課程研發(fā)設(shè)計(jì)便攜式酒精探測(cè)儀研發(fā)設(shè)計(jì)

1、便攜式酒精探測(cè)儀設(shè)計(jì)說明書矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。姓名：田明順學(xué)院：平職學(xué)院 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 班級(jí)：對(duì)口（二）班學(xué)號(hào)：20102003853目錄一、設(shè)計(jì)背景 3二、方案設(shè)計(jì) 32.1酒精探測(cè)儀設(shè)計(jì)的基本原理 32.2電路設(shè)計(jì)32.2.1 檢測(cè)電路4222 控制電路4223 比較電路42.3.4輸出電路5三、電路調(diào)試53.1 MQ-2氣敏傳感器電路調(diào)試 53.2 LM358電壓比較電路調(diào)試 63.3總體電路調(diào)試8四、總結(jié)9一、設(shè)計(jì)背景本酒精探測(cè)器是專門為警察設(shè)計(jì)的一款執(zhí)法的檢測(cè)工具，執(zhí) 勤民警可用其來對(duì)司機(jī)是否飲酒進(jìn)行檢測(cè)與相應(yīng)的處理，有效減 少交通事故的發(fā)生，避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的重大損失。氌譴

2、凈。設(shè)計(jì)的基于運(yùn)算放大系列的LM358勺酒精探測(cè)儀，以LM35僑口 MQ-酒精傳感器為核心，具有報(bào)警功能。根據(jù)是否有酒精的環(huán)境下， 檢測(cè)到酒精就會(huì)進(jìn)行報(bào)警，提示危害。該儀器硬件電路設(shè)計(jì)簡單、功 能完善、工作性能好，此外，還具有低功耗、低成本的特點(diǎn) 瀨濟(jì)溆塹籟。二、方案設(shè)計(jì)2.1酒精探測(cè)儀設(shè)計(jì)的基本原理在本設(shè)計(jì)中酒精探測(cè)儀的基本原理是根據(jù)MQ-2氣敏傳感器對(duì)酒精的敏感程度，未接觸到酒精時(shí)，其阻值較大，當(dāng)接觸到酒 精后，其電阻急劇變小，根據(jù)這一特性，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制電路， 通過電壓比較器，當(dāng)輸出為高電平是，LED亮，相當(dāng)于一個(gè)報(bào)警的作用。該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方框圖如圖1所示，設(shè)計(jì)的電路見附錄一，其中包括參考

3、電壓電路，檢測(cè)電路，電壓比較電路和輸出電路。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。2.2電路設(shè)計(jì)檢測(cè)電路檢測(cè)電路顧名思義就是檢測(cè)酒精的，電 路圖如圖2所示。該部分的主要部分就是通 過比較a點(diǎn)的電壓不一樣，原理是當(dāng)接通+5V 電源之后，在初始狀態(tài)時(shí)，A與B之間的電 阻很大，所以a點(diǎn)的電壓會(huì)大于2.5V，當(dāng)傳+ 5Vo感器感應(yīng)到酒精時(shí)，A與B之間的電阻會(huì)急劇變小，并且小于 10K的 變阻器，這個(gè)時(shí)候，a點(diǎn)的電壓會(huì)下降到2.5V以下。通過傳感器A、 B之間的電阻變化可以得到a點(diǎn)電壓的變化2.2.2 控制電路該部分電路的設(shè)計(jì)主要是為了得到一個(gè)穩(wěn) 定且大于零的參考電壓Ur，電路圖如圖3所示。 接通+5V的電壓，R仁R2

4、所以b點(diǎn)的電壓會(huì)等 于2.5V。這個(gè)電壓會(huì)比較恒定，可以作為參考 電壓 。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。圖3控制電路R2 WK2.2.3 比較電路該部分電路圖是通過LM358來實(shí)現(xiàn)的，電路圖如圖4所示。通 過比較UI與UR的電壓大小，決定輸出端為高電平還是低電平。 其傳 輸特性如圖5所示。即當(dāng)UKUR時(shí)，輸出端為高電平，當(dāng)UI>UR時(shí)， 輸出端為低電平 o廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。圖4電壓比較電路4圖5電壓比較器傳輸特性輸出電路該部分電路為報(bào)警電路，在圖 4電壓比較器的輸出端接上一個(gè) LED當(dāng)輸出為高電平，LED亮，即報(bào)警。當(dāng)輸出為低電平時(shí) LED不 亮，即為正常狀態(tài) o 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。二

5、、電路調(diào)試3.1 MQ-2氣敏傳感器電路調(diào)試酒精探測(cè)儀采用的傳感器是 MQ-2氣體傳感器。它的特點(diǎn)是不僅 探測(cè)范圍廣泛，并且靈敏度高，響應(yīng)快，恢復(fù)也快。優(yōu)異的穩(wěn)定性， 壽命也長。可應(yīng)用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜液化氣， 丙烷，丁烷，甲烷，酒精，氫氣煙霧等的探測(cè)。MQ-2氣體傳感器的引腳圖如圖6所示。其中A B用于信號(hào)取出, H則是接電源的正負(fù)極，用于提供加熱電源，該傳感器在使用前應(yīng)預(yù) 熱?；[叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。圖7傳感器調(diào)試電路圖6 MQ-2引腳圖A與B之間的電阻在常態(tài)下通常阻止很大，但是當(dāng)接觸到酒精之 后，A、B之間的電阻會(huì)急劇變小。這就是這種傳感器利用這一性質(zhì) 來檢測(cè)是否有酒精或

6、其他氣體 。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。根據(jù)這一特性，用萬用表測(cè)得MQ-氣敏傳感器在平時(shí)狀態(tài)下，其 A-B間阻值為20多千歐，適當(dāng)調(diào)整可變電阻R啲阻值，大約取值為9K 多，在通有5V電壓情況下，測(cè)得a點(diǎn)電壓UI的電壓大于2.5V。當(dāng)用酒 精靠近氣敏元件時(shí)，測(cè)得a點(diǎn)電壓小于2.5V，因此，該氣敏元件是好 的，傳感器調(diào)試電路也是成功的 。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。3.2 LM358電壓比較電路調(diào)試0UTH 1 -OUT2憫2忡LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、 內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電 壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作 條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它

7、的使用范圍包括傳感放大器、 直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 其引腳圖如圖8所示 。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。圖9比較電路是通過以LM358引腳3的電壓為參考電壓UR=2.5V LM358引腳2的電壓為比較電壓UI。在圖中可以看出引腳3的電壓大 于2.5V，所以引腳1輸出應(yīng)為低電平。其中R4可以模擬成初始狀態(tài) 的氣敏傳感器MQ-2相對(duì)與R3來說電阻較大，可以得出引腳3的電 壓大于2.5V 。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。根據(jù)MQ-2的性質(zhì)，當(dāng)接觸到酒精之后，其 A、B之間的電阻急劇 變小，由這一特性又可以模擬電路，如圖10所示。即引腳2的電壓還為2.5V作為參考電壓UR A、

8、B之間的電阻模擬 R4=2K R3=10K 這樣以來，引腳3的電阻UI小于2.5V，即UlvUR輸出端1輸出高 電平。同時(shí)，該部分電路調(diào)試連接了 LED因發(fā)光二極管具有單向?qū)?通的特性，當(dāng)其輸出為低電平的時(shí)候，二極管不亮，而當(dāng)輸出為高電 平時(shí)，二極管亮 。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。圖9 LM358模擬初始狀態(tài)電路圖10 LM358模擬酒精狀態(tài)電路模擬了初始狀態(tài)下，當(dāng)接通+5V電源后，測(cè)得引腳 3的電壓為 2.5V，依然作為參考電壓UR測(cè)得引腳2的電壓為3.9V左右，輸出 端引腳1的電壓為0.6V左右。這些數(shù)值都符合理論值，并且發(fā)現(xiàn)LED 不亮，證明這部分的電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該是沒有問題， 接著就模擬當(dāng)

9、接觸 到酒精之后LED的變化情況。但是情況出現(xiàn)了，不管我怎么調(diào)試， 發(fā)光二極管就是不亮。于是，我就耐心地一步一步調(diào)試檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不 管怎樣，LM358引腳1輸出的電壓始終為0V,由此得出該LM358元件 是壞的。換了一個(gè)后，奇跡出現(xiàn)了，當(dāng) MQ-2氣敏元件接觸到酒精時(shí)， 二極管亮了。然后測(cè)得引腳2的電壓符合理論值在2.5V左右引腳3 的電壓為0.9V左右，輸出端1輸出電壓為4V左右，這也符合實(shí)際理 論值 。 壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。由此得出，該LM358是好的，模擬酒精狀態(tài)電路的設(shè)計(jì)也是成功 的。3.3總體電路調(diào)試根據(jù)MQ-2的參數(shù)設(shè)定了參數(shù)RP的變化范圍為10K。電路圖如下:按照電路圖連接好電路

10、，在接入+5V電源后預(yù)熱1分鐘左右。先測(cè)得 LM358引腳3的的電壓Ur為2.52V，引腳2的電壓U為4.0V左右， 輸出端引腳1的電壓約等于0V。符合電壓比較器的傳輸特性，即UI>Ur 時(shí)，輸出端為低電平，既然輸出端為低電平，在這種情況下LED肯定是不會(huì)亮的，這個(gè)時(shí)候LED也的確沒有亮。既然是酒精探測(cè)儀，當(dāng)然 不能少了最終要的一環(huán)，也是關(guān)系到這個(gè)設(shè)計(jì)成功與否的一環(huán)。 這個(gè) 設(shè)計(jì)需要的是，當(dāng)MQ-2氣體傳感器接觸到酒精時(shí)，LED亮（即起報(bào) 警作用）。當(dāng)我拿著二鍋頭的瓶口接觸到 MQ-2氣敏傳感器時(shí)，令人欣 喜的是，LED亮了，此時(shí)測(cè)得引腳2的電壓符合理論值在2.5V左右 引腳3的電壓為1

11、V左右，輸出端1輸出電壓為3.5V左右。意味不可 言喻啊，設(shè)計(jì)算是成功了，當(dāng)然不排除可能出現(xiàn)的小誤差?？赡苁嵌?鍋頭開瓶后放置了太久的緣故吧，酒精濃度不是很高，需把氣敏元件 放在瓶口正上方才起效。一開始的時(shí)候不注意，導(dǎo)致傳感器碰到瓶口， 一些酒精粘在了傳感器上，理所當(dāng)然，當(dāng)撤去酒精瓶后，LED燈依然亮著。然后根據(jù)酒精揮發(fā)快，趕緊吹，一會(huì)就滅了，真是有驚無險(xiǎn)??！ 后來小心地這樣反復(fù)試了幾次，都是當(dāng)接觸到瓶口時(shí)，LED亮，當(dāng)拿開瓶子，LED熄滅。讓我不禁感嘆這 MQ-2的靈敏度的確是高，并且 響應(yīng)也快。蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。四、總結(jié)這次設(shè)計(jì)收獲頗豐，在實(shí)驗(yàn)室認(rèn)識(shí)了不少器件，大致知道一些的 用法，將所學(xué)的綜合起來運(yùn)用了一下，很好的檢測(cè)了所學(xué)知識(shí)，同時(shí) 也鍛煉了動(dòng)手能力 。 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。雖然這是一個(gè)很簡單的電路，但對(duì)于我來說也是一次考驗(yàn)。這 個(gè)設(shè)計(jì)功能不完善，是一個(gè)