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信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 燃气泄露报警专 业: 应用电子技术班 级: 应电08-2学 号: 61姓 名:指导教师:二〇一〇年九月十日四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目录摘要 1第1章 绪论 2燃气泄露报警器的发展及现状 2火灾探测技术 2火灾探测器的发展趋势 2报警器的研究目的及意义 2第2章 方案设计 4第3章 单元电路的设计 5电源电路设计 5变压器 6整流电路 6整流电路的参数计算及二级管的选择 7电容滤波电路 8电容滤波电路的参数计算及滤波电容的选择 9稳压电路 9稳压电路原理图 10检测电路的设计 11传感器的应用与发展 11燃气传感器的介绍 11半导体气体传感器工作原理(HQ-2) 12半导体气敏元件的特性参数及主要技术指标 12检测电路 13报警电路的设计 13555时基电路的起源 13报警集成电路555的介绍 14555时基电路的组成及管脚用途 14555时基电路的工作原理 15555时基电路的无稳态工作模式 15第4章 整机电路及工作原理 17第5章 电路仿真 19第6章 实物制作与调试 22元器件的检测 22焊接的工艺要求 22电路安装 236.2制作与调试 23总结 25参考文献 26附录1 整机电路图 27附录2 元件明细表 28四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第第28页共28页摘要为了提高关于传感器的认识和了解,尤其是关于燃气传感器的深入研究以及其用法与用途,鉴于实用、广泛和典范的原则而设计了本电路。本设计利用模拟电子技术接合传感器技术而设计了这一燃气泄露监控系统。HQ-2命长。HQ-2燃气泄露报警器且具有一定的实用价值。关键词燃气泄露报警器;555时钟电路;传感器1燃气泄露报警器的发展及现状火灾探测技术火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾祸,关于人类生命财产和社过关于它的研究。转换为另外一种易于处理的物理量。火灾探测器的发展趋势MCU型化、智能化的方向发展迈出了更快的步子。报警器的研究目的及意义30%们注意得到的地方,也可能就隐藏在我们根本就注意不到的地方。在现代城市家庭里,许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故,使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处治不当、报警迟缓,是造成人员伤亡的重要因素。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因,还有预防火灾的发生。这就是我们研究燃气泄露报警器的目的。第2章 方案设计鉴于日常安全,结构简单,性能稳定,使用方便,设计了一款报警器,它可以准确的检测到燃气,并且且立刻报警,以免发生事故。接通电源后,当检测电路检测到空气中有易燃气体时报警电路实现报警,其组成框图如图2-1所示。图2-1结构框图电源电路:将220V、50H的交流电经降压、整流、滤波、稳压得到电路所需的5VZ直流电源。HQ-2引起压电晶体的声表面波频率发生漂移;气体浓度不同,膜层质量和导电率变化程度亦不同,即引起声表面波频率的变化也不同。HQ-2B报警声。从而使人们知道家中燃气泄露第一时间发现危险。第3章 单元电路的设计电源电路设计220V5V3-1、3-2图3-1直流电源的组成框图图3-2直流电源原理图发光二极管2用于电源指示。三端稳压器则用于稳定直流电压。电容C1和C2的作用是滤波。变压器变压器的工作原理:变压器利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。变压器是静止的电磁装置,可变幻电压、电流和阻抗,其主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。变压器有两个绕组,与电源相连的线圈,接受交流电能,称为一次绕组,与负载相连的线圈,送出交流电能,称为二次绕组。整流电路

图3-3变压器原理图桥式整流电路的工作原理可分析如下,在u2

的正半周,电流从变压器副边线圈的上端流出,只能经过二极管V

流向R,再由二极管V流回变压器,所以V、V正向1 L 3 1 3导通,V、V反偏截止;在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压,其电流通路2 4可用图3-4(a)中虚线箭头表示,在u2

的负半周,其极性与图示相反,电流从变压器V

RV

流回变压器,所以2 L 4V、V反偏截止,V、V正向导通,电流流过R

时产生的电压极性仍是上正下负,与1 3 2 4 L正半周时相同,其电流通路如图3-4(b)中虚线箭头所示。3-5RL

的电流IUL

波形都是单方向的全波脉动波形。桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压较小,管子所承受的最大反向电压较低,同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载,电源变压器得到了充分的利用,效率较高。图3-4桥式整流电路V2t0vot0VT1、3t0VV 2m、4t0V2m图3-5二极管桥式整流电路波形整流电路的参数计算及二级管的选择在桥式整流电路中无论是正半周还是负半周都有电流流过负载,所以电流平均值和电压平均值及如下:

UO(AV

=0.9U2

0.9UI错误!未找到引用源。 2L(AV) RLIL(AV)IF错误!未找到引用源。I,即I II=错误!未找到引用源。F错误!未找到引用源。 L(AV)在二极管截止时最大反向电压UM

等于的U2

最大值,即UU

错误!未指定书签。RM M 2电容滤波电路电容滤波电路简单,输出电压平均值高,适用于负载电流较小且其变化也较小的场所。电容滤波电路,滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。滤波原理uu时,二极管VV

管截止,电流一路流经负2 C 2 1 3 2 4RCuVVL C 2 1 3过负载电阻RL

放电,uC

按指数规律缓慢下降。图3-6电源电路图3-7单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形分析当u2

为负半周幅值变化到恰好大于uC

V和V2

因加正向电压变为导通状态,uC2

上升到u2

的峰值后又开始下降;下降到一定数值时V和V2 4

变为截止,CRL

放电,uC

按指数规律下降;放电到一定数值时V和V1 3

变为导通,反复上述进程。R、C关于充放电的影响:LrC,充电速度快;RC LCRL

愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且且其平均值愈大。电容滤波电路的参数计算及滤波电容的选择单向桥式整流电容滤波电路的输出电压如下U1.2UO(AV) 2在滤波电路中若负载电阻开路,滤波电容按下式选取RC(35)T/2L滤波电容数值一般在几十微法到几千微法,视负载电流大小而定,其耐压值应大于输出电压值,一般取1.5倍左右,且通常采用有极性的电解电容。稳压电路三端稳压集成电路LM7805:最大输出电流1A、输出电压5V引脚功能如表3-1。图3-8压器7805结构图及引脚图在路电阻(k在路电阻(kΩ)开路电阻(kΩ)引脚功能电压红笔测量黑笔测量红笔测量黑笔测量①输入8.6∞充电225③输出50.40.42.75.6②地00000集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成在各种电源电路中得到了普遍的应用。LM7805TO-220F1A。虽然是固定780512,3LM7805稳压电路原理图

图3-9稳压器7805实物图LM78055V3-103-10稳压电路原理图检测电路的设计传感器的应用与发展传感器简直渗透到一切的技术领域,如工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保传感器采用与否及采用数量的多少是衡量机器人是否具有只能得标志,现代智能机器人因为采用了大量性能更好的、功能更强的的传感器,才使得其具有自我诊断、自我填补、自我学习的能力,机器人经过传感器实现类似于人们的直觉作用。传感器传感器被称为机器人的“电五官当今信息时代,随着电子计算机技术的飞速发展,自动检测自动控制技术显露出非凡的能力,传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。没有传感器关于原始信息进行精确可靠的捕获和转换,就没有现代化的自动检测和自动控制系统;没有传感器就没有现代科学技术的迅速发展。198050,1990155个国家经济发展及现代化程度的重要标志。燃气传感器的介绍目前,气体传感器的发展趋势集中表现为:一是提高灵敏度和工作性能,降低功耗和成本,缩小尺寸,简化电路,与应用整机相接合,这也是气体传感器一直追求的FirstAlert公司推出了生物模拟型(光化反映型)COMEMSGeneralMonitors感器、湿度传感器、光敏传感器、气敏传感器等,气敏传感器。气体敏感元件,大多是以金属氧化物半导体为基础材料。依照半导体的物理性的不同,可分为电阻型和非电阻型。气敏传感器HQ-2实物及结构图如图3-11所示。图3-11气敏传感器结构图半导体气体传感器工作原理HQ-2型气敏元件是以金属氧化物SnO为主体材料的N型半导体其名元件,当元件2接触还原性气体时,其导电率随气体浓度的增加而迅速升高。通常器件工作在空气中,由于氧化作用,空气中的氧被半导体(N型半导体)材料的电子吸附负电荷,结果半导体材料的传导电子减少,电阻增加,使器件处于高阻状态。当气敏元件与被测气体接触时,会与吸附的氧发生反映,将束缚的电子释放出来,敏感膜表面电导增加,使元件电阻减少。半导体气敏元件的特性参数及主要技术指标气敏元件的电阻值Ra,Ra件,在温度相同的条件下,在不同地区进行测定,其固有电阻值也都将出现差别。气敏元件的灵敏度是表征气敏元件关于于被测气体的敏感程度的指标。63%Tr检测电路图3-11检测电路原理图C2HQ-2RP1报警电路的设计555555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙接合在同一硅片上的组合集成电人们将其戏称为伟大的小IC1972(Signetics)研制出TmerNE5551974555NF556。1978(IntelsilCMOS1CM556558由于采CMOS555/556555555555555双稳态和脉冲调制电路,用于交流信号源、电源变幻、脉冲调制等。555集成电路内R-S3-12图3-12555集成电路内部结构图下图为555集成电路的实物图。图3-13555集成电路的实物图55555583-12(a)看成如图3-14(b)6(TH2是下比较器的输入;3(Vo),01(IS),它是内部放电管的输出,有悬空和接地两种状态,也是由,1图3-14555集成电路引脚图及封装图555555R-S这个特殊的触发器有两个输入端:阈值端(TH)R,要求高电平,触发端(TRQ放电端(IS)QISISMR,控制电压端Vc,电源端V和地端GN。图3-15555电路等效R—S触发器555无稳态工作模式的基本电路如图3-16所示。1初次接通电源后,VccR1、R2Cucuc<Vcc,即高电32 1平触发端TH< Vcc,低电平触发端TR<Vcc,时,定时器置位,Q=1,Q =0,放电3 3管截止。随后u越充越高,当u2Vcc时,高电平触发端TH>

Vcc,低电平触发端c c 3 3 1TR>Vcc,定时器复位,Q=0,Q=1,放电管饱和导通,C

经VT放电,uc下3 2降。 TR<当u1Vcc TR<c 3 3 3器又置位,Q=1,Q=0,放电管截止,C停滞放电而重新充电。如此反复,形成振荡波。输出高电平时间tPH

0.7(R1

R )C2输出低电平时间tPL

0.7RC2振荡周期TtPH

t PL 1 2图3-16多谐振荡器电路及波形第4章 整机电路及工作原理经过电路设计,在Prptel99SE软件上可画出易燃气体报警电路的原理图如图4-1所示。电路工作原理如下:

图4-1整机电路原理图该报警器经过降压、整流、滤波与稳压电路、气敏传感元件和触发报警电路等组220VT9V,V1~V4C1LM7805HQ-2其适用于空气中有煤气,液化石油气等燃气成分的报警,其要求加热电压稳定,故采78053RP1(0.4V555当空气中有煤气,液化石油等燃气成分时,气敏器件的导电率增加,RP1输出电平增高,当燃气浓度达到规则值(如1%)0.4V,B电路主要技术指标:10V5V5VU2U变压器次级电压: 9V (4-1)U2U整流电压: 98.1V (4-2)UO滤波电压:

9VUOU

(4-3)振荡频率:

fR1

1.442R2

1.4428.661.5

22HZ

(4-4)第5章 电路仿真EWB(Multisim7仿真软件中进行仿真,本电路由电源、检测、报警电路三大部分组成,仿真原理图如5-1LE25-25-3图5-1燃气泄露报警器工作状态仿真原理图图5-2电源仿真原理图图5-3整流滤波仿真波形图图5-4报警器仿真原理图5555-45-5图5-4报警器仿真原理图图5-5报警电路仿真波形图第6章 实物制作与调试依照仿真图把一切元器件准备完毕后开始实物制作,制作流程分为元器件检测、安装、焊接。元器件的检测电容检测:将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指如果所测阻值很小或为零,说明电容漏电大或已击穿损坏,不能再使用。R×100R×1k个电极,测出一个结果后,关于调两表笔,再测出一个结果。两次测量的结果中,次测量出的阻值较大(为反向电阻),一次测量出的阻值较小(为正向电阻)。值较小的一次测量中,黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。焊接的工艺要求焊接温度(280~350)℃。具有合适的焊接时间(3秒中),三次,要求一次成形。焊点的基本要求。具有良好的导电性。焊点上的焊料要适当。具有良好的机械强度。焊点光泽、亮度、颜色有一定要求。要求:有特殊的光泽和良好颜色;在光泽和高度及颜色上不应有凹凸不平和明暗等鲜明的缺陷。焊点不应有拉尖、缺锡、锡珠应避免常见的焊点缺陷如:拉尖、桥连、虚焊、针孔、结晶松散等。电路安装为静态检测和动态检测。接。(有利于焊接如果烙铁头上有锡,则会使烙铁头上温度很快传递到焊接点上。是直接加在烙铁头上。3短。焊接完成后检察看是否有错焊、漏焊、线路的走线下、是否正确。注事事项:移开烙铁头的时间、方向和速度,决定着焊接点的焊接质量,正确的方法是先慢后快,烙铁头移开沿45°角方向移动,即时清理烙铁头。制作与调试经过前面的一系列工作之后,最后就是装配与调试,依照整机电路图,搭接实物电路,然后进行安装、焊接、调试。最后组装完成出如图6-1所示的实物电路。图6-1燃气泄露报警器实物图装配的进程如下:做好装机前的准备工作,囊括工具、仪器等。清理和检测元件的好坏。形,在进行焊接。焊接完之后剪掉元件较长的引脚。焊接的电路,观察有无错焊的元件。整机电路的调试其进程是:依照电路先静态,后动态,先局部,后整体的调试的基本原则进行。同时借助仪表进行测试点的检测,如果测得数据与电路的技术指标相符,确定无误后,再进行通电测试。若不能正常工作,则必需关于电路进一步检测,观察有无元器件错焊、漏焊等,有错焊立即纠正。调试知道整机能够正常工作为止。总结传感器在科学技术领域、工农业生产及日常生活发挥着越来越重要的作用。人类社会关于传感器提出越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术的突飞猛进则为其发展提供了坚强后盾。尽快使我的资料完整、精确、数量多,经过这次设计我掌握了一些筛选资料的方法。资料进一步收集与完备。经过这些方法使我收获不小。例如完成特定功能的燃气报警器的设计、调试等。这关于于提高我的素质和科学实验能力非常有益。这次毕业设计我遇到最大的问题就是在实物的制作上,当我在仿真软件上把我电路仿真出来时,一切的元器件我就照着仿真电路上买但是仿真和实物有差别所以把实在这进程中我也学到了很多,遇到困难我们要冷静的思考找出问题所在然后再来一个一个的解决。最后,在遣词造句上,虽然我关于全

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