传感器设计说明书

酒精检测报警器设计说明书

摘要：便携式酒精浓度监测仪通过检测人呼出气体中的酒精浓度推断人体血液中酒精的浓度以及该人醉酒的程度的。通过检测人呼出气体中酒精浓度，就可以知道人血液中的酒精浓度。血液中酒精浓度BAC ：指100mL 血液中乙醇含量，单位:mg/100mL。呼气酒精浓度BrAC ：指每升呼出气体中酒精浓度，单位:mg/L。血液中酒精浓度与呼出酒精浓度比为：2200:1。因此两者的转换公式为：BAC(mg/L)=Br AC(mg/L)×2200。当人体中酒精浓度达到0.25mg/L时，会出现操作上的失误，意识不清，概念模糊。发生交通事故的几率是平常不饮酒时的2倍之多。当呼气中酒精浓度超过0.40mg/L时，出现多话、感觉障碍，行动受阻，肇事率是无酒精状态的6倍。本次设计实现了对不同程度的酒精检测和显示，本次设计装置我们采取了通过气敏传感器对于酒精的检测。本次的课程实践的内容是：通过对气敏传感器呼气，由于不同的酒精浓度灰度气敏传感器的电阻产生不同的变化，所以不同程度的酒精浓度，会使电阻发生不同的变化，进而它的输出电压也不一样，进一步可以采集的不同的信号，将采集到的模拟电压信号通过单片机控制，然后输出到数码管显示模块，显示不同的数字来表示不同程度的泄漏。

1、酒精检测报警器装置工作原理

1.1 QM-N5基本检测电路为图1

图1 QM-N5基本测试电路

QM-N5技术指标及详细参数为图2

图2 QM-N5 相关资料

工作原理：检测电路检测到由气体引起的电压变化时导致的输出信号发生变化。

气敏传感器相关特性曲线图3

图3特性曲线

检测回路的电压计算相关公式U（检测）=U*R/（Rx*R）Rx与U（检测）成反比关系，R与U（检测）成正比关系

1.2报警电路设计图4

图4报警电路

译码电路图5：

图5 译码电路

设计要求：由输入端ABC输入111，011，001 在LED数码管上分别显示气体含量等级2，1，0.

2、相关元器件选择计算

2.1检测电路元器件选择计算，根据图1相应元件计算为

T=1.1RC=1.1*1.8*10^6*100*10^（-6)=3’18秒

2.2报警电路的元器件选择计算，根据图4相应元件选择计算查资料得来的。

3、对应的PCB版设计

电路图如下图6

图6 电路图

PCB图及相应布线

PCB图

4、采购元件和制作装置注意事项

采购注意事项：采购前要明确到要采购多少的元器件和具体是什么型号，一些元器件可以多备几个比如电阻、电容、三极管，主要是为了防止元件在焊接的过程中由于焊烙铁温度过高再者焊接过程中在元件上停留的时间过长导致元件损坏。

清单如下: NE555P一个， SDR继电器一个， QM-N5气敏传感器一个，100uf电容一个，74LS138译码器一个，LM324四运放一个，1.8k电阻35个，1.5M电阻4个，滑动变阻器4个，三极管6个，二极管21个，LED共阴数码管一个，HD74HCOOP DIP-14芯片一个。

5、相关制作工艺

5.1PCB板制作工艺PCB板制作过程：首先可以用软件在PCB版图上测量的版图的大小，然后可以在铜板上用铅笔轻轻画出再裁板，裁出来的板的铜面表面要用砂纸细细磨，使铜板表面没有手指印或者一些东西附着；然后打印PCB版图到转印纸上，将打磨好的铜板和纸贴合在一起用转印机转印，温度在200度左右，一般转印2次就可以了。转印好后检查铜板上的油墨印记是否有段点或不清晰处用油性笔补齐；将印好的铜板放到氯化铁溶液中不时的摇动盆子使铜板更快的腐蚀达到要求的状态；腐蚀好后用水清洗，再用砂纸在水中磨掉油墨的痕迹，后晾干，再用钻孔机钻孔，钻孔时要慢慢来保证钻正确。

5.2元器件装配工艺对照PCB版图，把元器件按图装配到板上(器件的方向、型号和大小要确定清楚)，装一个焊一个以达到准确，全部装配完后还须重新检查对照确保准确。

6、调试

6.1模拟调试方法——可以通过protues进行调试

6.2整机调试方法——对不同喝酒程度的人呼出的气进行检测，由数码管现实的数字判断是否工作正常。

7、总结与思考

总结：在设计之前，我是觉得很难做的，毕竟感觉用到的知识都不是很懂，之后跟着班上的同学做，不断的多问，把用到的知识多看几遍，每一个步骤都，每一个细节都弄清楚。让我了解到了做设计过程中遇到的问题该怎么解决，同时提高了自己的动手能力，和制作过程中的耐心。对气敏传感器的运用也有了一定的了解，对PCB版的设计和布线有了很好的实践机会。

8、参考文献资料

《传感器原理及工程应用》郁有文常健程继红编著

《传感器与检测技术》陈杰、黄鸿编著高等教育出版社

《传感器敏感元件大全》张福学等编著电子工业出版社

《传感器实用装置》人民邮电出版社