可燃氣體報警器電路設計

1、信息職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書(論文) 設計(論文)題目: 燃氣泄露報警器 專 業(yè): 應用電子技術 班 級: 應電 08-2 學 號: 61 姓 名: 指導教師: 二一年九月十日 目錄 摘要 .1 第 1 章緒論 .2 1.1 燃氣泄露報警器的發(fā)展及現(xiàn)狀 .2 1.1.1 火災探測技術 .2 1.1.2 火災探測器的發(fā)展趨勢 .2 1.2 報警器的研究目的及意義 .2 第 2 章方案設計 .4 第 3 章單元電路的設計 .5 3.1 電源電路設計 .5 3.1.1 變壓器 .6 3.1.2 整流電路 .6 3.1.3 整流電路的參數(shù)計算及二級管的選擇 .7 3.1.4 電容濾波電路 .8 3

2、.1.5 電容濾波電路的參數(shù)計算及濾波電容的選擇 .9 3.1.6 穩(wěn)壓電路 .9 3.1.7 穩(wěn)壓電路原理圖 .10 3.2 檢測電路的設計 .11 3.2.1 傳感器的應用與發(fā)展 .11 3.2.2 燃氣傳感器的介紹 .11 3.2.3 半導體氣體傳感器工作原理（hq-2） .12 3.2.4 半導體氣敏元件的特性參數(shù)及主要技術指標 .12 3.2.5 檢測電路 .13 3.3 報警電路的設計 .13 3.3.1 555 時基電路的起源.13 3.3.2 報警集成電路 555 的介紹 .14 3.3.3 555 時基電路的組成及管腳用途.14 3.3.4 555 時基電路的工作原理.15

3、3.3.5 555 時基電路的無穩(wěn)態(tài)工作模式.15 第 4 章整機電路及工作原理 .17 第 5 章電路仿真 .19 第 6 章實物制作與調試 .22 6.1.1 元器件的檢測.22 6.1.2 焊接的工藝要求 .22 6.1.3 電路安裝 .23 6.2 制作與調試 .23 總 結 .25 參考文獻 .26 附錄 1整機電路圖.27 附錄 2 元件明細表.28 摘要 為了提高對傳感器的認識和了解，尤其是對燃氣傳感器的深入研究以及其用法與 用途，基于實用、廣泛和典型的原則而設計了本電路。本設計利用模擬電子技術結合 傳感器技術而設計了這一燃氣泄露監(jiān)控系統(tǒng)。 本設計以電阻式燃氣傳感器和模擬電子技術

4、為核心并與其他電子技術相結合，設 計出一種技術水平較好的燃氣泄露報警器。其中選用 hq-2 型氣敏燃氣傳感器實現(xiàn)燃氣 濃度的檢測，具有靈敏度高、響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽 命長。 以模擬電子技術和 hq-2 型半導體電阻式燃氣濃度傳感器為核心設計的燃氣泄露報 警器可實現(xiàn)聲光報警等功能，是一種結構簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉的燃 氣泄露報警器且具有一定的實用價值。 關鍵詞關鍵詞燃氣泄露報警器；555 時鐘電路；傳感器 第 1 章緒論 1.1 燃氣泄露報警器的發(fā)展及現(xiàn)狀 1.1.1 火災探測技術 火災作術為一種在時空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災害，對人類生命財產(chǎn)和社 會安

5、全構成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比皆是，所以人類一直也未停止 過對它的研究。 火災的發(fā)生和發(fā)展是一個非常復雜的非平穩(wěn)過程，它除了自身的物理化學變化以 外還會受到許多外界的千擾，火災一旦產(chǎn)生便以接觸式(物質流)和非接觸式能量流) 的形式向外釋放能量。接觸式形式包括可燃氣體、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接 觸式如聲音、輻射等。火災探測技術就是利用敏感元件將火災中出現(xiàn)的物理化學特征 轉換為另外一種易于處理的物理量。 1.1.2 火災探測器的發(fā)展趨勢 探測器朝新探測技術的發(fā)展進一步拓展了火災探測的應用領域，為一些傳統(tǒng)探測 器無法勝任的環(huán)境提供了有效的手段。相關技術的發(fā)展，如傅立葉近紅外光譜技

6、術弱 信號處理技術、低功耗 mcu 技術進一步促進了傳統(tǒng)探測技術的改進，使得傳統(tǒng)探測器 在技術和性能上有了顯著的提高?；馂闹鴺O早期探測、多傳感器復合探測和探測器小 型化、智能化的方向發(fā)展邁出了更快的步伐。 1.2 報警器的研究目的及意義 目的：隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災發(fā)生的頻率越來越高。家庭 火災一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時、滅火器材缺乏及在場人驚慌失措、逃生遲緩 等不利因素，最終導致重大生命財產(chǎn)損失。消防部門的統(tǒng)計顯示，在所有的火災比例 中，家庭火災已經(jīng)占到了全國火災的 30%左右。家庭起火的原因林林種種，可能在我 們注意得到的地方，也可能就隱藏在我們根本就注意不到的地方。

7、 在現(xiàn)代城市家庭里，許多人因不懂家庭安全常識引起火災事故，使好端端的幸福 家庭眼間毀于一旦,有的導致家破人亡,而且一旦發(fā)生居民家庭火災,處置不當、報警 遲緩,是造成人員傷亡的重要因素。所以說,人們應該積極了解家庭火災的主要起因， 還有預防火災的發(fā)生。這就是我們研究燃氣泄露報警器的目的。 意義：隨著科技的發(fā)展，越來越多的巨大的隱患由于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活 而產(chǎn)生。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報火災，防止和減少火災危害，保護人身和財產(chǎn)安全。防 止火災引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至危及生命安全。為了減少 這類事故的發(fā)生，就必須對燃氣進行現(xiàn)場實時檢測，采用先進可靠的安全檢測儀表， 嚴密監(jiān)測環(huán)境

8、中燃氣的濃度，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，才 能確保工業(yè)安全和家庭生活安全。因此，研究燃氣泄露的檢測方法與研制燃氣泄露報 警器就成為傳感器技術發(fā)展領域的一個重要課題。 第 2 章方案設計 基于日常安全，結構簡單，性能穩(wěn)定，使用方便，設計了一款報警器，它可以準 確的檢測到燃氣，并且立刻報警，以免發(fā)生事故。接通電源后，當檢測電路檢測到空 氣中有易燃氣體時報警電路實現(xiàn)報警，其組成框圖如圖 2-1 所示。 圖 2-1 結構框圖 電源電路：將 220v、50hz的交流電經(jīng)降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓得到電路所需的 5v 直流電源。 檢測電路：檢測電路是由氣敏傳感器 hq-2 構成，它利用氣體

9、在金屬氧化物半導體 表面的氧化和還原反應，及時檢測到可燃氣體。詳細檢測原理是聲表面波器件之波速 和頻率會隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表 面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學 作用或生物作用，或者是物理吸附） ，使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發(fā)生變化時， 引起壓電晶體的聲表面波頻率發(fā)生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度 亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。 報警電路：當氣敏元件 hq-2 接觸到空氣中燃氣時，輸出電信號推動揚聲器 b 發(fā)出 報警聲。從而使人們知道家中燃氣泄露第一時間發(fā)現(xiàn)危險。 第 3 章單元電

10、路的設計 3.1 電源電路設計 將 220v 交流電壓經(jīng)降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后得到 5v 的直流電壓，為檢測電路 和報警電路提供電源，其直流電源的組成框圖和原理圖如圖 3-1、3-2 所示。 圖 3-1 直流電源的組成框圖 1 2 3 4 d1 c 3c 4 +c 1 d2 r 0 vin 1 gnd2 +5v 3 lm 7805c t + c 2 220v 圖 3-2 直流電源原理圖 發(fā)光二極管 d2 用于電源指示。三端穩(wěn)壓器則用于穩(wěn)定直流電壓。電容 c1 和 c2 的 作用是濾波。 3.1.1 變壓器 變壓器的工作原理：變壓器利用電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電 能或傳輸信號的

11、一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?變壓器是靜止的電磁裝置，可變換電壓、電流和阻抗，其主要部件是一個鐵心和 套在鐵心上的兩個繞組。 變壓器有兩個繞組，與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組，與負載 相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組。 圖 3-3 變壓器原理圖 3.1.2 整流電路 橋式整流電路的工作原理可分析如下，在 u2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的 上端流出，只能經(jīng)過二極管 vd1流向 rl，再由二極管 vd3流回變壓器，所以 vd1、vd3正 向導通，vd2、vd4反偏截止；在負載上產(chǎn)生一個極性為上正下負的輸出電壓，其電流通 路可用圖 3-4（a）中虛線箭頭表示，

12、在 u2的負半周，其極性與圖示相反，電流從變壓 器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過二極管 vd2流向 rl，再由二極管 vd4流回變壓器，所 以 vd1、vd3反偏截止，vd2、vd4正向導通，電流流過 rl時產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負， 與正半周時相同，其電流通路如圖 3-4（b）中虛線箭頭所示。 根據(jù)上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖 3-5 所示，通過負載 rl的電流 il以及電壓 ul波形都是單方向的全波脈動波形。 橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓 較低，同時因電源變壓器在正、負半周內都有電流供給負載，電源變壓器得到了充分 的利用，效率較高。 圖

13、 3-4 橋式整流電路 0 v2 t 0 vo t 0 vt1、3 t v2m 0 vt2、4 t v2m 圖 3-5 二極管橋式整流電路波形 3.1.3 整流電路的參數(shù)計算及二級管的選擇 在橋式整流電路中無論是正半周還是負半周都有電流流過負載，所以電流平均值 和電壓平均值及如下： uo(av =0.9u2 il(av)= l r u29 . 0 在橋式整流電路中，四只二極管分兩次輪流導通，流經(jīng)每只二極管的電流為負載 電流 il(av)的一半選擇二極管時 if id，即 if id= il(av)= 在二極管截止時最大反向電壓 udm等于的 u2最大值，即 urmudm=u2error!err

14、or! nono bookmarkbookmark namename given.given. 3.1.4 電容濾波電路 電容濾波電路簡單，輸出電壓平均值高，適用于負載電流較小且其變化也較小的 場合。 電容濾波電路，濾波電容容量大，因此一般采用電解電容，在接線時要注意電解 電容的正、負極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。 濾波原理 當 u2為正半周 ucu2時，二極管 v1和 v3管導通，v2和 v4管截止，電流一路流經(jīng) 負載電阻 rl，另一路對電容 c 充電。當 ucu2，導致 v1和 v3管反向偏置而截止，電容 通過負載電阻 rl放電，uc按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。 圖

15、3-6 電源電路 圖 3-7 單相橋式整流電容濾波電路及穩(wěn)態(tài)時的波形 分析當 u2為負半周幅值變化到恰好大于 uc時，v2和 v4因加正向電壓變?yōu)閷顟B(tài)， u2再次對 c 充電，uc上升到 u2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時 v2和 v4變?yōu)榻?止，c 對 rl放電，uc按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時 v1和 v3變?yōu)閷ǎ貜蜕鲜?過程。 rl、c 對充放電的影響： 電容充電時間常數(shù)為 rdc，充電速度快；rlc 為放電時間常數(shù)，放電速度慢。電容 c 愈大，負載電阻 rl愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。 3.1.5 電容濾波電路的參數(shù)計算及濾波電容的選擇 單向橋式整流

16、電容濾波電路的輸出電壓如下 uo(av)1.2u2 在濾波電路中若負載電阻開路，濾波電容按下式選取 = rlc (3 5)t/2 濾波電容數(shù)值一般在幾十微法到幾千微法，視負載電流大小而定，其耐壓值應大 于輸出電壓值，一般取 1.5 倍左右，且通常采用有極性的電解電容。 3.1.6 穩(wěn)壓電路 三端穩(wěn)壓集成電路 lm7805：最大輸出電流 1a、輸出電壓 5v 引腳功能如表 3-1。 圖 3-8 壓器 7805 結構圖及引腳圖 表 3-1 lm7805 集成電路的引腳功能及數(shù)據(jù) 在路電阻（k）開路電阻（k） 引腳功能電壓紅筆測量黑筆測量紅筆測量黑筆測量 輸入8.6充電225 輸出50.40.42.

17、75.6 地00000 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成 穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點， 在各種電源電路中得到了普遍的應用。 lm7805 為三端正穩(wěn)壓器電路 to-220f 封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應用范 圍廣。內含過流、過熱和過載保護電路、帶散熱片時，輸出電流可達 1a。雖然是固定 穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。7805 集成穩(wěn)壓器為三端器件： 1 腳為輸入端，2 腳為接地端，3 腳為輸出端，使用十分方便。下圖為 lm7805 三端穩(wěn)壓 器的實物圖。 圖 3-9 穩(wěn)壓器 7805

18、 實物圖 3.1.7 穩(wěn)壓電路原理圖 經(jīng)過整流、濾波后的直流電壓加入三端穩(wěn)壓器 lm7805 后得到穩(wěn)定的 5v 直流電源。 電路如圖 3-10 所示。 3-10 穩(wěn)壓電路原理圖 3.2 檢測電路的設計 3.2.1 傳感器的應用與發(fā)展 傳感器幾乎滲透到所有的技術領域，如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探索、環(huán)境保 護、資源利用、醫(yī)學診斷、生物工程和文物保護等領域，并逐漸深入到人們的生活中， 傳感器采用與否及采用數(shù)量的多少是衡量機器人是否具有只能得標志，現(xiàn)代智能機器 人因為采用了大量性能更好的、功能更強的的傳感器，才使得其具有自我診斷、自我 補償、自我學習的能力，機器人通過傳感器實現(xiàn)類似于人們的直覺作用

19、。傳感器傳感 器被稱為機器人的“電五官” 。在民用工業(yè)生產(chǎn)中，傳感器也起著至關重要的作用，如 一座大型煉鋼廠就需要兩萬多臺傳感器和檢測儀表；大型的石油化工廠需要六千多臺 傳感器和檢測儀表；一部現(xiàn)代化汽車需要九十多個傳感器；日常生活中的電冰箱、洗 衣機、電飯煲、影像設備、電動自行車、空調器、照相機、電熱水器、報警器等家用 電器都安裝了傳感器。 當今信息時代，隨著電子計算機技術的飛速發(fā)展，自動檢測自動控制技術顯露出 非凡的能力，傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。沒有傳感器對原始信息 進行精確可靠的捕獲和轉換，就沒有現(xiàn)代化的自動檢測和自動控制系統(tǒng)；沒有傳感器 就沒有現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展。

20、自 1980 年以來，世界傳感器的產(chǎn)值增長率達 15%30%，1985 年世界傳感器市場的 年產(chǎn)值為 50 億，1990 年為 155 億。傳感器的發(fā)展勢如破竹，補課阻擋，它是衡量一個 國家經(jīng)濟發(fā)展及現(xiàn)代化程度的重要標志。 3.2.2 燃氣傳感器的介紹 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功 耗和成本，縮小尺寸，簡化電路，與應用整機相結合，這也是氣體傳感器一直追求的 目標。如美國firstalert公司推出了生物模擬型（光化反應型）低功耗 co 氣體傳感 器等。二是增強可靠性，實現(xiàn)元件和應用電路集成化，多功能化，發(fā)展 mems 技術，發(fā) 展現(xiàn)場適用的變送器和智能

21、型傳感器。如美國 generalmonitors 公司在傳感器中嵌入 微處理器，使氣體傳感器具有控制校準和監(jiān)視故障狀況功能，實現(xiàn)了智能化。氣體傳 感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展，常見傳感器的種類：壓力傳感器、溫度傳 感器、濕度傳感器、光敏傳感器、氣敏傳感器等，氣敏傳感器。氣體敏感元件，大多 是以金屬氧化物半導體為基礎材料。按照半導體的物理性的不同，可分為電阻型和非 電阻型。氣敏傳感器 hq-2 實物及結構圖如圖 3-11 所示。 圖 3-11 氣敏傳感器結構圖 3.2.3 半導體氣體傳感器工作原理（hq-2） hq-2 型氣敏元件是以金屬氧化物 sno2為主體材料的 n 型半導體其名元件

22、，當元件 接觸還原性氣體時，其導電率隨氣體濃度的增加而迅速升高。 通常器件工作在空氣中，由于氧化作用，空氣中的氧被半導體（n 型半導體）材料 的電子吸附負電荷，結果半導體材料的傳導電子減少，電阻增加，使器件處于高阻狀 態(tài)。當氣敏元件與被測氣體接觸時，會與吸附的氧發(fā)生反應，將束縛的電子釋放出來， 敏感膜表面電導增加，使元件電阻減小。 3.2.4 半導體氣敏元件的特性參數(shù)及主要技術指標 1.氣敏元件的電阻值 將電阻型氣敏元件在常溫下潔凈空氣中的電阻值，稱為氣敏元件(電阻型)的固有 電阻值，表示為 ra，測定固有電阻值 ra 時，要求必須在潔凈空氣環(huán)境中進行。由于經(jīng) 濟地理環(huán)境的差異，各地區(qū)空氣中含

23、有的氣體成分差別較大，即使對于同一氣敏元件， 在溫度相同的條件下，在不同地區(qū)進行測定，其固有電阻值也都將出現(xiàn)差別。 2.氣敏元件的靈敏度是表征氣敏元件對于被測氣體的敏感程度的指標。 3.氣敏元件的響應時間表示在工作溫度下，氣敏元件對被測氣體的響應速度。一 般從氣敏元件與一定濃度的被測氣體接觸時開始計時，直到氣敏元件的阻值達到在此 濃度下的穩(wěn)定電阻值的 63時為止，所需時間稱為氣敏元件在此濃度下的被測氣體中 的響應時間，通常用符號 tr 表示。 3.2.5 檢測電路 圖 3-11 檢測電路原理圖 檢測電路如上圖所示，其中 c2 起濾波作用，傳感器 hq-2 檢測空氣中易燃氣體的 信號，電位器 r

24、p1 調節(jié)傳感器的靈敏度。 3.3 報警電路的設計 3.3.1 555 時基電路的起源 555 時基電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結合在同一硅片上的組合集成電路。 它設計新穎，構思奇巧，用途廣泛，備受電子專業(yè)設計人員和電子愛好者的青睞，人 們將其戲稱為偉大的小 ic。1972 年，美國西格尼蒂克斯公司(signetics)研制出 tmer ne555 雙極型時基電路，設計原意是用來取代體積大,定時精度差的熱延遲繼電器等機 械式延遲器。但該器件投放市場后，人們發(fā)現(xiàn)這種電路的應用遠遠超出原設計的使用 范圍，用途之廣幾乎遍及電子應用的各個領域，需求量極大。美國各大公司相繼仿制 這種電路 1974

25、 年西格尼蒂克斯公司又在同一基片上將兩個雙極型 555 單元集成在一起， 取名為 nf556。1978 年美國英特錫爾公司(intelsil)研制成功 cmos 型時基電路 icm555 1cm556,后來又推出將四個時基電路集成在一個芯片上的四時基電路 558 由于采用 cmos 型工藝和高度集成，使時基電路的應用從民用擴展到火箭、導彈,衛(wèi)星,航天等高 科技領域。在這期間，日本、西歐等各大公司和廠家也競相仿制、生產(chǎn)。盡管世界各 大半導體或器件公司、廠家都在生產(chǎn)各自型號的 555556 時基電路，但其內部電路大 同小異，且都具有相同的引出功能端。 3.3.2 報警集成電路 555 的介紹 55

26、5 集成電路是作定時器，所以叫 555 時基電路。555 可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)態(tài)、 雙穩(wěn)態(tài)和脈沖調制電路，用于交流信號源、電源變換、脈沖調制等。555 集成電路內部 有幾十個元器件，有分壓器、比較器基本 r-s 觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，是模擬 電路和數(shù)字電路的混合體，如圖 3-12 所示。 圖 3-12 555 集成電路內部結構圖 下圖為 555 集成電路的實物圖。 圖 3-13 555 集成電路的實物圖 3.3.3 555 時基電路的組成及管腳用途 555 集成電路是 8 腳封裝，雙列直插型，如圖 3-12(a)所示，按輸入輸出的排列可 看成如圖 3-14(b)所示。其中 6 腳稱閾值

27、端(th)，是上比較器的輸入；2 腳稱觸發(fā)端 (tr)，是下比較器的輸入；3 腳是輸出端(vo)，它有 0 和 1 兩種狀態(tài)，由輸入端所加的 電平?jīng)Q定；7 腳是放電端(dis)，它是內部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也 是由輸入端的狀態(tài)決定；4 腳是復位端(mr)，加上低電平時可使輸出為低電平；5 腳是 控制電壓端(vc)可用它改變上下觸發(fā)電平值；8 腳是電源端，1 腳是地端。 圖 3-14 555 集成電路引腳圖及封裝圖 3.3.4 555 時基電路的工作原理 我們也可以把 555 電路等效成一個帶放電開關的 r-s 觸發(fā)器，如圖 3-13（a)所示， 這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端：閾

28、值端(th)可看成是置零端 r，要求高電平，觸發(fā)端 (tr)可看成是置位端 s，要求低電平，有一個輸出端 vo，vo 可等效成觸發(fā)器的 q 端， 放電端(dis)可看成是由內部放電開關控制的一個接點，由觸發(fā)器的 q 端控制：q=1 時 dis 端接地，q=0 時 dis 端懸空。另外還有復位端 mr，控制電壓端 vc，電源端 vdd和地 端 gnd。 圖 3-15 555 電路等效 rs 觸發(fā)器 3.3.5 555 時基電路的無穩(wěn)態(tài)工作模式 無穩(wěn)態(tài)工作模式的基本電路如圖 3-16 所示。 初次接通電源后，vcc 通過 r1、r2 對 c 充電，uc 上升。開始 ucvcc，即高電平 3 1 觸

29、發(fā)端 thvcc，低電平觸發(fā)端vcc，低電平觸發(fā)端 3 2 3 2 tr vcc，定時器復位，q=0，=1，放電管飽和導通，c 通過 r2經(jīng) vt 放電，uc 下降。 3 1 q 當 ucvcc 時，又回到高電平觸發(fā)端 thvcc，低電平觸發(fā)端vcc，定時 3 1 3 2 tr 3 1 器又置位，q=1，=0，放電管截止，c 停止放電而重新充電。如此反復，形成振蕩波。q 輸出高電平時間 c)rr(7 . 0t 21ph 輸出低電平時間 cr7 . 0t 2pl 振蕩周期 c)r2r(7 . 0ttt 21plph 圖 3-16 多諧振蕩器電路及波形 第 4 章整機電路及工作原理 經(jīng)過電路設計，

30、在 prptel 99 se 軟件上可畫出易燃氣體報警電路的原理圖如圖 4- 1 所示。 圖 4-1 整機電路原理圖 電路工作原理如下： 該報警器經(jīng)過降壓、整流、濾波與穩(wěn)壓電路、氣敏傳感元件和觸發(fā)報警電路等組 成。電源部分將 220v 市電經(jīng)變壓器 t 降至 9v，經(jīng) vd1vd4 橋氏整流并經(jīng) c1 濾波成直 流，三端穩(wěn)壓器 lm7805 供給燈絲加熱電壓。檢測電路采用半導體氣敏元件 hq-2 型， 其適用于空氣中有煤氣，液化石油氣等燃氣成分的報警，其要求加熱電壓穩(wěn)定，故采 用 7805 對燈絲電壓進行穩(wěn)壓，且要求開機預熱 3 分鐘。在在正常情況下，氣敏元件的 a-b 極間呈高阻態(tài)，rp1

31、輸出低電平（小于 0.4v） ，555 時基電路被強制復位，揚聲器 b 無聲。 當空氣中有煤氣，液化石油等燃氣成分時，氣敏器件的導電率增加，rp1 輸出電平 增高，當燃氣濃度達到規(guī)定值（如 1%）時，rp1 輸出電平大于 0.4v，時基電路強制復 位被解除，揚聲器 b 輸出響亮的斷續(xù)報警聲。當用戶聞訊后就可立即關閉氣門，并采 取開窗通風等必要的緊急措施。 電路主要技術指標： 氣敏傳感器需要 10v、5v 直流電壓，555 時基電路需要 5v 電壓。若采用單相橋式 整流電路，電源變壓器次級電壓 u2，并選擇整流二極管。 變壓器次級電壓： v （4-9 2 u 1） 整流電壓： v （4-1 .

32、899 . 0 o u 2） 濾波電壓： v （4- 8 . 1092 . 1 o u 3） 振蕩頻率： hz 22 5 . 166 . 8 2 1 . 26 44 . 1 2 44 . 1 521 crr f （4-4） 第 5 章電路仿真 為了電路安全和設計結果準確，對已設計的電路在 ewb（multisim7 綠色漢化版） 仿真軟件中進行仿真，本電路由電源、檢測、報警電路三大部分組成，仿真原理圖如 圖 5-1 所示。這是電路在工作時的仿真圖，圖中的 led2 亮說明電路進入工作狀態(tài)。電 源部分仿真如圖 5-2 和整流濾波仿真圖如圖 5-3 所示。 圖 5-1 燃氣泄露報警器工作狀態(tài)仿真原

33、理圖 圖 5-2 電源仿真原理圖 圖 5-3 整流濾波仿真波形圖 報警部分由 555 基時電路構成，本電路采用的是無穩(wěn)態(tài)工作模式，從而實現(xiàn)報警， 仿真原理圖如圖 5-4 所示，從仿真軟件中可以看出輸出波形如圖 5-5 所示符合要求。 圖 5-4 報警器仿真原理圖 圖 5-5 報警電路仿真波形圖 第 6 章實物制作與調試 按照仿真圖把所有元器件準備完畢后開始實物制作，制作流程分為元器件檢測、 安裝、焊接。 6 6.1.1 元器件的檢測 電阻檢測：將兩表筆(不分正負)分別與電阻的兩端引腳相接即可測出實際電阻值。 電容檢測：將萬用表紅表筆接負極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指 針即向右偏轉較

34、大偏度(對于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大)，接著逐漸向左回轉， 直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。 在測試中，若正向、反向均無充電的現(xiàn)象，即表針不動，則說明容量消失或內部斷路； 如果所測阻值很小或為零，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。 二極管的檢測：將萬用表置于 r100 檔或 r1k 檔，兩表筆分別接二極管的兩 個電極，測出一個結果后，對調兩表筆，再測出一個結果。兩次測量的結果中，有一 次測量出的阻值較大（為反向電阻），一次測量出的阻值較小（為正向電阻）。在阻 值較小的一次測量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負極。 6.1

35、.2 焊接的工藝要求 1.焊接條件。被焊件端子必須具備可焊性。被焊金屬表面保持清潔。具有適當?shù)?焊接溫度（280350）。具有合適的焊接時間（3 秒中），反復焊接次數(shù)不得超過三 次，要求一次成形。 2.焊點的基本要求。具有良好的導電性。 焊點上的焊料要適當。 具有良好的機 械強度。焊點光澤、亮度、顏色有一定要求。要求：有特殊的光澤和良好顏色；在光 澤和高度及顏色上不應有凹凸不平和明暗等明顯的缺陷。焊點不應有拉尖、缺錫、錫 珠等現(xiàn)象。焊點上不應有污物，要求干凈。焊接要求一次成形。焊盤不要翹曲、脫落。 3.應避免常見的焊點缺陷如：拉尖、橋連、虛焊、針孔、結晶松散等。 6.1.3 電路安裝 1.為了

36、提高電路的可靠性，首選應對元器件進行檢查。應注意變壓器的檢測應分 為靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測。 2.為了便于焊接，應將要焊接的元器件進行刮腳，焊盤應用砂紙砂光滑以便于焊 接。 3.插入元器件，將烙鐵頭放在被焊件的焊盤上，使焊點溫度升高（有利于焊接）。 如果烙鐵頭上有錫，則會使烙鐵頭上溫度很快傳遞到焊接點上。 4.用焊錫絲接觸到焊接處，熔化適量的焊料。焊錫絲應從烙鐵頭側面加入，而不 是直接加在烙鐵頭上。 5.從焊錫絲開始熔化數(shù) 3 秒后，先移開焊錫絲，再移開電烙鐵。 6.焊點冷卻后，用斜口鉗子將元器件的管腳剪掉，剪去管腳的長度應盡可能的要 短。 7.焊接完成后檢查看是否有錯焊、漏焊、線路的走線下、是否

37、正確。 注事事項：移開烙鐵頭的時間、方向和速度，決定著焊接點的焊接質量，正確的 方法是先慢后快，烙鐵頭移開沿 45角方向移動，及時清理烙鐵頭。 6.2 制作與調試 經(jīng)過前面的一系列工作之后，最后就是裝配與調試，按照整機電路圖，搭接實物 電路，然后進行安裝、焊接、調試。最后組裝完成出如圖 6-1 所示的實物電路。 圖 6-1 燃氣泄露報警器實物圖 裝配的過程如下： 1.做好裝機前的準備工作，包括工具、儀器等。 2.清理和檢測元件的好壞。 3.元件的焊接，按照先小后大，先輕后重，先里后外。個別元器件要進行引腳整 形，在進行焊接。 4.焊接完之后剪掉元件較長的引腳。 5.清洗與檢查，用工業(yè)酒精對殘留

38、有助焊劑的焊盤進行清洗，按照原理圖，對照 焊接的電路，觀察有無錯焊的元件。 整機電路的調試其過程是：按照電路先靜態(tài)，后動態(tài)，先局部，后整體的調試的 基本原則進行。同時借助儀表進行測試點的檢測，如果測得數(shù)據(jù)與電路的技術指標相 符，確定無誤后，再進行通電測試。若不能正常工作，則必須對電路進一步檢測，觀 察有無元器件錯焊、漏焊等，有錯焊立即糾正。調試知道整機能夠正常工作為止。 總 結 傳感器在科學技術領域、工農業(yè)生產(chǎn)及日常生活發(fā)揮著越來越重要的作用。人類 社會對傳感器提出越來越高的要求是傳感器技術發(fā)展的強大動力，而現(xiàn)代科學技術的 突飛猛進則為其發(fā)展提供了堅強后盾。 本次設計中在搜集資料的過程中，我去學校的圖書館，上網(wǎng)搜集等各種方式方法， 盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，通過這次設計我掌握了一些篩選資料的方法。 有些知識不懂,于是，我與同學、朋友交流，