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1、传感器实验报告传感器课程设计报告课程名称：传感器原理及工程应用设计题目：采用传感器设计燃气泄漏报警器院系：福建农林大学东方学院计算机系班级：08电信2班学生：赵原亮学号：081918100指导老师：王苏潭一题目采用传感器设计燃气泄漏报警器二摘要本设计通过运用气敏传感器，其种类繁多，性能各异。这里选用MQ-KC型传感器，它是一种新型的电阻型气敏型元件，可用于天然气、煤气、石油气等检漏报警。来检测燃气泄露。本文将介绍怎样运用它制作报警器。该报警器具有灵敏度高，长期稳定性好，寿命长，价格低，功耗小，可方便使用电池等特点。三关键词MQ-KC型传感器报警电路延时电路应用安装四引言随着社会的发展，城市燃气
2、越来越普遍。其中煤气与天然气居多，固然人工煤制气的成分虽各不一样，但都含有较多的一氧化碳，一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红蛋白的亲合力高200300倍，所以一氧化碳极易与血红蛋白结合，构成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息。对全身的组织细胞均有毒性作用，尤其对大脑皮质的影响最为严重。当人们意识到已发生一氧化碳中毒时，往往已为时已晚。由于支配人体运动的大脑皮质最先遭到麻木损害，使人无法实现有目的的自主运动。还有当室内燃气浓度超过爆炸下限时，遇火种打火机、电器开关、静电等则一定发生爆炸。所以煤气泄漏对人们的危害非常大。因而我们必须加强对这方面的检测与预警，把危害降至最底
3、。五正文MQ-KC型传感器原理：将该传感器接至规定负载，在加电的初始阶段，传感器的电导率呈现一个较高的值，约3min左右到达稳态值。若将其置于具有一定浓度的可燃气体中，其电导率将升高，在一定范围内，可燃气体浓度越高，传感器电导率也越高，假如将传感器与负载串联，负载即引起电压变化，读取这一变化电压，经比拟、放大即可实现报警与控制等功能MQ-KC型传感器额定电源电压为9V，要求连接一只负载电阻。信号取出与比拟电路假如用分立元件设计，元件数量多，成本高，且效果不好。为此，选用一片单电源9V供电，具有一定驱动能力的集成双运放来实现。1、电路原理及其功能图l中，R1是传感器要求的负载电阻，阻值为120，
4、Vcc为9V电源电压；A、B为LM358双运放，A为跟随器，起缓冲隔离作用，以便将R1上的电压VR1基本上全部施加到比拟器B的同相输入端。RW为报警灵敏度调整电位器。稳态时，调整RW使得加到比拟器反相输入端的电压V-略高于稳态时R1上的电压VR1这个电压越高，报警灵敏度就越低。加电并使传感器到达稳态后，MQ-KC为较稳定的固定阻值，当Vcc不变时，VR1基本为一固定值，保持不变。当有可燃性气体泄露时，传感器接触到可燃气，使其电导率上升，电阻下降，使VR1上升，当VR1高于V-时，比拟器输出一个大于7V的电压，进而使蜂鸣器HA发出滴、滴的报警声。若用该电压控制一个继电器，即可实现控制功能。为了提
5、高抗干扰能力，可分别在R1和B的V-端并联一只滤波电容。R1、R2和RW的取值不宜过小，以降低电源供电电流。其值可由式(1)估算，在估算时，RW可暂不考虑。如上公式：令V-=VR1，取R3=2k，已知Vcc=9V，即可求出R2。本装置R2=10k，RW=lOk。2初始报警电路图1所示的基本报警电路的缺乏：一开场加电时，传感器尚未到达稳态，其电阻值较小，VR1较大，导致蜂鸣器HA误报警。为了解决这一问题，采用一个数字信号控制的模拟开关，其控制信号采用简单的电容充电延时电路，原理图如图2所示。图1中比拟器B的输出V0加到模拟开关4066的输入端，开关的输出端接蜂鸣器HA。初始加电时，电容C上的电压
6、VC为0，4066不导通，无论V0值为多高，HA都不会报警。随着电容充电，VC不断升高，当到达4066的控制门限阈值时，4066才导通，即能进入报警状态。电容充电使其电压到达4066的控制门限阈值时间即为延时时间。电容C和电阻R的取值可根据延时要求确定。为可靠起见，取RC=12T，T为传感器初始稳定时间。本装置取R=lM，C=100F即能实现可靠的延时3整机硬件电路设计及调试将上述两个电路合起来即构成了整机电路，如图3所示。为了使V-稳定不变，R1、R2应采用精细金属膜电阻。装置开机预热3min后，用万用表测R1上的电压VR1，测得为17V。若要想让装置的报警浓度为x，有条件时，可将传感器置于
7、浓度为x的可燃气体中(可用气体成分分析仪监测)，lOs后再测R1上的电压得到VR1。调整RW，将V-调到略小于VR1。正常使用时，当可燃气体泄漏浓度到达标定浓度x时，装置就会报警，若增加了控制装置，可控制开启风扇或关闭阀门等。在没有条件时，调整RW，将V-调到略大于VE1，保证在正常空气环境不报警。再将装置于可燃气灶具旁，打开灶具开关，吹熄火焰，有少量可燃气体泄漏，装置应报警。若要提高报警浓度，可调RW加大V-，反之应减小v-。如下列图所示4电源设计本装置的电源供电总电流小于20mA，因而可使用9V的电池供电。样机选用沟通220V供电，使用一个7809三端稳压器稳压。二应用与安装主要用于对煤气
8、、天然气和液化石油气的泄漏及时作出报警。接通电源后，气感探头指示灯呈绿色闪烁，约90秒钟后长亮，表示已进入正常工作状态。当感应有燃气泄漏后，即发出嘀、嘀报警声，同时指示灯呈桔红色闪烁，主机无论处于何种状态都会现场警号报警，同时自动拨打预设电话报警。警情排除后自动恢复正常工作状态。若气感探头发生故障，气感探头即发出嘀-长鸣声，指示灯呈黄色长亮，故障排除后自动恢复正常工作状态。1报警器安装位置：距离气源半径1.米范围内，通风良好处：(1)液化气比空气重，安装在距地面约0.3米处。(2)天然气、城市煤气、一氧化碳等比空气轻，安装在距天花板约0.3米处。2不能安装报警器的位置：墙角、柜内等空气不易流通
9、的位置；易被油烟等直接熏着的位置。三工作经过源灯：绿灯，通电后亮起，报警时熄灭。报警灯：红灯，报警时亮起，停止报警时熄灭。2接通电源，绿灯亮起或闪烁3分钟后，报警器开场正常工作。3当所检测的气体到达报警点时，报警器开场报警，绿灯熄灭，报警灯亮起，蜂鸣器发出“、的报警声，当检测的气体的浓度下降到报警点下面时，报警器则停止报警。一氧化碳报警有延时功能4若增加了手动检测功能，当按动按键时，绿灯熄灭，报警灯亮起，蜂鸣器发出“、B、的报警声。5若增加了联排气扇功能，当报警器报警时，已连接的排气扇开场启动，自动排除有害气体。四报警时处理办法1、请立即打开门窗，关闭危害气源，不得开启或关闭任何电器开关。2、
10、立即向煤气管理部门报告，由专业人员进行检查处理。3、经专业人员处理后，应对报警器做通风处理。五主要技术参数：报警浓度煤气：0.1%0.5%天然气：0.1%1%液化石油气：0.1%0.5%工作电源：220VAC六心得体会通过这次试验设计，我学到了很多1我发现兴趣是激发能力的有效方法，刚开场时一点眉目都没有，后来发现这个跟生活中的很多东西有关，就觉得特别有趣。就渐渐上网查资料找相关内容，渐渐的了解其工作原理以及制作方法。2制作经过中会碰到很多困难，所以我们要通过不断学习来解决问题。在完成试验的经过中还需要很多人的帮助，所以我觉得有一个团对很重要。3试验难免有很多失败，我们要不急不躁，认真寻找原因，解决问题，这样才有可能成功。七参考文献1郁有文常健程继红，（传感器及工程应用）。西安电子科技大学2徐恕宏，（传感器原理及其设计基础）。北京：机械工业出版社，19893张建民，（传感器与检测技术）。北京：机械工业出版社，19994温学礼，黄建国等，（电子设计工程）【J】,2020.12