QM-N5烟雾气体报警器课程设计

武汉理工大学华夏学院

信息工程课程设计报告书

课程名称传感与检测技术

课程设计总评成绩

学生姓名、学号林明森10212510103

学生专业班级测控1101班

指导教师姓名李莉

课程设计起止日期2013.01.17~2013.01.25

课程设计任务书

学生姓名：林明森专业班级：测控1101

指导教师：李莉工作单位：信息工程系

题目: （注意该位置加上自己所选题目，宋体，四号字不加粗）初始条件：

1.运用所学的传感器原理相关知识和相关电子技术知识；

2.自行进行系统电路设计；

3.PC机及相关应用软件；

要求完成的主要任务:

1.根据被测的非电量选择传感器；。

2.根据传感器选择测量电路。

3.对传感器及其测量电路进行仿真测试。

4.撰写课程设计说明书。

时间安排：

第1天下达课程设计任务书和日程安排，根据任务书查找资料；

第2～4天完成方案论证，传感器系统的设计，参考有关文献，完成仿真测试；第5天结果分析整理、撰写课程设计报告，验收和答辩。

指导教师签名： 2013 年 01 月 21 日

一、课程设计项目名称

基于QM-N5气敏传感器报警

二、项目设计目的及技术要求

1.完成气敏传感器报警的设计和调试。

2.了解传感器的基本知识，掌握传感器的使用方

3.掌握555基时电路的应用。

4.遇到有害气体报警。

三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原

理图和PCB 图 )

一、方案的论证

一种是以AT89C51单片机为基础来实现这个方案，当外部的温度和烟雾和有害气体被传感器捕抓到的时候，传感器讲此非电信号转换成电信号，然后在送到555定时器芯片，当4脚给出一个高电平的时候，扬声器或者LED 发出报警信号或者光信号。来达到警示的目的。但是要编写汇编程序，而且硬件设施的要求多很多。

一种是以传感器为基础连接传感器和AD623和NE555定时器来实现这个方案，当外部的温度和烟雾和有害气体被传感器捕抓到的时候，传感器讲此非电信号转换成电信号，然后在送到555定时器芯片，当4脚给出一个高电平的时候，扬声器或者LED 发出报警信号或者光信号。来达到警示的目的。此方案简单已完成，而且用的地方多。 综合上述，我们选择了方案二来完成本次设计。

二、硬件电路原理图

三、QM-N5传感器介绍

QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N 型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。

a 实物图

b 引脚图

图2.1.1 QM-N5气敏传感器实物图和引脚图

其中：a 为实物图、b 为引脚图

烟雾，有

害气体等

QM-N5

气敏传感

器

AD623放大

NE555 定时振荡器

扬声器

图b中：1脚和3脚并联，记做B；4脚和6脚并联，记做A

2脚记做f′、5脚记做f，f′—f之间加热电源

A、B作为输出端

其具体连线如图2.1.2所示

图2.1.2 QM-N5气敏传感器连线图

特点：

1、用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等）

2、灵敏度高

3、响应速度快

4、输出信号大

5、寿命长，工作稳定可靠

QM-N5技术指标如下表2.1

表2.1 QM-N5技术指标及其详细参数

加热电压（V H）AC或DC 5±0.2V 响应时间

(tres)

≤10S

回路电压（V c）最大DC 24V 恢复时间

(trec)

≤30S

负载电阴（R L）2KΩ元件功耗≤0.7W

清洁空气中电阻

（Ra）

≤2000 KΩ检测范围50—10000ppm

灵敏度（S=R a/R dg）≥4(在1000ppmC4H10

中)

使用寿命2年

QM-N5型半导体气敏元件是以金属氧化物SnO

2

为主体材料的N型半导体气敏元件,当元件接触还原性气体时,其电导率随气体浓度的增加而迅速升高.

1)特点

用于可燃性气体的检测(CH

4,C

4

H

10

,H

2

等)

灵敏度高响应速度快

输出信号大

寿命长,工作稳定可靠

2)技术指标

加热电压(V

H

) AC或DC 5±0.5V

回路电压(V

C

) 最大DC 24V

负载电阻(R

L

) 2KΩ

清洁空气中电阻(Ra) ≤4000KΩ

灵敏度(S=Ra/R

dg ) ≥4(在1000ppmC

4

H

10

中)

响应时间(tres) ≤10S

恢复时间(trec) ≤30S

检测范围 50-10000ppm

3)基本测试电路

图2.1.3

使用方法及注意事项

1)元件开始通电工作时,没有接触可燃性气体,其电导率也急剧增加1分钟后达

到稳定,这时方可正常使用,这段变化在设计电路时可采用延时处理解决.

2)加热电压的改变会直接影响元件的性能,所以在规定的电压范围内使用为佳.

3)元件在接触标定气体1000ppm C

4H

10

后10秒以内负载电阻两端的电压可达到

(V

dg - Va)差值的80%(即响应时间);脱离标定气体1000ppm C

4

H

10

30秒钟以内负

载电阻两端的电压下降到(V

dg

- Va)差值的80%(即恢复时间).

4)符号说明

检测气体中电阻- R

dg 检测气体中电压- V

dg

R dg 与V

dg

的关系: R

d

g=R

L

(V

C

/V

dg

-1)

负载电阻可根据需要适当改动,不影响元件灵敏度.

使用条件:温度-15~35℃;相对湿度45~75%RH;大气压力80~106KPa

环境温湿度的变化会给元件电阻带来小的影响,当元件在精密仪器上使用时,应进行温湿度补偿,最简便的方法是采用热敏电阻补偿之.