煤气泄漏监测系统设计(共28页).doc

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信号采集、浓度的显示、声光报警电路的功能设计等。其中传感器采用的是M-5，该传感器外形小，气体响应快，性能稳定，低功耗，常适用于泄漏监测器。放大电路采用的是LM324运放进行放大微弱的信号。A/D转换器采用的是ADC0808，它是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件，具有功耗低，性能稳定的特点。数码管使用4位集成的共阴数码管。
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系统硬件电路的总体设计
系统硬件电路的总体设计主要包括了气体传感器电路设计、放大电路设计、A/D转换器电路设计、单片机的最小系统、声光报警电路设计、数码管显示电路的设计和电源电路的设计等。
气体传感器电路设计
气体传感器可以分为六大类：
(1) 半导体气体传感器。
(2) 固体电解质气体传感器。
(3) 接触感染式气体传感器。
(4) 电化学式气体传感器。
(5) 光学式气体传感器。
(6) 高分子气体传感器。
气体传感器应满足的基本条件
一个气体传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。但是，任何一个完整的气体传感器都必须具备以下条件：
(1) 能选择性地检测某种单一气体，而对共存的其它气体不响应或低响应。
(2) 对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度。
(3) 对检测信号响应速度快，重复性好。
(4) 长期工作稳定性好。
(5) 使用寿命长。
(6) 制造成本低，使用与维护方便。
气体传感器的分类和基本条件为选择哪种气体传感器提供了参考的依据。气体传感器是气体与气味检测的关键元件。我们选择的气体传感器是MQ-5 ．
MQ-5特点
* 对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度
* 对乙醇，烟雾几乎不响应
* 快速的响应恢复特性
* 长期的使用寿命和可靠的稳定性
* 简单的测试电路
MQ-5型气敏元件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。因此，在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的。我们建议您用1000ppm异丁烷或氢气校准传感器。当精确测量时，报警点的设定应考虑温湿度的影响。
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图2-2气体传感器管脚与基本测量电路图
如图2-2里，其中2、4端为加热器的电源接线端,1、3为传感器输出端,气体传感器工作原理是把传感器置于CO气体环中,SnO2薄膜层的电阻会随着CO浓度的变化而变化,CO浓度越大,SnO2薄膜层阻值越小。图2-2为取得气体传感器输出信号的基本电路图,Vh为加热电压,传感器电阻RS与负载电阻RL串联接到工作电压VCC两端, 由此可得关系:VRL=RL·VCC/（RL+RS）
传感器阻值RS随着CO浓度的增大而减小时,输出负载电压VRL逐渐变大,所以通过测量负载电压即可反应出被测对象的CO浓度。
一氧化碳达到一定浓度以后，会引起中毒的可能症状
50ppm 健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度
200ppm 2-3小时后，轻微头痛、乏力
400ppm 1-2小时内前额痛；3小时后威胁生命
800ppm 45分钟内，眼花、恶心、痉挛；2小时内失去知觉；
1000ppm 1小时内死亡
1200ppm 45分钟可能导致死亡
我们从上面的数据可以看出来，随着一氧化碳的浓度的升高，CO对我们的身体的健康就会造成更大的伤害，所以，我将CO浓度与报警控制处理方式，进行了划定，为编程参考作为依据。
表2-1 CO浓度与控制处理
CO浓度（ppm）
控制处理方式
说明
＜400
正常情况处理
指示灯亮绿色
≥400
一般报警
小喇叭报警
≥800
严重报警
指示灯亮红色且小喇叭报警
一氧化碳的浓度在400ppm范围以内，我们就按照正常情况处理，即不需要报警处理； 当一氧化碳的浓度大于等于400ppm以后，我们就按照一般报警情况处理，目的是为了开始进