(完整word版)一个检测汽车司机饮酒程度仪器的设计

一个检测汽车司机饮酒程度仪器的设计
一 设计思路
设计一个检测汽车司机饮酒程度的仪器。

分为十档，用一个数码管显示，要求能抗汽油味干扰。

采用的方法是测量司机呼出气体中的酒精含量，若其含量<100ppm ，则为0档。

以后含量每增加300ppm 就加一档。

故设计控制系统主要由酒精传感器、比较放大电路，发光二极管组成。

其工作原理为：通过酒精传感器检测司机呼出酒精气体的浓度，然后传感器的输出电压信号经过通过比较放大，驱动发光二极管依次发光，达到检测司机饮酒程度的目的。

二 方案设计
1.原理框图
图1 系统设计原理框图 2.原理及所需器件
2.1.工作原理
本探测仪采用酒精气体敏感元件作为探头，由一块集成电路对信号进行比较放大，并驱动一排发光二极管按信号电压高低依次显示。

对刚饮过酒的人，只要向探头吹一口气，探测仪就能显示出酒精气体的浓度高低。

若把探头靠近酒瓶口，它也能轻而易举地识别出瓶内盛的是白酒还是黄酒，能相对地区分出酒精含量的高低。

酒精探测仪的电路原理如图2所示。

该电路采用干电池供电，并经三端固定输出集成稳压器IC1稳压，输出稳定的5 V 电压作为气敏传感器MQ —3和集成电路IC2的共同电源，同时也作为10个共阳极发光二极管的电源。

因此，外部电路就相当简单。

气敏传感器的输出信号送至IC2的输入端(5脚)，通过比较放大，驱动发光二极管依次发光。

10个发光二极管按IC2的引脚按(10—18、1)次序排成一条，对输入电压作线性10级显示。

输入灵敏度可以通过电位器RP 调节，即对“地”电阻调小时灵敏度下降；反之，灵敏度增加。

IC2的6脚与7脚互为短接，且串联电阻R1接地。

改变R1阻值可以调整发光二极管的显示亮度，当阻值增加时亮度减弱，反之更亮。

IC2的2脚、4脚、8脚均接地。

3脚、9脚接电源+5 V(集成稳压器ICl 的输出端)。

分别并联在ICl 输入与输出端的电容C1、C2防止 比较放大电路
发光二极管
QM-J3酒精传感器
杂波干扰，使IC1输出的直流电压保持平稳。

图2 酒精探测仪电路
发光二极管集成驱动器LM3914结构如图3所示。

其内部的缓冲放大器最大限度地提高了该集成电路的输入电阻(5脚)，电压输入信号经过缓冲器(增益为零)同时送到10个电压比较器的异相(一)输入端。

10个电压比较器的同相(+)输人端分别接到10个等值电阻(1 kΩ)串联回路的10个分压端。

因为与串联回路相接的内部参考电压为1.2 V，所以相邻分压端之间的电压差为1.2 V÷10＝0.12 V。

为了驱动LED1发光，集成电路LM3914的1脚输出应为低电平，因此要求电压比较器异相(一)端的输入电压≥0.12 V。

同理，要使LED2发光，异相端输入电压应≥0.12 V×2＝0.24 V；要使LEDl0发光，异相端输入电压应≥0.12 V×l0＝1.2 V。

IC2的9脚为点、条方式选择端，当9脚与11脚相接时为点状显示；当9脚与3脚相接，则为条状显示。

在图1所示电路中是采用条状显示方式。

图3 发光二极管集成驱动器LM3914框图
2.2元器件选择
酒精气敏传感器采用国产的MQ—3型，它属于MQ系列气敏元件的一种(杭州科纳电子有限公司销售)。

QM-J3型酒敏传感器是专门为检测乙醇蒸汽而设计的新型传感器器件。

该元件对乙醇蒸汽有较高的灵敏度，而对正己烷和汽油等烷烃蒸汽的灵敏度很低，具有较好的选择性和稳定性，是制作酒精控制器和报警器理想的传感器件。

故在此选择QM-J3型酒精传感器。

其基本测试电路如图4所示。

图4 QM-J3型酒敏传感器基本测试电路
IC1采用三端固定输出集成稳压器W78M05或W7805。

它们的额定最大电流不同，但静态电流均为8 mA，外形如图5 (a)所示。

IC2用LM3914型发光二极管集成驱动器，其外形如图5 (b)所示。

典型应用参考电路如图4所示。

图5 2种集成电路的外形
LEDl～LED10用Φ3 mm或Φ5 mm的红色发光二极管，根据实际需要也可采用5个绿色、5个红色显示方式。

C1、C2用普通电解电容器，如CDll—16V。

Rl用1/8w金属膜电阻。

RP 采用半锁紧型的小型有机实芯电位器，如WS-2-0.25 W。

G用6节5号干电池串联，也可用输出整流电压为9 V的桥式整流电源代替，但此时应将C1的容量增至450—1000μF为宜。

S 用小型移拨式或按钮式开关，触点额定电流≥0.2 A。

图4 LM3914典型应用参考电路
三设计小结
通过本次课程设计，我学习到了很多知识。

在这次设计中，通过查阅资料，理论联系实际，学习到了很多在书本上学不到的知识，例如在设计中应如何考虑选择器件，怎样设计更加简单明了。

通过本次课程设计，我能够更好把书本的知识与转化为我们日常生活所需的各种仪器相结合起来，更加也增进了我对本学科的应用性的了解，为以后的工作学习打下了基础。

能够顺利的完成此课程设计我非常感谢杜红棉老师在设计过程中给予我耐心细致的帮助和鼓励，在此不胜感激。

四后附系统原理设计图。