瓦斯报警器的电路设计
电工与电子技术课程设计-家用瓦斯报警器电路设计
题目家用瓦斯报警器电路设计班级14材成（2）班学号姓名时间2016.6.06——2016.6.12景德镇陶瓷大学电工与电子技术课程设计任务书姓名_______ 班级14材成2班指导老师目录1、摘要 (4)2、总方案原理说明 (5)3、电源电路原理图 (6)4、检测与监测电路原理图 (7)5、声光报警电路原理图 (8)6、自动切断电路原理图 (9)7、总体电路原理相关说明 (10)8、元件清单 (11)9、参考文献 (12)10、实习周心得体会 (13)1.摘要现如今家庭使用煤气、液化气的越来越多。
在方便我们的同时，也隐藏着危险，因为这些气体是有毒、易燃易爆的。
如果气体泄漏时不能及时发现和处理，会给我们带来灾难性危害。
所以瓦斯报警器显的十分重要。
下面我介绍的这种瓦斯报警器适用与煤气、液化石油气、天然气等泄漏。
2.总方案原理说明家用瓦斯报警器能检测出空气中是否含有液化气、天然气、煤气等危险气体，并且当空气中的危险气体的含量大到对人体有害时能够自动报警，同时切断危险气体的产生源。
家用瓦斯报警器电路设计的总体框图如图1-1所示，它是由声光报警电路、自动切断电路、危险气体检测电路、危险气体监测电路、电源电路这五部分组成。
声光报警电路的功能是当空气中危险气体对人体有害时，通过声音和显示信号器提醒用户。
自动切断电路的功能是当空气中危险气体对人体有害时，能自动切断危险空气源。
危险气体检测电路的功能是利用比较器的原理检测空气中的危险气体含量是否对人体有害，并为后续电路发出有用信号。
危险气体监测电路的功能是利用气敏半导体传感器监测空气中危险气体的含量。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。
图1-1 家用瓦斯报警器电路总框图3.电源电路原理图电源电路的设计采用直接从交流电网供电。
通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成12V直流电压。
电路中变压器采用常规的铁芯变压器，由于电路采用了±12V双电源，变压器中间需要加抽头：整流电路采用二极管桥式整流电路：C7到C14完成滤波功能；由于电路采用了±12V双电源，因此稳压电路采用两个三端稳压集成电路来完成实现输出±12V。
瓦斯报警系统设计
瓦斯报警系统设计摘要家庭使用液化气、煤气作燃料的越来越多，但是这些气体有害、易爆炸，隐患事故多，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给家庭及邻居带来灾难性危害。
针对这种情况我们需要设计一个能够自动检测有害气体的装置，要求这种装置，在检测到煤气泄漏或其他有害气体意外排放时，能产生报警，让人及时采取应对措施，以达到保障人民生命财产安全。
此次设计中，我们将使用QM-N10这种气敏传感器来检测泄漏的有毒气体，然后设计一个电路来实现瓦斯报警的功能。
关键字：有毒易燃气体检测，QM—N10气敏传感器，瓦斯报警目录一设计任务1、目的2、要求二设计原理1、电路设计图2、电路图分析1）电源电路部分2）电路检测部分3）信号放大部分4）电路显示部分三电路工作过程分析四实验仿真时遇到的问题五仿真运行过程六课程设计总结七参考文献一：设计任务：1：目的：设计电路，用QM-N10这种气敏传感器来检测泄漏的有毒气体，设计过程中，先利用软件进行模拟电路仿真，达到瓦斯报警的效果，然后按照模拟图连接实物图以实现瓦斯报警，检测烟雾的功能。
2：要求：设计出的电路要能检测烟雾、有毒气体，并且实现报警的功能，既可以用于瓦斯报警。
另外，装置还应该具有高灵敏度和抗干扰强的的优点。
二：设计原理：1：电路设计图：2：电路图分析：我们将所设计电路图分为四个部分：1）电源电路部分：电源由电池、稳压管Dw、电容C1等组成，电池选用12V叠成电池，经开关SA为电路提供12V电压，同时稳压管Dw为检测与放大电路提供6V的电源。
2）电路检测部分：电路检测部分是该电路的主体部分，检测元件为低功耗、高灵敏度的QM-N10型气敏传感器，在仿真时鉴于QM-N10型气敏传感器的工作原理，我们利用一个滑动变阻器来代替它进行仿真。
如图所示为自动检测部分电路和该类传感器的电路图和实物图。
电路图实物图对QM-N10气敏传感器的简介：QM-N10气敏传感器用于可燃性气体检测 ,可检测CH4,H2,C4H10等可燃性气体,有机液蒸汽和烟雾等,具有灵敏度高,反应快的特点.QM－N10气体传感器在洁净空气中的阻值大约有几十kΩ，接触到有毒气体时，电导率增大，电阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在0.5%以下成正比。
单片机的瓦斯报警器的设计方案
本科毕业设计< 论文）题目基于单片机的瓦斯报警器的设计院< 系部）电气与自动化工程系专业名称电子信息工程专业年级班级电信08—2班学生姓名******指导教师******年月曰摘要本课题设计的是用单片机控制的瓦斯浓度报警监控仪，是采用热催化原理探头制成的瓦斯浓度测量仪，适用于中小型煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度。
仪器能够根据瓦斯浓度报警限(1.00%>进行声、光报警。
仪器由CPU敏感元件、A/D转换电路、显示电路、报警电路等组成。
其中CPU!监控仪的核心，完成数据采集、处理、输出、显示等功能；敏感元件是准确检测瓦斯气体含量的主要元件之一，其输出是与瓦斯浓度相对应的电压信号；A/D转换电路把放大了的电压信号由模拟信号变为数字信号送入CPU显示电路则显示实时瓦斯浓度；报警电路对超限瓦斯浓度进行报警。
该仪器的特点是测量范围宽，精度高；结构简单，成本低；可靠性和稳定性好，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的矿用瓦斯浓度监控仪。
关键词：CPU A/D转换电路；敏感元件；报警AbstractThis paper designs gas alarm monitor, which is according to catalytic principle. It is applicable to small and mediumsized coal mine in the measurement of workplace air concentration of gas. Apparatus,which is according to gas concentrationalarm limit (1%>,carry out sound and light alarm. Apparatus consists of CPU, sensitive element, A/D conversion circuit, display circuit and alarm circuit. CPU,which is the core of the monitor, finishes data' s acquisition, processing, output, display and other functions 。
热催化式瓦斯报警仪硬件电路的探究
热催化式瓦斯报警仪硬件电路的探究【摘要】瓦斯(CH4)是煤矿井下危害最大的气体。
瓦斯浓度过高会严重影响煤矿的生产安全，瓦斯大量的排到空气中，会污染大气环境，因此需要对井下瓦斯的浓度进行精确的检测。
当前我国大量使用的瓦斯报警仪多以热催化元件为敏感元件来实现瓦斯浓度的测量。
本文就热催化式瓦斯报警仪的硬件电路部分进行了分析与探讨。
【关键词】瓦斯报警仪；安全；硬件电路瓦斯(CH4)是煤矿井下危害最大的气体，它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中。
瓦斯浓度过高，对工人身体健康造成伤害，瓦斯煤尘爆炸，严重危害生产安全。
热催化式瓦斯报警仪是利用瓦斯在催化元件上的氧化生热引起其电阻的变化来测定甲烷浓度。
其优点是元件和仪器的生产成本低，输出信号大，对于1%气样，电桥输出可达15mV以上，处理和显示都比较方便，所以仪器的结构简单，受背景气体和温度变化的影响小，容易实现自动检测，从而被广泛的采用。
本文就从热催化式瓦斯报警仪单片机的选择、A/D转换电路的分析、时钟转换电路的设计等几个方面对其硬件电路部分进行了探讨。
1.单片机的选择单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，它最早是被用在工业控制领域。
热催化式瓦斯报警仪采用了AT89C52单片机为主控制器。
AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256Bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置用8位中央处理处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合，因此热催化式瓦斯报警仪选择了AT89C52单片机作为主控制器。
2.A/D转换电路的分析A/D 转换器是将连续的量转换成数字量的接口，它是计算机控制系统核心，模拟系统和计算机之间的接口。
瓦斯检测报警专家控制系统的设计
瓦斯检测报警专家控制系统的设计（作者单位：吉林建筑大学）◎岳俊华从欢引言：矿井之中经常会因瓦斯泄漏而造成大量的人员伤亡以及财产损失。
据统计80%的居民楼的火灾都是因为瓦斯泄露而引起的，而大部分的矿难都是因为瓦斯爆炸。
所以瓦斯的检测与报警是十分必要的研究课题。
目前，随着科技的不断发展和进步，人们的要求越来越高，瓦斯检测仪器的向智能化与自动化是必然的研究趋向。
基于单片机的瓦斯检测报警专家系统产生了需求的必要。
一、总体方案设计本瓦斯检测报警系统采用半导体气敏传感器作为检测仪器，核心处理器采用了国产的STC89C52单片机，以ADC0832数模转换模块所组成的系统。
按照系统设计功能的要求，确定系统由以下几个模块组成：主控制器，瓦斯测量检测电路，模数转换电路，数据显示电路和报警电路。
主控芯片的选择：选择使用STC89C52单片机作为主要的系统核心。
此单片机价格低廉、使用简单方便，功率小，特别较经济实惠。
测量瓦斯浓度的选择方案：在600℃时，某些金属氧化物吸附不同的气体后电阻会发生变化，利用这一原理可实现瓦斯浓度的测量。
气敏半导体制造简单，价格低廉，使用方便。
使用气敏半导体测量瓦斯浓度，操作简单，成本低廉。
显示模块方案：选择LED7段数码管作为显示屏，它由七个发光二极管组成，所以几个低，操作也十分简单。
但是对比LCD1602，它不能显示汉字，而且易出故障。
蜂鸣器的选择：蜂鸣器是一种非常常用的报警发生模块，选择有源压电式蜂鸣器。
模数转换选择：选择了8ADC0832芯片，ADC0832拥有两个模/数转换通道，可以同时进行模拟信号和数字信号的转换。
在进行工作时反应快，灵敏度高，转换时间短，采用直流电源作为激励源，功率也比较低，可以广泛应用于大多数的检测装置中。
二、硬件系统设计本系统由气敏电阻传感器检测瓦斯浓度，用ADC0832转换其进行模拟信号与数字信号的转换，将测得的数值显示在显示屏上，经由单片机处理后判断是否超过设定阈值，最后由蜂鸣器发出警报。
便携式瓦斯报警仪防爆电路设计 开题
为了确保矿井的生产安全，防止瓦斯爆炸，国内外煤矿研究所在此领域进行了很长时间的研究，开发出很多类型的瓦斯检测仪[14]，但目前已有的瓦斯检测仪器都普遍存在着体积较大、安装复杂、操作不便、智能化程度低等缺点。为了避免事故发生，保障人身安全，有效减小事故范围，研究高性能的防爆电路具有重要的显示意义和重大的经济价值。开发研制便于携带、多功能、精度高的智能型瓦斯检测仪对促进煤炭行业的安全生产具有尤为重要的现实意义。
[6]徐毓.国外气敏传感器发展动向[M].第二版.科学出版社,1996:21-28.
[7]谢宝卫,李国斌.催化燃烧型瓦斯检测仪器性能特征及影响因素浅析[J].煤矿
安全,2002(3):33-35.
[8]凌志浩.智能仪表原理与设计技术[M].华东理工大学出版社.2003,83-92.
[9]郭振强,李传友,李观平.多功能便携式气体检测仪技术探讨[J].山东煤炭科
毕业设计开题报告
学生姓名：
学号：
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专业：
设计(论文)题目：
便携式瓦斯报警仪防爆电路设计
指导教师:
2014年12月10日
毕业设计开题报告
1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰课题的研究目的和意义
瓦斯的主要成分是沼气，一般煤矿瓦斯多指沼气（甲烷）[4]。沼气是无色、无味、无臭的气体；常温常压时呈气态；相对于空气的比重是0.554；难溶于水；扩散性较空气高1.6倍；无毒，但浓度很高时，因氧含量减少会引起人窒息死亡；不助燃，在空气中达到一定浓度时（5%-16% ）遇高温能引起爆炸，引爆温度一般大于650℃，在空气中沼气浓度大于16% 时，遇火燃烧[1]。沼气与氧气在高温下的反应是发光、放热反应，其反应方程式如下式所示
家用瓦斯警报系统的电路设计
摘要在物质文明飞速发展的今天，传感器技术作为一门新兴学科已经得到了大规模的开发和应用。
现在随着科学技术的进步以及电子计算机、机器人、自动控制技术和单片机嵌入系统的迅速发展，迫切需要形形色色的传感器。
显而易见，传感器在现代科学技术领域中占有极其重要的地位。
了解、掌握和应用传感器已成为电子专业技术人员的必需技能。
本文以瓦斯报警器为例，详细阐述了气体传感器的工作原理的传感器的未来发展趋，并与实际电路相结合，对其具体工作过程进行了分析探讨，对以气敏元件为基础构成势与应用也有所探讨。
家用瓦斯报警器主要应用于室内等有爆炸性气体环境对甲烷浓度进行检测，从而避免瓦斯爆炸，保证家庭安全。
与之相关的气体传感器设备如：酒精报警器、自动去湿装置、自动空气净化换气扇等也逐渐出现在人们的视线中，可见传感器技术在人们日常生活中所起的作用越来越大。
通过阅读本文，读者可以了解到气体传感器的工作原理、理论基础和实际应用。
关键词气体传感器，瓦斯，半导体气敏元件AbstractToday flown to develop soon in the material civilization, spread the feeling machine technique conduct and actions, a newly arisen academics has already got a large-scale development and the application.Imbed the quick development of the system along with science technical progress or computer,robot,automatic control technique and single slice machine now, urgent demand the myriad shapes spread a feeling machine.Spread the feeling machine to occupy a very important position in the modern sciece technique obviously,understand,control to spread the essential technical ability that the feeling machine has become a professional technical personnel of electronics with application.This text with the gas report to the police a machine for example, elaborated air to spread the future development that the work principle of the feeling machine spreads the feeling machine to tend in detail, and combine together with actual electric circuit, as to it's the concrete work process carried on an analytical study, having a study towards taking the spirit component as foundation to constitute power and apply also.The home use gas alarm apparatus mainly apply in the room and so on have the fire damp environment to carry on the examination to the methane density, thus avoids the gas explosion, the guarantee family security.With it correlation gas sensor equipment for example: The ethyl alcohol alarm apparatus, go to the wet installment, the automatic air purification ventilating fan automatically and so on also gradually appear in people's line of sight, the obvious sensor technology the role which plays in the people daily life is more and more big.Through reading this article, the reader may understand the gas sensor the principle of work, the rationale and the practical application.Key word: gas sensor, gas, semiconductor gas sensorses目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章课题背景1.1 课题背景 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题研究的目的及意义 (2)1.2 瓦斯的概念和性质 (2)1.3 瓦斯报警器的发展及动态 (3)1.3.1气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展 31.3.2 国内现状与差距 (4)第2章气体传感器原理 (5)2.1 传感器简述 (5)2.2 气敏电阻传感器特性及工作原理 (5)2.3 半导体气敏传感器的机理 (7)2.3.1 半导体气敏元件原理 (7)2.3.2 半导体气敏传感器类型及结构 (8)2.4 气体传感器应用 (11)第3章瓦斯检测技术介绍 (13)3.1 集成电路IS0212P介绍 (13)3.2 电位器 (14)3.3 扬声器 (15)3.3.1 扬声器的分类 (15)3.3.2 压电式传感器 (16)3.4 瓦斯切断装置 (18)第4章瓦斯报警器工作原 (19)4.1 QM-N型半导体气敏元件 (21)4.2 QM-N5型气敏元件 (21)4.3 Q－N10型气敏元件 (23)结论........................... .. (25)致谢........................... .. (26)参考文献 (27)第1章课题背景1.1课题背景1.1.1课题背景近年来，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。
瓦斯报警器的电路设计
瓦斯报警器的电路设计贾洁;王玉巧【摘要】本电路首先将220V交流电变为12V直流电压采为整机供电,并应用气敏传感器MQ-2把瓦斯气体浓度这一非电量转换为电信号,再经由运算放大器μA709将该信号与门限电压比较,由电压比较器转化为数字信号并控制由LM555数模集成电路组成的双稳态触发电路最后应用继电器来控制报警电路和通风设备,从而实现报警.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)001【总页数】3页(P94-96)【关键词】瓦斯;气敏传感器;μA709;LM555;报警【作者】贾洁;王玉巧【作者单位】黄河科技学院河南郑州450063;黄河科技学院河南郑州450063【正文语种】中文【中图分类】TN-9矿井瓦斯是煤炭在生成过程中的一种伴生气体产物，在煤炭开采时，便涌出到井下各种空间或巷道，而污染矿井大气。
其含义可分为[1]：1）广义地讲：凡从围岩或矿体（煤层）中涌入矿井内的气体，统称为矿井瓦斯。
其中主要成分有甲烷（俗称沼气）、二氧化碳、氮，还有少量的硫化氢、一氧化碳、氢、二氧化硫）及其他碳氢化合物和稀有气体。
2）狭义地讲：我国煤矿习惯上称瓦斯系专指甲烷而言。
瓦斯爆炸界限为：①下限：一般为5%～6%，最低到3.2%，最高到6.7%。
当在空气中的浓度低于下限时，只能燃烧不能爆炸，过低时也不能燃烧。
②上限：一般为14%～16%，空气中含瓦斯的浓度高于上限时，不燃烧也不爆炸。
理论上瓦斯爆炸最强烈的浓度为9.5%，实际为8.5%。
瓦斯造成的爆炸事故时有发生，已经成为影响煤矿生产和矿工生命安全最突出的问题之一，因此对瓦斯气体的检测和报警是一项必要的工作。
1 瓦斯报警的研究方法首先，通过气敏元件及附属电路实现信号的采集，将矿井内瓦斯的浓度转换为相应的电信号，然后，将电信号传输到信号处理电路，应用数字电子技术和模拟电子技术，将电信号数字化，触发器触发报警和控制电路，再经过控制电路控制通风设备实现对矿井内瓦斯的监控报警。
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到信号处理 电路 ，应用数字电子技术和模拟电子技术 ，将 电 信号数字化 ，触发器触发报警 和控制 电路 ，再经过控制电路 控制通风设备实现对矿井 内瓦斯 的监控报警。报警电路系统
字信 号并控 制 由 Ｌ Ｍ５ ５ ５数 模 集成 电路 组成 的双稳 态触发 电路 最后 应 用继 电器来控 制报 警 电路 和通 风设备 ，从
而 实现报 警。
关键词 ：瓦斯 ；气敏传感 器； Ａ ７ ０ ９ ；Ｌ Ｍ５ ５ ５ ；报 警 中 图分 类号 ：Ｔ Ｎ一 ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ９ ４ — ０ ３
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ２ ２ ０ Ｖ Ａ Ｃ ｉ ｎ ｔ ｏ １ ２ Ｖ Ｄ Ｃ ｉ ｎ ａ １ １ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ． Ｉ ｔ ｗ ａ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ＭＱ － ２ ｔ ｈ ａ ｔ
斯爆 炸 最强 烈 的浓 度为 ９ ． ５ ％，实 际为 ８ ． ５ ％。
电源 ｌ —— － Ｉ声光报警电路 图 １ 系统总体框图
Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ａ ｌ ａ ｒ ｍ
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第２ ２卷 第 １期
Ｖ ６ １ ． ２ ２
ＮＯ． １
电子设计工 程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ４年 １月
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
瓦斯报警器的电路设计
贾 洁， 王玉巧
（ 黄河科技 学院 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ６ ３） 摘要 ：本 电路 首先将 ２ ２ ０ Ｖ 交流 电 变为 １ ２ Ｖ 直流 电压 来为整 机供 电，并应 用 气敏 传 感 器 ＭＱ一 ２ 把 瓦斯 气体 浓 度 这一 非 电量 转换 为 电信 号 ，再经 由运 算放 大器 Ａ７ ０ ９将该 信 号 与 门限 电压 比较 ， 由电压 比较 器 转化 为数
总 体框 图如 图 １ 所示 。
１ ）广义地讲 ：凡从围岩或矿体 （ 煤层 ）中涌入矿井内的 气体，统称为矿井瓦斯。其中主要成分有 甲烷 （ 俗称沼气 ）、 二氧化碳、氮 ，还有少量 的硫化氢 、一氧化碳 、氢 、二氧
化硫 ） 及其 他碳 氢 化合 物 和稀有 气 体 。
及处理电 路Ｉ
信号采集 Ｌ — 一触发器卜 ＿ ＋ ｌ 排气通风
—— ｌ 装置
２ ）狭义地讲 ：我国煤矿习惯上称瓦斯系专指甲烷而言 。 瓦斯爆炸界限为： ①下限 一般为 ５ ％ 一６ ％， 最低到３ ． ２ ％，
最 高到 ６ ． ７ ％。当 在空 气 中 的浓 度低 于 下 限时 ，只能 燃烧 不 能 爆 炸 ，过 低 时也 不 能燃 烧 。② 上 限 ：一 般为 １ ４ ％ 一１ ６ ％，空 气 中含 瓦斯 的浓 度 高 于 上 限时 ，不 燃 烧 也 不爆 炸。 理 论上 瓦