煤气泄漏报警系统设计

郑州轻工业学院

传感器及应用系统课程设计说明书煤气检测警报系统设计

姓名：

专业班级：

学号：

指导老师：

时间：

煤气泄露检测报警系统设计

摘要：当今社会上，出现了许多煤气报警器，而这些产品大都是用很复杂的pc机针对煤气的泄漏所做出的相应的报警。本课题设计煤气报警采用了最基本的部件，对煤气报警器进行控制。通过 UL281传感器对一氧化碳气体对煤气进行检测，然后根据所得的信号，利用555单稳态触发电路进行处理，进而控制报警器和风扇的运行。整个系统的硬件电路设计合理，简单，性能安全可靠。

关键词：煤气浓度 555定时器报警器

1

目录

煤气泄露检测报警系统设计 (1)

目录 (2)

第一章概述 (3)

第二章工作方案设计 (4)

第一节系统组成框图 (4)

第二节主要单元电路设计 (5)

<一>co及故障检测电路 (5)

<二>单稳态触发电路 (7)

<三>报警电路 (8)

<四>电源电路 (9)

第三节总电路图和元件参数 (10)

<一> 电路总图 (10)

<二>元器件的选择 (11)

第三章小结 (13)

第一节优点总结 (13)

第二节有待改进的地方总结 (13)

第四章设计的心得 (15)

参考文献 (16)

2

第一章概述

CO是人们日常生活生产中常见的有毒气体，无色无味，不易被人们发现，当人处在CO气体之中是十分危险的，甚至威胁到生命安全。我国的CO报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型单位场所，需要设置一种单一、廉价实用的CO探测报警装置，基于此种现象，应用所学的电路知识设计出一种简单易于实现，低成本的CO报警电路，不仅对于所学知识是一次综合复习的机会，而且更是练习如何应用所学的书本知识解决实际生产生活问题的能力，这是相当必要的。

人们通常将能把被测量物理量或化学量转换为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器也叫做变换器、换能器或探测器。传感器输出的信号有不同的形式，如电压、电流、频率、脉冲等，以满足信息的传输处理、记录、显示和控制等要求。传感器是测量装置和控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始数据参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号或是信息处理，或者是最佳数据的显示和控制，都将成为一句空话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。

3

第二章工作方案设计

第一节系统组成框图

本系统采用以以555定时器系统为核心开发煤气报警电路系统。系统硬件原理图如图1-1：

图1-1 系统框图

系统硬件原理图1-1由电源电路，气敏探测电路，555开关电路、报警处理等构成。整个系统由555处理电路为核心，根据TTL电平及单稳态触发电路的原理设计的。由气敏探测电路探测CO，当气体浓度升高时，气敏电阻元件的电阻值降低，它的各部分电路的说明如下。

4

第二节主要单元电路设计

<一>co及故障检测电路

图2-1 CO检测电路

5

检测电路包括燃气泄漏检测和气敏元件损坏检测两部分，原理电路如图3所示。气敏传感器选用QM型，这是由金属氧化物半导体材料制成的“气——电”转换器件。当有燃气泄漏时，其表面会发生化学吸附，使本身电阻（图中AA’间的电阻）下降，且燃气浓度越高，电阻下降越多，利用该特性并通过W2、BG、R5等元件组成的开关电路即可获得“气——电”信号，完成燃气泄漏的检测，调节W1可设置不同燃气的报警限，C1为延时电容，用于减小传感器初始稳态的影响。

气敏传感器在使用中，其热丝可能烧断，但难以发现，致使用户在毫不知情的情况下继续使用已失效的燃气报警器。为能及时发现传感器的损坏，本系统特别设计了气敏元件自检电路（由R1,R5,R6,VT,D1等组成），元件正常时，R1上有电压信号，如热丝烧断，该信号为0，VT集电极输出高电平，点亮LED，能使用户及时发现。同时，气敏传感器不直接焊入电路，而是通过七脚电子管座与电路连接，若损坏可方便地从管座中拨出换新，从而解决了更换难的问题。

<二>单稳态触发电路

图2-2 单稳态触发电路

设计单稳延时电路的原因是因为当元件检测到气体时，电阻降低。半导体元件，大多数在通电初期，阻值暂时变高而产生高输出。这是由于在没有通电时，元件吸着水蒸汽的缘故。一旦通电，元件初始阻值随温度上升而变低，随着温度的再次升高，由于水蒸汽的解吸而阻值增加，产生一种过渡现象。这样对于电路会产生误报警，为了防止误报警现象的产生，在电路内部需要装入延迟电路。

采用555时基集成电路，它组成单稳态延时电路，接通电源后大约经过165s，555的输出端3脚输出高电平，当通过W3的过来一个高

7

电压反向后得到一低电平，触发时基电路555，使由555等组成的单稳态电路翻转至暂态，其第3脚输出一高电平，与此同时，555内部的放电管截止，电源电压通过R6给C3充电，使得555的第6脚电位不断升高，当达到2/3Vcc时，555从暂态回到稳态，第3脚又输出低电平，继电器释放，开关断开，蜂鸣器不声音，但此时如果是由于气体浓度的原因，此时的第2脚还是处于低电平，3脚会立刻回到高电平，继电器无法释放，仍会有报警。一旦故障排除，2脚就会输入高电平，在经过10s 左右的充电，6脚电位上升到2/3Vcc，第3脚就会变成低电平，555回到稳态，继电器释放，开关断开，蜂鸣器停止叫声，风扇停止工作。

<三>报警电路

图2-3 报警电路

当3号角输出为高电平时，驱动电磁继电器K吸合，控制的风扇和

8