酒精探测仪的设计方案

酒精探测仪方案的

设计

组长：朱春明

成员：张钧

周福亮

电气信息工程学院

测控技术与仪器专业北方民族大学电气信息工程学院电子设计大赛作品

摘要

本文研究的是一种以MQ-3气敏传感器和LM3914发光二极管集成驱动器为主的酒精浓度测试仪器。通过酒精传感器检测空气酒精浓度，通过数模转换对数据进行处理，并通过发光二极管点亮的个数判定酒精的大致浓度。在国家实施酒驾新规之后，酒精气敏传感器得到了更加普遍的应用，基于MQ系列酒精气敏传感器的便携检测仪器也获得了迅猛发展。此外，酒精测试仪也可应用于食品加工、酿酒等需要监控空气中酒精浓度的场合，因此，酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求

关键词：酒精浓度探测，A/D转换，MQ-3，LM3914

引言

传感器在工业生产和社会生活中应用日益广泛，在自动控制领域，更有不可替代的重要作用。在国家实施酒驾新规之后，酒精气敏传感器得到了更加普遍的应用，基于MQ-3酒精气敏传感器的便携检测仪器也获得了迅猛发展。此外，酒精测试仪也可应用于食品加工、酿酒等需要监控空气中酒精浓度的场合。如今，气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向的发展，因此，酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。

本文讨论一种基于MQ-3酒精气敏传感器和LM3914发光二极管集成驱动器而设计的酒精探测仪电路，经过仿真电路模拟和硬件焊接调试，设计可行，达到了预期效果。本电路是模拟数字电路，具有电路简单，易于调节，便于携带，造价低廉的特点，但也有只能阶梯显示，精度有限的缺陷。当然，作为第一次参与的比赛项目，通过对该电路的研究，我们对电子产品的设计制作领域有了一个全新而又深刻的认识，发现了自己感兴趣的方面，为以后的电子之路有了较为清晰的认识，我想，这才是最为重要的地方。

第一章．系统总体设计

1..1系统设计任务与要求

1.1.1系统设计任务

该实验通过MQ-3酒精气敏传感器对酒精蒸汽的检测产生模电信号，输入

LM3914，经过比较，驱动发光二极管发光，以点亮发光二极管的个数来

判断酒精浓度。通过已有元件及电路模块设计电路。

1.1.2设计要求

根据设计任务，详细分析酒精探浓度测仪的设计需求，并进行硬件的总

体设计。在完成酒精探浓度测仪总体设计后，进行硬件功能模块的设计，利用Proteus软件完成全部电路的仿真设计工作。

1.2重点研究内容与实现方法

1.2.1重点研究内容

对各元件性能掌握，做出酒精探浓度测仪的总体设计

1.2.2实现方法

本系统主要通过资料查找、系统需求分析、系统总体设计，软硬件总体设计、系统仿真与调试、资料整理等步骤来完成。

本系统通过Proteus软件完成所有功能的电路仿真。

第二章．系统硬件各功能模块的设计

2.1各主要元件的分析

2.11 LM3914集成驱

LM3914是10位发光二极管驱动器，它可以把输入模拟量转换为数字量输出驱动10位发光二极管来进行点显示或柱显示。4脚和6脚之间连接有10个精密分压电阻，7脚和8脚之间是一个参考电压源，9脚为点／柱模式选择，5脚为信号输入端。

LM3914参考电压源输出约5V，即在7脚和8脚之间维持一个5V的基准电压Vref，该基准可以直接给内部分压器使用，这样当Vin（5脚）输入一个0～

5V电压时，通过比较器即可点亮0～10个发光二极管，芯片内部主要结构如图1所示：

图1 LM3914电路原理图

LM3914N其引脚主要功能如下：

引脚主要功能引脚主要功能

1 接发光管负极10 接发光管负极

2 地11 接发光管负极

3 正电源12 接发光管负极

4 发光管最低亮度设定13 接发光管负极

5 信号输入14 接发光管负极

6 发光管最高亮度设定15 接发光管负极

7 基准电压输出16 接发光管负极

8 基准电压设定17 接发光管负极

9 模式设定18 接发光管负极

2.12 MQ-3酒精气敏传感器

酒精传感器采用的是MQ3气敏传感器，它对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰，良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。是一款适合多种应用的低成本传感器。

图2中①、②、③分别表示MQ-3乙醇传感器的引脚排布图、引脚功能图、使用接线图。其中H-H表示加热极（如5V），A-A、B-B传感器表示敏感元件的2个极，图③中“V”为传感器的工作电压，同时也是加热电压。

图2 MQ-3传感器的外观和相应的结构形式

加热电压取交直流5V均可。当气敏传感器加热后，环境中的可燃气体浓度加大时，传感器的内阻将迅速减小，利用该特性结合分压原理，分析得知Vout 的值将逐渐加大，当超过我们设定的阈值时，可产生相应的操作。经过调理，检测信号由电阻值转变成电压值，便于后续电路进行A/D转换和处理。

2.1.3 7805稳压芯片

用7805系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。

7805在电路中的应用（图3 a）及内部电路原理（图3 b）。

图3 7805稳压芯片

三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。

第三章．电路总体设计

3.1电路原理

该电路采用干电池供电，并经三端稳压器IC1稳压，输入稳定的5V电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。电路原理图如图4所示：