QM-N5烟雾气体报警器课程设计
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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.