压信号也接近于零。当气敏传感器探测到一定浓度的可燃气体泄露时，在传感器元件上催化剂使可燃气体进行无焰燃烧，产生热量使感应电阻阻值发生变化，打破电桥平衡，产生了微小的电压差信号，此时差动运算放大器同相端3（+）的电压V3+高于反相端2（–）的电位V，经差动运算放大器放大后输出的差模电压信号为3.5V左右，由公式可算出差动运算放大器输出端的电压值。可燃气体的浓度变化时所关于应输出电压的变气体浓↑——V3+↑——（V3+—V）↑——V0↑，由差动运算放大器的反相输入端和同相输入端输入信号诀别为 和 时输出电压[4]2-3-V 2- 3+V400V0

/14003400(V3

V )2

(1)VCCVCC123R21R5RwR1R13R72C12R8R3R64IN+ C2图2 气体检测电路原理图主控单元电路随着计算机技术的发展，单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低等特点而在许多领域如从而使这些领域的技术水平、自动化程度大大提高。正因如此国内外多家电子生产厂商把目光投向了单片机的生产，其中最为著名的当数INTEL公司生产的MCS-51系列单片机。能较好的单片机机型；二是要有较高的性价比。本实验的微处理器采用，主控单元电路如图3所示。A/转换芯片采用AC0809，AC0809的时钟信号CLK89C51的ALEAC0809端的正脉冲宽度大于250ns，满足AC0809ALE引脚信号的要求。检测到的气体浓度信号及电压信号经放大，滤波后送到AC0809的模拟量输入端当输入电压为5VAC0809输出数值为25（FF，因此单片机最大数值分辩率为0.0196，0.02V12位的A/转换器，但关于于报警器而言这种精度完全满足要求。根据所测的电压值基本要比标准值偏大AC0809+5VAC08091MΩ，能满足一般的电压测试需要，另外，经测试AC08092~5MHz[6]。声光报警及继电器控制电路声光报警电路声光报警电路如图4所示，工作指示灯为绿灯闪烁，其工作状态的控制由P1.1来完成。经过软件的设置，从P1.1输出一方波来控制三极管VT1的通断，从而控制工作指示灯的闪烁。当泄露气体的浓度达到某一值时，由软件将P1.3置1，此时三极管VT3导通，红色报警灯亮，同时蜂鸣器发出报警声。红色和蜂鸣器构成报警部分。在电路经过软件置位P1.2=1时，黄灯亮表明电路出现故障[7]。继电器控制电路5所示。该电路由继电器K1K2，排气扇，电磁阀等组成。当泄露气体浓度达到一定值时，经过软件将P1.4，P1.51，此时三极管VT4，VT5均导通，继电器K1，K2工作，其常开触电闭合，排气扇工作，进行换气，电磁阀电路接通，将气体管道关闭。当气体浓度下降到某P1.4，P1.5VT4，VT5K1，K2停止工作，常开触电断开。关闭排气扇和电磁阀电路，排气扇停滞工作，气体管道打开。指示灯：应采3m处清晰可见。电磁继电1m处的声压级计权）70B11585%额定工作电压条件下，音响器件应能发出声响。开关和按键：开关和按键应坚固、耐用并且清晰的标注其功能。探测器外壳应选用不燃烧材料和难燃烧材料（32。Rw wRRU

N N NI I IN N NI I I1 2 3 wR

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HM43 C图3 主控单元电路图1绿1绿2黄3红蜂鸣器VT1VT2VT3R1R2R3R4R5R6P1.1 P1.2 P1.3图4 声光报警电路排气扇排气扇电源电磁阀K1K212R1VT4VT5R2P1.4 P1.5图5继电器控制电路显示电路4LE[9]4.软件设计本系统的软件设计以C语言为基础，可以在执行的开始和进程中，根据气体爆炸下限的不同修改报警临界值，增大了使用的范围[10]。系统主程序流程图如图6所示。开始让气敏元件预热一段时间，时间可以根据气敏元件的不同进行调整延时用循环程序实现，同时在循环首位位置诀别使P1.11,0，可实现绿灯闪烁。在系统中设置一个按键用P3.2P1.3=（红灯亮同时蜂鸣器叫30S以内。使P1.11，使绿灯常亮，表示电源处于正常的供电状态。从A/转换器读取转换值与预先设定的电压值进行比较，根据事先建立好的浓度和电压关于应的关系：气体浓度不同时所关于应的电压值不同，查找出于浓度所关于应电压值时的报警点。根据不同的可燃气体的爆[11P1.3=（红灯亮、蜂鸣器叫，同时置位P1.4=（打开排气扇）和P1.5=（关闭电磁阀，并且显示气体浓度达真实90%30s以内。设定一个电压值，该电压值高于气体浓度所关于应的电压峰值，该数值大于或等于报警峰值时表示检测电路出现故障，这时置位P1.2=1（黄灯亮，蜂鸣器叫）表示电路出现故障。开始开始系统初始化Y键是否按下？N置P1.3=1，红灯亮，蜂鸣器叫，响应时间30s置P1.1电源工作正常置P1.3=0，红灯灭，蜂鸣器5min不响，处于正常监视状态读取A/转换器返回与设定值进行比Y该数≥报警状态？置P1.3=1，P1.4=1，P1.5=1处于报警状态，并且显示浓度NY该值≥峰值？置警器出现故障N图6 系统主程序流程图试用实验及结果试用结果将该装置置于厨房，开机预热3min开始报警，再将装置移离现场到，约30s后报警停滞。在正常空气的厨房中，将装置开机预热3min它将持续报警，将它置于窗外，它才能较快恢复并且停滞报警。经过实验得到该报警器具有下述功能：当检测区域的可燃浓度达到报警设定值时报警器应能发出声，光报警信号报警器在传感元件断路或短路是应发出报警信号，有鲜明区别的声，光故障信号报警器应关于声，光报警装置设置手动自检功能。产品安装、应用及注意事项直流电源；工作电流：100mA；温度：-10℃~50≥70B/m；报警浓度：15%LEL；恢复浓度：8%LEL；稳定安装位置：可燃气体报警器安装在距气源半径15m气比空气重，报警器须安装在高出地面、3─1、0m处；若用于检测天然气，煤气时，因天然气、煤气比空气轻，报警顺须安装在接近天花板3m在排气扇、门窗边和浴室水汽较大处。工作、测试及维持程序：接通电源，探测器时入自检状态，红色指示灯电亮一秒，同时蜂鸣器发出“滴”的一声，表示电路正常工作。然后探测器进入预热状态，发光二极管闪烁发光，约一分钟后绿色发光二极管常亮（若探测器长时间没有通电，预热时间约3分钟，电路进入稳定的工作状态。正常工作时，绿色发光二极管点亮，电路处于静止检测状态。报警器探测到可燃气体后，红色发光二人工检测方法：用打火机测试法（只放气体，不点燃，