燃气泄漏报警器课程设计报告

安庆师范学院课程设计题目：燃气泄漏报警器成员：专业：班级：指导老师：2012年11月目录一、绪论1.1课题背景及意义 (1)1.2课题目标及实现功能 (1)二、模拟电路设计与调试2.1 MQ-2气敏器件 (2)2.2直流稳压电源 (3)2.3无稳态音频振荡器 (5)2.4电路整体设计 (6)2.5电路调试 (6)三、总结3.1实验结果 (7)3.2心得体会 (7)一、绪论1.1课题背景及意义随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。

每年因煤气泄漏造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的质量问题造成的一氧化碳中毒事故全国均有不少事例。

更有甚者，因室内煤气浓度过高引起煤气爆炸的事故也不少见。

所以，这样防止煤气中毒与爆炸已成为人们迫切需要。

燃气报警器更是时下所需，因为它更简捷易用，方便居民生活。

而且，气体报警器的研发对于防止煤矿事故也是至关重要的，据权威部门统计，仅去年煤矿事故死亡人数就高达3786人，同时也造成了巨大的经济损失。

2012年2月份共收集到国内燃气事故报道79起，其中天然气事故 49起，液化气事故21起、煤气事故2起，未知气体事故6起，化学品事故1起。

由此可见报警器无论是在人们的日常生活中，还是在煤矿等工业生产中都发挥着至关重要的作用，所以实时准确测量周围环境中的可燃性气体，有毒有害气体泄露，对保护人民的身体健康和财产安全有重要意义。

在国民经济的许多领域中，如油田、矿山、化工等企业和家庭中有广泛的应用，也是环境保护的重要项目。

如何开发出稳定可靠、高性能价格比的装置，成为急需解决的课题。

1.2课题目标及实现功能此次课程设计采用以MQ-2 电阻控制型气敏器件为中心，结合直流稳压电源，555定时器构成的无稳态音频振荡器，发光二极管，电动式扬声器等构成燃气泄漏报警电路。

电路接入220V交流电，通过变压，整流，滤波，稳压来提供稳定的5V，12V直流电源，电源接入后，绿色LED灯亮起，电路开始工作。

由7805提供的5V电源为MQ-2中的电阻丝加热，12V为其工作电压。

加热一段时间后，当有燃气或烟雾时，MQ-2的电导率上升，555定时器的4号管脚与8号管脚同时达到高电平，3号管脚产生高电平电压输出，此时扬声器和红色LED灯工作，达到报警作用。

实现可以下基本功能：1.实现对基本报警电路的控制。

2.实现对检测可燃性气体浓度的精度调整；3.了解MQ-2气体传感器的具体功能；4.准确检测周围环境中的可燃性气体、烟雾以及有毒有害气体的泄漏；二、模拟电路设计与调试2.1 MQ-2气敏器件电阻式气敏器件MQ－2参数A. 标准工作条件符号参数名称技术条件备注Vc 回路电压≤15V AC or DCVH加热电压 5.0V±0.2 V AC or DCRL负载电阻可调RH加热电阻31Ω±3Ω室温PH加热功耗≤900mWB. 环境条件符号参数名称技术条件备注Tao 使用温度-10℃-50℃Tas 储存温度-20℃-70℃RH 相对湿度小于95%RHO2氧气浓度21%(标准条件)氧气浓度会影响灵敏度特性最小值大于２％C. 灵敏度特性符号参数名称技术参数备注Rs 敏感体表面电阻 3KΩ-30KΩ(1000ppm 异丁烷 )探测浓度范围100ppm-10000ppm液化气和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氢气100ppm-2000ppm 酒精α(3000/10 00)异丁烷浓度斜率≤0.6标准工作条件温度： 20℃±2℃ Vc:5.0V±0.1V相对湿度： 65%±5% Vh: 5.0V ±0.1V预热时间不超过1小时MQ-2气敏元件的结构和外形如图所示(结构 A or B), 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。

封装好的气敏元件有６只针状管脚，其中４个用于信号取出，２个用于提供加热电流。

2.2 直流稳压电源（1）变压器工作原理变压器的工作原理是电磁感应．当原线圈中加交变电压时，原线圈就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈电路是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．其能量转化的过程为：原线圈的电能→磁场能→副线圈的电能本电路中使用5V和12V直流电，需要将220V交流电变压至12V才行，所以选用220V～12V的变压器。

（2）桥式整流原理220V电源经过变压后，仍是12V的交流电，需要将其变为直流才行，所以用到由四个整流二极管构成的桥式整流电路。

桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。

电路中构成e2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，e2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、D2、Rfz 、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。

工作原理如此重复下去，结果在Rfz 上便得到全波整流电压。

其波形图和全波整流波形图是一样的。

桥式整流器利用四个二极管，两两对接。

输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。

（3）滤波电路经过整流后的电源仍然不是理想的直流电，需要滤波才能滤除电源输出中的纹波。

只需在桥式整流输出端并联一个滤波电容即可。

(4)稳压电路电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78 ×× 系列和负电压输出的79××系列。

顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。

它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。

用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7805表示输出电压为正5V，7909表示输出电压为负9V。

2.3 无稳态音频振荡器555 集成电路开始出现时是作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或 555 时基电路。

但是后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可以用于调光、调温、调压、调速等多种控制以及计量检测等作用；还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，作为交流信号源以及完成电源变换、频率变换、脉冲调制等用途。

由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，因此目前被广泛用于各种小家电中。

555 集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、触发器、输出管和放电管等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。

它的性能和参数要在非线性模拟集成电路手册中才能查到。

555 集成电路是 8 脚封装，其中 6 脚称阀值端（ TH ），是上比较器的输入。

2 脚称触发端（），是下比较器的输入。

3 脚是输出端（ V O ），它有 0 和 1 两种状态，它的状态是由输入端所加的电平决定的。

7 脚的放电端（ DIS ），它是内部放电管的输出，它也有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定的。

4 脚是复位端（），加上低电砰（＜ 0.3 伏）时可使输出成低电平。

5 脚称控制电压端（ V C ），可以用它改变上下触发电平值。

8 脚是电源， 1 脚为地端。

在这次课程设计中利用555时基电路构成无稳态音频振荡器，如图示2.4电路整体设计2.5电路调试本设计的元器件较少，所以采用万用板手工焊接。

在焊接前利用multisim 软件进行仿真，用滑动变阻器代替MQ-2元件。

焊接完成后，检查有无可能出现的虚焊、漏焊，检查电源线和接地线。

确定无问题后将电路板通电。

在加热一段时间后，用烟雾或打火机气体对电路进行测试。

三、总结3.1 实验结果通过电路焊接以及调试，电路可以正常工作，在MQ-2电路加热一段时间后，使用烟雾或者打火机气体对MQ-2进行测试，电路可以正常报警。

调节滑动变阻器R4可获得断续音效，调节滑动变阻器R3可以提高或降低MQ-2对可燃气体或烟雾检测灵敏度。

3.2心得体会通过这次课程设计实验，使我对理论和实践之间的相互关系有了更清楚的认识，理论是实践的基础，扎实的理论知识是做好工作的前提条件。

完成这个综合性设计，不仅使我巩固了几学期所学的专业知识，特别是对数字电子技术和模拟电子技术这两门课程有了更加深入的学习，并且还学到了不少新的知识，比如MQ-2，7805稳压芯片等，特别是强化了自己充分利用图书馆资源，独立思考问题、解决问题的能力。

同时加强了同学之间的合作，达到了共同学习，共同进步的目的。

通过这次设计，我深深地体会到搞技术是一件非常严谨的事情。

从中我得到了不少宝贵的经验和教训，我相信这些会让我在今后的工作中取得更好的成绩打下坚实的基础。

在这一过程中，同时也发现了自己知识的匮乏，自己需要学习的东西还很多，也激发了我对知识的渴望。

也会激励我在以后的学习中更加努力。

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