可燃气体超标报警器eafh.docx

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1、苏州经贸贸职业技技术学院院毕业论文文课题题名称可燃气气体超标标报警器器设计届别20010届届 系别 机机电系 专 业微电子子班 级 微电007311学生姓名名于少游游 学 号0700109931334指导教师师 吴振磊磊20100-011目录摘要：11前言2第一章 prroteell 99sse以及及可燃气气体报警警器的介介绍31.1 prootelll 999SEE介绍312可可燃气体体报警器器的介绍绍3121 可燃燃气体报报警器的的分类33122可燃气气体报警警器的现现状和发发展41.23可燃气气体报警警器的校校准和注注意事项项4第二章可可燃气体体超标报报警器的的方案设设计52.1设设计思

2、路路52.2 单元电电路的功功能623原原理框图图6第三章设设计步骤骤73.1降降压整流流及稳压压电路773.1.1整流流电路773.2气气敏传感感器及比比较电路路93.2.1 QM-N5型型气敏元元件93.2.2 比较较器LMM3933103.3振振荡音响响电路1123.4电电路仿真真143.5印印制电路路板设计计15第四章总总结可燃燃气体超超标报警警器的组组成及工工作原理理164.1 电路路组成1164.2 工工作原理理164.3 可燃燃气体超超标报警警器总图图17总结177谢辞188参考文献献18摘要：家庭使用用液化气气、燃气气等可燃燃气体作作燃料的的越来越越多，但但是这些些气体有有害、

3、易易爆炸，隐隐患事故故多，如如气体泄泄漏时不不能及时时发现和和处理，会会给家庭庭及邻居居带来灾灾难性危危害。本本次设计计内容包包括可燃燃气体报报警电路路的结构构及其工工作原理理。此报报警电路路以气敏敏半导体体传感器器为主要要组成部部分，气气敏半导导体传感感器检测测到可燃燃气体时时通过电电导率的的改变来来控制多多谐振荡荡器及正正反馈振振荡器间间歇工作作，通过过报警电电路从而而达到报报警的目目的。这这种报警警器设计计简单，成成本低，适适用于一一般家庭庭。用pprottelll 999se进进行画图图，设计计，还可可以进行行电路的的仿真和和制版，这这样节省省时间，还还没什么么损耗，给给我们广广阔的想

4、想像空间间进行创创新。让让我们对对传感器器，比较较器，振振荡器等等有更深深的了解解。也许许这个设设计并没没有太大大的新意意，但对对我们今今后电路路学习和和设计将将大有裨裨益。关键词：可燃气体体；报警警；半导导体传感感器；超超标；比比较器；振荡器器。前言随着石油油化工行行业的发发展，易易燃、易易爆气体体的种类类和使用用范围都都随之增增加。这这些气体体在使用用过程中中一旦发发生泄漏漏，与空空气混合合后将会会引发火火灾。由由于气体体本身存存在的扩扩散性，发发生泄漏漏之后，在在外部风风力作用用下，可可燃气体体会沿地地表面迅迅速扩散散，扩大大危害区区域。一一旦发生生可燃气气体泄漏漏事故，及及时可靠靠地探

5、测测空气中中可燃气气体的含含量，及及时采取取有效措措施进行行补救，采采取正确确的处置置方法，减减少泄漏漏引发的的事故，是是避免造造成重大大财产和和人员伤伤亡的必必要条件件。由于于燃气泄泄漏所引引发的爆爆炸、中中毒和火火灾事故故也时有有发生，这这在某种种程度上上增加了了城市的的不安全全和不稳稳定因素素。为了了使燃气气更好地地造福于于民，造造福于社社会，减减少并杜杜绝各种种因燃气气泄漏而而引发的的爆炸及及火灾事事故，各各燃气使使用单位位及居民民用户选选择一种种适合的的燃气报报警器实实为必要要之举。本次设计计的题目目是家用用可燃气气体超标标报警器器，主要要应用于于家庭中中。本设设计应用用的主要要器件

6、是是气敏半半导体传传感器，该该传感器器的灵敏敏度高，因因此可以以检测可可燃气体体的微量量泄漏。该报警器器是由电电源电路路、传感感器电路路、压控控振荡器器电路及及报警电电路等组组成。传传感器通通过电导导率及电电阻值的的改变，影影响电路路输出的的电平高高低，输输出的电电平控制制多谐振振荡器的的工作，随随多谐振振荡器的的工作，正正反馈振振荡器同同时间歇歇工作，发发出报警警声，发发光二极极管闪烁烁，达到到报警的的目的。Prottel999SEE是Prroteel公司司近100年来致致力于WWinddowss平台开开发的最最新结晶晶，能实实现从电电学概念念设计到到输出物物理生产产数据，以以及这之之间的所

7、所有分析析、验证证和设计计数据管管理。因因而今天天的Prroteel最新新产品已已不是单单纯的PPCB（印印制电路路板）设设计工具具，而是是一个系系统工具具，覆盖盖了以PPCB为为核心的的整个物物理设计计。 最最新版本本的Prroteel软件件可以毫毫无障碍碍地读OOrcaad、PPadss、Acccell(PCCAD)等知名名EDAA公司设设计文件件，以便便用户顺顺利过渡渡到新的的EDAA平台。随着计算算机技术术的飞速速发展，集集成电路路被广泛泛应用，电电路越来来越复杂杂，集成成度越来来越高，加加之新型型元件层层出不穷穷，使得得越来越越多的工工作已经经无法用用手工来来完成，因因此计算算机辅助

8、助电路板板设计已已经成为为电路板板设计制制作的必必然趋势势。第一章 prroteell 99sse以及及可燃气气体报警警器的介介绍1.1 prootelll 999SEE介绍Prottel999 SSE共分分5个模模块，分分别是原原理图设设计、PPCB设设计（包包含信号号完整性性分析）、自自动布线线器、原原理图混混合信号号仿真、PPLD设设计。 以下介介绍一些些Prootell99SSE的部部分最新新功能：1可生成成30多多种格式式的电气气连接网网络表；2强大的的全局编编辑功能能；3在原理理图中选选择一级级器件，PPCB中中同样的的器件也也将被选选中；同同时运行行原理图图和PCCB，在在打开的

9、的原理图图和PCCB图间间允许双双向交叉叉查找元元器件、引引脚、网网络;既可以以进行正正向注释释元器件件标号（由由原理图图到PCCB），也也可以进进行反向向注释（由由PCBB到原理理图），以以保持电电气原理理图和PPCB在在设计上上的一致致性满足足国际化化设计要要求（包包括国标标标题栏栏输出，GGB47728国国标库）； * 方便易易用的数数模混合合仿真（兼兼容SPPICEE 3ff5）；支持用CCUPLL语言和和原理图图设计PPLD，生生成标准准的JEED下载载文件； * PCBB可设计计32个个信号层层，166个电源源-地层层和166个机加加工层；强大的“规规则驱动动”设计计环境，符符合在

10、线线的和批批处理的的设计规规则检查查；智能能覆铜功功能，覆覆铀可以以自动重重铺;提供大大量的工工业化标标准电路路板做为为设计模模版； 放置汉汉字功能能；可以以输入和和输出DDXF、DDWG格格式文件件，实现现和AuutoCCAD等等软件的的数据交交换;智能封封装导航航（对于于建立复复杂的PPGA、BBGA封封装很有有用）； 方便便的打印印预览功功能，不不用修改改PCBB文件就就可以直直接控制制打印结结果； 独特特的3DD显示可可以在制制板之前前看到装装配事物物的效果果； 强大的的CAMM处理使使您轻松松实现输输出光绘绘文件、材材料清单单、钻孔孔文件、贴贴片机文文件、测测试点报报告等； 经经过充

11、分分验证的的传输线线特性和和仿真精精确计算算的算法法，信号号完整性性分析直直接从PPCB启启动； 反射射和串扰扰仿真的的波形显显示结果果与便利利的测量量工具相相结合； 专家家导航帮帮您解决决信号完完整性问问题。12可可燃气体体报警器器的介绍绍121 可可燃气体体报警器器的分类类按照使用用环境可可以分为为工业用用气体报报警器和和家用燃燃气报警警器，按按自身形形态可分分为固定定式可燃燃气体报报警器和和便携式式可燃气气体报警警器。可可燃气体体报警器器，主要要用于检检测空气气中的可可燃气体体，常见见的如氢氢气（HH2）、甲甲烷（CCH4）、乙乙烷（CC2H66）、丙丙烷（CC3H88）、丁丁烷（CC4

12、H110）、乙乙烯（CC2H44）、丙丙烯（CC3H66）、丁丁烯（CC4H88）、乙乙炔（CC2H22）、丙丙炔（CC3H44）、丁丁炔（CC4H66）、磷磷化氢等等。可燃气体体报警器器就是气气体泄露露检测报报警仪器器。当工工业环境境中可燃燃或有毒毒气体泄泄露时，当当气体报报警器检检测到气气体浓度度达到爆爆炸或中中毒报警警器设置置的临界界点时，可可燃气体体报警器器就会发发出报警警信号，以以提醒工工作采取取安全措措施，并并驱动排排风、切切断、喷喷淋系统统，防止止发生爆爆炸、火火灾、中中毒事故故，从而而保障安安全生产产。122可燃燃气体报报警器的的现状和和发展近年来，全全国燃气气行业发发展迅猛猛

13、，液化化气、天天然气、煤煤制气等等城市燃燃气作为为清洁能能源已在在工商业业和城镇镇居民用用户中得得到广泛泛应用，特特别是随随着“西西气东输输”工程程的快速速进展，燃燃气行业业发展潜潜力巨大大。城市市燃气的的普及与与应用无无疑对改改善城市市的环境境质量和和提高居居民的生生活质量量发挥了了巨大的的作用。但但是随着着燃气的的广泛应应用，由由于燃气气泄漏所所引发的的爆炸、中中毒和火火灾事故故也时有有发生，这这在某种种程度上上增加了了城市的的不安全全和不稳稳定因素素。为了了使燃气气更好地地造福于于民，造造福于社社会，减减少并杜杜绝各种种因燃气气泄漏而而引发的的爆炸及及火灾事事故，各各燃气使使用单位位及居

14、民民用户选选择一种种适合的的燃气报报警器实实为必要要之举。1.23可燃燃气体报报警器的的校准和和注意事事项1可燃燃气体报报警器安安装的注注意事项项 （1）报报警器的的周围不不能有对对仪表工工作有影影响的强强电磁场场（如大大功率电电机、变变压器）。 （2）报报警器是是安全仪仪表,有有声、光光显示功功能,应应安装在在工作人人员易看看到和易易听到的的地方,以便及及时消除除隐患。（3）报报警器的的安装高高度一般般应在11601700cm,以便于于维修人人员进行行日常维维护。 （4）报报警器探探头主要要是接触触燃烧气气体传感感器的检检测元件件,由铂铂丝线圈圈上包氧氧化铝和和黏合剂剂组成球球状,其其外表面

15、面附有铂铂、钯等等稀有金金属。因因此,在在安装时时一定要要小心,避免摔摔坏探头头。 （5）被被测气体体的密度度不同,室内探探头的安安装位置置也应不不同。被被测气体体密度小小于空气气密度时时,探头头应安装装在距屋屋顶300cm外外,方向向向下；反之,探头应应安装在在距地面面30ccm处,方向向向上。 （6）露露天探头头的安装装可根据据被测气气体的密密度而选选择安装装高度,特别注注意的一一点是探探头应安安装在下下风侧。 （7）报报警回路路的连接接电缆要要加保护护套管,在探头头的接线线处最好好加金属属软管,并注意意要与工工厂的防防爆等级级一致。（8）安安装调试试后,一一定要装装透气防防水罩,以免雨雨

16、水进入入损坏探探头。 2可燃燃气体报报警器校校验的注注意事项项 （1）原原则上要要采用经经计量认认证与被被检测气气体相匹匹配的标标准样气气。相同同的被测测介质所所选的标标准样气气不同,报警点点也不同同。（2）校校验前,探头的的周围环环境应无无可燃气气体。如如果有可可燃气体体,要先先拆下防防雨罩,充入一一定量的的洁净空空气后,再连续续通入样样气,以以保证校校验的准准确性。 （3）当当被测气气体为烃烃类混合合物时,异丁烷烷为首选选样气,其次为为丙烷。（4）对对于非烃烃类混合合物或爆爆炸下限限浓度的的气体燃燃烧时产产生的热热量相差差较多的的烃类混混合物,不得已已时,可可使用丁丁烷、异异丁烷、丙丙烷等

17、既既易得又又稳定的的单组分分燃料作作为样气气。此时时必须依依据一定定的检测测信号换换算关系系调整报报警器的的量程。 3可燃燃气体报报警器使使用和维维护方法法 可燃气体体报警器器的种类类和型号号较多,但是基基本电路路原理是是相同的的,因此此其使用用和维护护的方法法也较相相似。现现将使用用和维护护的方法法介绍如如下： （1）检检测元件件与补偿偿元件的的使用寿寿命通常常为35年。在在使用条条件合理理和维护护得当的的条件下下,可延延长其使使用寿命命。（2）对对于有试试验按钮钮的报警警器,每每周应按按动一次次试验按按钮,检检查报警警系统是是否正常常。每22个月应应检查标标定一次次报警器器的零点点和量程程

18、。（3）应应经常检检查检测测器有无无意外进进水。检检测器透透气罩在在仪表检检测时,应取下下清洗,防止堵堵塞。 （4）检检测器为为隔爆型型防爆设设备,不不得在超超出规定定的范围围使用。检检测器不不得在含含硫的场场合使用用。检测测器应尽尽量在可可燃气体体浓度低低于爆炸炸下限的的条件下下使用,否则,有可能能烧坏元元件。 （5）热热线型半半导体式式检测器器不得在在缺氧的的条件下下使用。不不要用大大量的可可燃气直直冲探头头。第二章 可燃气气体超标标报警器器的方案案设计2.1设设计思路路说到可燃燃气体气气体报警警器，自自然容易易想到气气体传感感器，目目前按照照气敏特特性来分分，主要要分为：半导体体型、电电

19、化学型型、固体体电解质质型、接接触燃烧烧型、光光化学型型等气体体传感器器。半导导体气体体传感器器已经成成为当今今应用最最普遍、最最实用的的一类气气体传感感器。它它具有成成本低廉廉、制造造简单、灵灵敏度高高、响应应速度快快、寿命命长、对对湿度敏敏感低和和电路简简单等优优点。半半导体传传感器因因其简单单低价已已经得到到广泛应应用，但但是又因因为它的的选择性性差和稳稳定性不不理想目目前还只只是在民民用级别别使用。而而电化学学传感器器因其良良好的选选择性和和高灵敏敏度被广广泛应用用在几乎乎所有工工业场合合。这次次做的是是家用可可燃气体体超标报报警器，所所以选用用较常见见的QMM-N系系列的传传感器。根

20、据这种种传感器器的原理理（元件件接触还还原性气气体时，其其电导率率随气体体浓度的的增加而而迅速升升高，相相应的分分压也会会改变。）想想到用比比较电路路来连接接传感器器便变得得无可厚厚非了，比比较器输输出的高高低电平平所产生生的电路路效应由由一个振振荡音响响电路来来体现，这这就有了了后面的的由5555组成成的振荡荡器，而而电路所所需要的的工作电电压由变变压稳压压电路来来实现。为了使电电路更直直接的展展现其功功能，可可以安装装一个LLED灯灯和一个个扬声器器构成的的音响电电路，还还可根据据使用场场地的问问题来确确定是否否需要安安装功率率放大电电路来使使扬声器器发挥更更大的声声音效果果.这样样一个可

21、可燃气体体超标报报警电路路就大致致设计出出来了。2.2 单元电电路的功功能（1）降降压整流流：将2220V交交流电降降压输出出电压较较低的交交流电，再再转换成成单向脉脉动性直直流电。（2）稳稳压电路路： 将将输出的的直流电电通过稳稳压器得得到相应应的稳定定电压。（3）气气敏传感感器： 采用QQM-NN5这种种N型半半导体气气敏元件件，当元元件接触触还原性性气体时时，其电电导率随随气体浓浓度的增增加而迅迅速升高高。根据据这一特特性来感感测可燃燃气体的的浓度。（4）比比较器： 采用用主要由由LM3393构构成的双双电压比比较器，配配合QMM-N55使用，输输出相应应的高低低电平。（5）振振荡器：

22、主主要由5555构构成的振振荡器，要要得到11KHZZ左右的的振荡频频率，来来驱动音音响电路路。23原原理框图图图2.11 电路原原理框图图第三章 设计计步骤3.1降降压整流流及稳压压电路3.1.1整流流电路整流电路路的作用用是将交交流降压压电路输输出的电电压较低低的交流流电转换换成单向向脉动性性直流电电，这就就是交流流电的整整流过程程，整流流电路主主要由整整流二极极管组成成。经过过整流电电路之后后的电压压已经不不是交流流电压，而而是一种种含有直直流电压压和交流电电压的混合电电压，习习惯上称称单向脉脉动性直直流电压压。桥式整流流电路是是使用最最多的一一种整流流电路。这这种电路路，只要要增加两两

23、只二极极管口连连接成“桥”式结构构，便具具有全波波整流电电路的优优点，而而同时在在一定程程度上克克服了它它的缺点点。图3.11桥式整流流电路桥式整流流电路的的工作原原理如下下：变压压器 桥桥式整流流顺时针针工作（正半周）时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz 、D3通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压，为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。 如此重复复下去，结结

24、果在RRfz ，上便便得到全全波整流流电压。其其波形图图和全波波整流波波形图是是一样的的。从图图3.11中还不不难看出出，桥式式电路中中每只二二极管承承受的反反向电压压等于变变压器次次级电压压的最大大值，比比全波整整洗电路路小一半半。3.1.2三端端稳压器器介绍功功能简介介: LM778*是美国国国家半半导体公公司的固固定输出出三端正正稳压器器集成电电路。世世界各大大集成电电路生产产商均有有同类产产品可供供选用，是是使用极极为广泛泛的一类类串连集集成稳压压器。特性简介介: 内内置过热热保护电电路，无无需外部部元件，输输出晶体体管安全全范围保保护，内内置短路路限制电电路封装形式式：TOO-222

25、0 塑塑料封装装 TOO-3 铝壳封封装 图 3.22 LMM78*顶视视图 图图3.33 LLM788*底底视图各厂商型型号前辍辍：国家半导导体 摩摩托罗拉拉 仙童童 日电电 东芝芝 日立立 上无无七厂 北京半半导体五五厂 LLM788XX MC778XXX MCC78XXX PPC788XX TA778XXX HAA78XXX SSW788XX CW778XXX极限参数数：7805578118最高高输入电电压355V； 7822078224 最最高输入入电压 40VV。工作温度度范围： 070；最高高结温：1500。TO-33 封装装结到外外壳的热热阻是 4/W,结到到环境的的热阻是是 3

26、35/W。TO-2220 封装结结外壳的的热阻是是 4/W, 结结到环境境的热阻阻是 50 /W。稳压器的的主要性性能指标标（1）稳稳压系数数S 稳压系系数又称称为输入入稳定系系数，反反映输入入电压VVI变化化时输出出电压VVO维持持不变的的能力。SS越小，说说明稳压压性能越越好。（2）电电压调整整率SVV SV仅考考虑由输输入电压压变化引引起的输输出电压压相对变变化量，即即 SV = VO/VO1000% （3）电电流调整整率SIISI仅由由输出电电流的变变化引起起的输出出电压的的相对变变化量，即即 SII= VO/VO1000% （4）纹纹波抑制制比SRR SR是是在输入入、输出出条件不不

27、变时，输输入纹波波电压的的峰峰值VVIPP与输输出纹波波电压的的峰峰值VVOPP之比比，即SSR= 20llg( VIPPP/VOPPP)78000系列三三端稳压压器典型型应用电电路图：图3.44三段稳稳压器降压整流流及稳压压电路说说明: 如如下图33，5所所示： 将2220V交交流电降降压成112V交交流电,再经过过桥式整整流成直直流电,再经过过（LMM78112）三三端稳压压器稳压压输出稳稳定122V和（LLM78805）三三端稳压压器输出出5V的稳稳定电压压。图3.55降压整整流及稳稳压电路路3.2气气敏传感感器及比比较电路路3.2.1QMM-N55型气敏敏元件一、概述述气敏元元件如下图

28、33.8所所示；QM-N5型型气敏元元件适用用于天然然气、煤煤气、氢氢气、烷烷类气体体、烯类类气体、汽汽油、煤煤油、乙乙炔、氨氨气、烟烟雾等的的检测。灵灵敏度较较高，稳稳定性较较好，响响应和恢恢复时间间短，市市场上应应用广泛泛。属于于金属氧氧化物SSnO22为主体体材料的的N型半半导体气气敏元件件，当元元件接触触还原性性气体时时，其电电导率随随气体浓浓度的增增加而迅迅速升高高。其AA. BB间的电电阻随接接触的可可燃气体体浓度不不同而变变化，无无可燃气气体时电电阻非常常大，浓浓度越高高电阻值值越小。为为了加快快气敏管管的反应应速度，需需通过ff1、f2间的的热丝对对敏感元元件进行行加热，它它的

29、额定定加热电电压为55V, R1为降压压电阻。该该器件的的响应时时间为110秒，恢恢复时间间为300秒二、特特点1、用于于可燃性性气体的的检测（CCH4、CC4H110、HH2等）2、灵敏敏度高3、 响响应速度度快4、 输出信信号大5、 寿命长长，工作作稳定可可靠三、技术术指标加热电压压（vhh） AAC或DDC 4.88-5.2V回路电压压（Vcc） 最最大DCC 244V负载电阻阻（RLL） 22K清洁空气气中电阻阻（Raa） 20000K灵敏度（SS=Raa/R dg） 4（在在10000pppmC 4 HH 100 中）响应时间间（trres） 10SS恢复时间间（trres） 30s

30、s元件功耗耗 0.77W检测范围围 55010000pppm3.2.2比较较器LMM3933LM3993主要要特点如如下：工作电电源电压压范围宽宽，单电电源、双双电源均均可工作作，单电电源：22366V，双双电源:1188V；消耗电电流小，IIcc=0.88mA；输入失失调电压压小，VVIO=2mmV；共模输输入电压压范围宽宽，Viic=00Vccc-11.5VV；输出与与TTLL，DTTL，MMOS，CCMOSS 等兼兼容；输出可可以用开开路集电电极连接接“或”门门；LM3993引脚脚图及内内部框图图采用双列列直插88 脚塑塑料封装装（DIIP8）和和微形的的双列88 脚塑塑料封装装（SOO

31、P8）图图3.66LMM3933内部结结构图 图3.7 元元件图LM3993引脚脚功能排排列表：引出端序序号功能符号引出端序序号功能符号1输出端11 OUT11 5 正向输入入端2 1N+(2) 2 反向输入入端1 1N-(1) 6 反向输入入端2 1N-(2) 3 正向输入入端1 1N+(1) 7 输出端22 OUT22 4 地GND 8 电源VCC 电特性（除除非特别别说明，VVCC=5.00V， Tammb=225）应用说明明:LM3993是高高增益,宽频带带器件,象大多多数比较较器一样样,如果果输出端端到输入入端有寄寄生电容容而产生生耦合,则很很容易产产生振荡荡.这种种现象仅仅仅出现现

32、在当比比较器改改变状态态时,输输出电压压过渡的的间隙.电源加加旁路滤滤波并不不能解决决这个问问题,标标准PCC板的设设计对减减小输入入输出出寄生电电容耦合合是有助助的.减减小输入入电阻至至小于110K将将减小反反馈信号号,而且且增加甚甚至很小小的正反反馈量(滞回11.010mmV)能能导致快快速转换换,使得得不可能能产生由由于寄生生电容引引起的振振荡.除除非利用用滞后,否则直直接插入入IC并并在引脚脚上加上上电阻将将引起输输入输输出在很很短的转转换周期期内振荡荡,如果果输入信信号是脉脉冲波形形,并且且上升和和下降时时间相当当快,则则滞回将将不需要要.比比较器的的所有没没有用的的引脚必必须接地地

33、.各引脚功功能： 8脚电电源，44脚电电源，11脚比比较器A输输出，22脚比较较器AA反相相输入，33脚比比较器A同同向输入入，5脚比较较器BB同向向输入，66脚比比较器B反反相输入入，7脚比较较器B输输出。 本设计中中用的是是LM3393的的一半气敏传感感器及比比较电路路说明: 如下下图3.8所示示：气敏敏传感元元件采用用气敏半半导体QQM-NN5型，由由于要求求灯丝电电压稳定定，故供供电电压压经（778055）三端端稳压器器稳压输输出5VV电压，此此电压的的高电平平端端接接传感器器的f11端，ff2端接接地；而而（78812）三三端稳压压器稳压压输出112V电电压，此此电压的的高电平平端接

34、传传感器的的A端，BB端经接接2k的的额定负载载电阻RR1接地地；当QM-N5接接触到可可燃气体体,导致致A-BB端电阻阻变小,该电阻阻与R11的分压压变小,3脚电电平升高高，且高高于2脚脚的基准准电压时时，比较较器输出出高电平平气敏传传感器,A-BB极间电电阻越小小，比较较器3脚脚所得的的分压越越大；而而当可燃燃气体增增加时，此此电阻变变得越来来越小，所所以同相相端（33脚）的的电压就就升高了了；为了了方便计计算，用用了阻值值为1KK电阻和和10KK的滑动动变阻器器进行改改变反相相端（22脚）的的分压，而而使用滑滑动变阻阻器为了了改变报报警器的的灵敏度度，当滑滑动变阻阻器阻值值调到最最大，反

35、反相端的的分压就就会变小小，所以以当传感感器接触触到少量量的可燃燃气体时时，同相相端的电电压很容容易就超超过了反反相端（22脚）的的基准电电压,此此时比较较器1脚输出出高电平平图3.88气敏传传感器及及比较电电路3.3振振荡音响响电路NE5555是一一种应用用特别广广泛作用用很大的的的集成成电路，属属于小规规模集成成电路，在在很多电电子产品品中都有有应用。nne5555的作作用是用用内部的的定时器器来构成成时基电电路，给给其他的的电路提提供时序序脉冲。nne5555时基基电路有有两种封封装形式式有，一一是diip双列列直插88脚封装装，另一一种是ssop-8小型型（smmd）封封装形式式。其他

36、他ha1175555、llm5555、cca5555分属属不同的的公司生生产的产产品。内内部结构构和工作作原理都都相同。nne5555的内内部结构构可等效效成233个晶体体三极管管.177个电阻阻.两个个二极管管.组成成了比较较器.RRS触发发器.等等多组单单元电路路.特别别是由三三只精度度较高55k电阻阻构成了了一个电电阻分压压器.为为上.下下比较器器提供基基准电压压.所以以称之为为5555.nee5555属于ccmoss工艺制制造. NE5555引脚脚图介绍绍如下1 地 GNDD2 触发发3 输出出4 复位位5 控制制电压6 门阀阀（阈值值）7 放电电8 电源源电压VVcc由5555定时器

37、器构成的的多谐振振荡器工工作原理理如图(aa)所示示，其工工作波形形见图(b)。接接通电源源后，电电源VDDD通过过R1和和R2对对电容CC充电，当当Uc1/33VDDD时，振振荡器输输出Voo=1，放放电管截截止。当当Uc充充电到2/33VDDD后，振振荡器输输出Voo翻转成成0，此此时放电电管导通通，使放放电端(DISS)接地地，电容容C通过过R2对对地放电电，使UUc下降降。当UUc下降降到11/3VVDD后后，振荡荡器输出出Vo又又翻转成成1，此此时放电电管又截截止，使使放电端端(DIIS)不不接地，电电源VDDD通过过R1和和R2又又对电容容C充电电，又使使Uc从从1/33VDDD上

38、升到到2/33VDDD,触发发器又发发生翻转转，如此此周而复复始，从从而在输输出端VVo得到到连续变变化的振振荡脉冲冲波形。脉脉冲宽度度TL0.77(R2)C，由由电容CC放电时时间决定定；THH=0.7(RR1+RR2)CC，由电电容C充充电时间间决定，脉脉冲周期期TTTH+TTL。图图3.99 多谐谐振荡器器 由于5555灵敏敏度高，功功能灵活活，因而而在电子子电路中中获得广广泛应用用。振荡音响响电路说说明：如下图图3.111所示示振荡器器由5555和RR3,RR4,CC1组成成，5555将触触发端22脚与阈阈值输入入端6脚脚相连，并并接于充充放电电容容器C11上。振振荡器55脚不用用，但

39、如如果外接接一滤波波电容00.011uf到地，可可提高比比较基准准电压的的稳定性性，使电电路更稳稳定，工工作更可可靠；88脚接电电源电压压；3脚脚输出；4脚为为复位端端。振荡器的的脉冲宽宽度TLL0.7R44C，由由电容CC1放电时时间决定定；THH=0.7(RR3+R4)C，由由电容CC1充电时时间决定定，脉冲冲周期TTTHH+TLL。电容容C2是是为了滤滤波整流流。当比较器器LM3393（11脚）输输出高电电平，5555置置位，由由5555和R33,R44,C11组成的的振荡器器起振，振振荡频率率f=11.444/(RR3+22R4)C1,图示参参数R33=1KK,R44=100K,CC1

40、=00.1uu，所以以振荡频频率约为为1KHHZ。扬扬声器发发出1KKHZ的的音响报报警，同同时LEED发光光闪烁图3.111振荡荡音响电电路3.4电电路仿真真在prootelll 999see上画出出电路图图.(1) 拖放器件件到工作作区;(2) 对器件赋赋值和标标号；(3) 调整器件件在电路路中的位位置和方方向；(4) 连接电路路；(5) 进行ERRC检测测；(6) 电路仿真真；按“仿真真”按钮,检查电电路可行行性。测量主要要工作点点的电压压，电流流等参数数有助于于理解电电路的工工作原理理。3.5印印制电路路板设计计（1） 规划电电路板（2） 装入网网格表和和元件封封装（3） 设置工工作参

41、数数（4） 自动布布局及手手工调整整（5） 设置自自动布线线参数（6） 自动布布线及手手工调整整（7） 设计规规则检查查（8） 截图PCB板板截图如如下所示示图3.112 PCBB板图截截图第四章 总结可燃燃气体超超标报警警器的组组成及工工作原理理4.1 电路路组成如总图44.1所所示，电电路主要要由VCC,ICC1,IIC2,IC33,ICC4，LLED,B为核核心组成成。其中中VC是是桥式整整流，将将交流变变直流；IC11,ICC2分别别是三端端稳压器器78112和778055；ICC3是低低功耗低低失调双双电压比比较器LLM3993（只只用其中中一种比比较器）；IC44是NEE5555，

42、驱动动能力强强；B是是电动扬扬声器YYD577-2(0.225w,8欧姆姆)。4.2 工工作原理理如图4.1所示示电路是是由降压压整流，稳稳压电路路，气敏敏传感元元件，比比较电路路和音响响电路等等。该报报警电路路在可燃燃气体的的浓度超超过一定定浓度时时，发出出声，光光报警信信号，提提醒主人人注意。气敏传感感元件采采用气敏敏半导体体QM-N5型型，由于于要求灯灯丝电压压稳定，故故供电电电压经IIC2（778055）三端端稳压器器稳压输输出5VV的稳定定的额定定工作电电压。所以电路路的工作作原理可可大致概概括为：当可燃燃气体浓浓度才超超过一定定值时，气气敏半导导体器件件的A-B极间间电阻变变小，该

43、该电阻与与R1的的分压变变小。IC3采采用的是是半个双双电压比比较器LLM3993，平平时，同同相端（33脚）的的电压高高于反相相端（22脚）的的电压（由由RP11和R22分压），电电压比较较器输出出低电平平（00.7VV）,使使IC44强迫处处于复位位状态。当当由于可可燃气体体浓度增增加时，导导致ICC3的33脚电平平升高，且且高于22脚的基基准电压压时，比比较器输输出高电电平，5555置置位，由由5555和R33,R44,C11组成的的振荡器器起振，振振荡频率率f=11.444/(RR3+22R4)C1,图示参参数的频频率约为为1KHHZ。扬扬声器发发出1KKHZ的的音响报报警，同同时LE

44、ED发光光闪烁。4.3 可燃燃气体超超标报警警器总图图总图4.1可燃燃气体超超标报警警器总结本次课程程设计让让我了解解到实际际操作和和课本上上的知识识有很大大联系，一一个看似似很简单单的电路路，要动动手把它它设计出出来就比比较困难难的，为了做做好这个个题目，我我从拿到到论文题题目的那那天起就就开始在在图书馆馆到处搜搜集资料料，希望望能把这这次的论论文做到到最好，但但是在这这个过程程中发现现自己懂懂的东西西太少太太少，所所以我基基本上每每天都会会去图书书馆翻阅阅书籍，看看一些类类似的设设计。在在毕业设设计的这这段时间间里，我我也迷失失过，老老感觉自自己学的的东西不不够用，但但那种解解决问题题后的

45、喜喜悦感却却是那么么的鼓舞舞人心，其其实很多多事没有有什么不不可以，在在于你愿愿不愿意意去花时时间花心心思。以以前不会会去关心心稳压器器比较器器的问题题，不会会关心传传感器也也有那么么多的学学问，通通过本次次设计，巩巩固了课课本上所所学的知知识，也也巩固了了书本上上学不到到的知识识，也使使我们能能把理论论和实际际相结合合，脚踏踏实地，认认真严谨谨，实事事求是的的学习态态度，不不怕困难难、坚持持不懈、吃吃苦耐劳劳的精神神是我在在这次设设计中最最大的收收益。我我想这是是一次意意志的磨磨练，是是对我实实际能力力的一次次提升，也也会对我我未来的的学习和和工作有有很大的的帮助谢辞首先，我我要感谢谢苏州经经贸职业业技术学学院在这这三年的的时间里里对我的的教育培培养付出出了辛勤勤劳动，尤尤其是机机电系的的老师。最最重要的的是，校校领导给给了我很很多有形形和无形形的帮助助，使我我不断的的成长，不不断的进进步。学学校每位位老师都都学识渊渊博，治治学态度度严谨，有有着无私私奉献的的态度，在在他们的的教育下下我不仅仅学到了了扎实宽宽广的专专业知识识，也学学到了做做人的道道理，使使我受益益匪浅。在这里我我要特别别感谢我我的指导导老师吴吴振磊老老师，也也感谢我我的同学学，他们们给了我我很大很很大的帮