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《电子技术》课程设计报告课题:煤气泄漏报警控制器班级：测控1141学号：1141203101学生姓名：周兆清专业：测控技术与仪器系别：自动化系指导教师:季仁东淮阴工学院电子信息工程学院2016年06月班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器2摘要随着城镇管道和罐装燃气的推广普及，由于使用不当和设备老化导致的燃气泄漏爆炸或中毒事故时有发生，因此安装燃气报警器已越来越受到重视。然而，目前燃气报警器的发展很不平衡，由PC机值守的大型集群监控系统虽技术先进但价格昂贵，须设专用机房和专人管理，使用范围局限于条件较好，物业管理水准较高的住宅区或单位。而一般的燃气报警器却大都存在一些缺陷，有的功能单一，可靠性差，传感器损坏不易发现，不能更换，有的产品利用燃气管道专用电磁阀控制气源，其安装需拆动原管路，须报请燃气公司派专人处理，十分麻烦，因此也难为广大用户所用。据此现状，我们研制了一种基于单片机技术的燃气泄漏报警与应急处理器。该系统不仅能及时准确地检测出燃气的泄漏，进行声光报警，还能实现自动应急处理（排风和关闭阀门切断气源）；传感器损坏能自查报警，用户可及时发现并能自行更换；阀门开闭装置设计独特，安装无需拆动原管路，使用十分方便，因此特别适合于无条件建立或加入集群监控系统的广大燃气用户使用。关键词：报警器传感器电位器采样一．设计目的电子技术课程设计是自动化学院和电子信息工程学院公共课程设计，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：1、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。2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，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。3、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。4、培养学生的创新能力。班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器3二．总体设计思想本设计采用MQ气敏传感器、模拟集成电路控制系统、蜂鸣器报警、继电器控制排气扇强制通风，用继电器保持故障信号。该方案主要由电源电路、气敏探测电路、信号放大器、报警器四部分组成。在本方案中，电源电路负责给整个电路提供+9V的直流稳压电源；气敏探测电路负责探测煤气浓度及将其转化为电信号，并将采集到的信号传给信号放大器；信号放大器主要负责将接收到的信号放大，并传给报警器装置电路；报警器主要负责当煤气浓度达到一定的危害程度时立即发出报警。其原理框图如图1所示。图1设计原理图三．设计电路及其原理图2煤气泄漏报警控制电路图如图2所示，刚加入+9V直流电源电压时，气敏管（MQ—5）工作不稳定，A,B两端的电阻不大，可能导致误报警。由于10uF电容器和33K的电阻构成延时电路，防止了这煤气检测电路延迟触发开关电路信号放大电路报警电路班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器4种误报警。气敏管正常工作后，无煤气时，A,B两端电阻很大，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脚的标准电压2.89V，1脚输出为低电平。三极管截止，续电器处于释放状态，报警电路不工作。如果有煤气泄露，A,B两端的电阻很小，从继电器取出的电压大于2脚的标准电压，1脚输出为高电平，三极管9013导通，续电器接通吸合，由LX9561芯片组成的报警电路发出报警信号，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，报警器停止工作。四．部分重要元器件的简介1.MQ-5可燃气体传感器元件描述：MQ-5可燃气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当气体传感器所处环境中存在可燃气体时，可燃气体传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-5可燃气体传感器对丁烷、丙烷、甲烷的灵敏度高，对甲烷和丙烷可较好的兼顾。这种气体传感器可检测多种可燃性气体，特别是天然气，是一款适合多种应用的低成本传感器。引脚介绍如图3所示。图3MQ-5引脚介绍图班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器5传感器特点：*在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度*对丁烷、丙烷、甲烷的灵敏度较高*长寿命、低成本*简单的驱动电路即可主要应用：*家庭用气体泄漏报警器*工业用可燃气体报警器*便携式气体检测器2.运放LM358LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。LM358引脚图及引脚功能:LM358封装有塑封8引线双列直插式和贴片式两种。引脚及其功能如图4所示。图4LM358引脚图班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器6LM358的特点:.内部频率补偿.低输入偏流.低输入失调电压和失调电流.共模输入电压范围宽，包括接地.差模输入电压范围宽，等于电源电压范围.直流电压增益高(约100dB).单位增益频带宽(约1MHz).电源电压范围宽：单电源(3—30V);.双电源(±1.5一±15V).低功耗电流，适合于电池供电.输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)3.9013三极管9013是一种NPN型小功率三极管。三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区。三极管的排列方式有PNP和NPN两种。s9013NPN三极管主要用途：放大电路。引脚介绍及其原理如图5所示。图59013三极管引脚图班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器74.继电器电磁型电流继电器是电流从线圈中穿过，电流过大时，就会使磁力加强吸合磁铁，触点动作。电磁型时间继电器有两种，气囊式和发条式。电磁铁吸合把气囊压扁，让空气快速从气囊中排出，再让气囊复位，调节气囊进气口使气囊慢慢复位，一段时间复位后顶动触点动作。发条式是通过电磁铁的吸合给发条动力，让发条慢慢释放动能，一段时间后发条复位顶动触点动作。电磁型中间继电器和接触器差不多，直接用磁铁带动触点动作。就是用低电压、小电流来控制大电器。功能脚如图6所示。图6继电器功能脚5.LX9561四声报警LX9561四声警报器对应的警报声接线如图7所示。班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器8图7LX9561四声警报器五．焊接和电路整体调试实践出真知，果然没错，通过我亲自动手制作，才发现理论和实践的区别，并不是说在纸上能设计出电路图看懂电路图就能把它做出来做正确的。我在焊接好元器件后，先是查了资料查询了部分重要元器件的引脚及其功能作用（这才是决定你能否正确焊接出整个电路的关键），在我了解了各重要元器件的引脚作用之后就开始连线，线路连接好后又检查线路和焊点有没有问题，在确认线路和焊点没问题之后就接上电源试调电路，接通电源后调节电位器直至第一个发光二极管正常发光。气敏管正常工作后，无煤气时，A,B两端电阻很大，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脚的标准电压2.89V，1脚输出为低电平。三极管截止，续电器处于释放状态，报警电路不工作。用打火机的气喷气敏管后，A,B两端的电阻很小，从继电器取出的电压大于2脚的标准电压，1脚输出为高电平，三极管9013导通，续电器接通吸合，发光二极管发光，由LX9561芯片组成的报警电路发出报警信号。在已经对各个单元模块调试好后的基础上来对整体电路的调试就显得比较简单了。在整体调试时主要工作就是对整个电路的协调工作进行调试，主要看是否能达到最初预想的设计效果。在调试过程中，首先还是先按照整体电路的原理框图画出其部分电路图，再进行调试。经过几次的调试，发现各个模块之间的链接还是存在一些小问题，但在调试过程中都即时的加以解决掉了，从而保证了整个电路的正常工作，同时也达到了最初设计的预期效果。班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器9六、系统的功能作用本次设计的煤气泄漏报警系统是用于当室内煤气发生泄漏并达到一定的危害程度时就立即发出报警，它具体有以下一些功能：1、可以自动检测煤气浓度并自动报警。2、可以自动产生空气负离子和臭氧。3、每过一段时间，使排放的过多的ＣＯ气体与臭氧Ｏ３化合成对人体无毒害的ＣＯ２。4、可以控制煤气的排放量，空气成分变化的间隔时间可以自动调节。七、设计总结及体会通过此次为期两周的课程设计使我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，同时也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专业课，使我得到很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，让我感触很深啊，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。煤气泄露报警装置课程设计虽然结束了，也留下了很多遗憾，因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙，并没有做到最好，但是，最起码我们没有放弃，它是我们的骄傲！相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐！快乐至上，享受过程，而不是结果！认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在课程设计上学到的最重要的东西，也是以后都将受益匪浅的！总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识，而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力，使我的综合能力有了一个很大的提高。班级：测控1141姓名:周兆清学号：01课题:煤气泄漏报警控制器10八、参考文献及资料来源【1】陈明义主编中南大学出版社电子技术课程设计实用教程2002【2】姚福安编著山东科学技术出版社电子电路设计与实践【3】华中工学院电子学教研室编康华光主编电子技术基础模拟部分北京高等教育出版社1988【4】刘春晖撰文实用电路分析北京电子报1995【5】周仲编国产集成电路应用500例北京电子工业出版社1992【6】互联网