煤气报警器设计

目录

摘要 (1)

一、概述 (1)

1.1 课题研究背景、目的 (1)

1.2 方案构想 (2)

二、方案设计 (2)

2.1 基于单片机的实现方案 (2)

2.2 基于电源电路的实现方案 (2)

2.3 方案选择 (3)

三、电路设计 (3)

3.1电源电路 (3)

3.2气体传感器电路 (3)

3.3报警电路 (5)

3.4电路分析 (6)

四、元器件的选择 (6)

五、系统调试 (8)

六、结束语 (8)

参考文献 (8)

摘要

近年来，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高居民的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的煤气报警器实为必要之举。

本次课程设计的题目是煤气泄漏报警器，煤气泄漏报警器是用于当煤气泄漏达到一定危害浓度时就立即发出报警,它在实际生活中有着十分广泛的应用。本论文针对家庭燃气主要类型与成分而设计的燃气泄露报警系统，以气敏传感器和为核心器件。该燃气报警器是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格廉价的报警器，它具有很强的实用性。当这些气体在室内达到一定要求浓度（安全值）时，该装置能够发出声光报警，提醒人们注意有燃气气泄漏，及时采取措施。另外，该装置还具备显示室内温度的功能。

关键词：报警电路气敏探测

一、概述

1.1 课题研究背景、目的

人的生存离不开空气，人的一生大约有80%的时间是在室内度过的，室内环境质量的好坏影响着人们的身心健康。室内的有害气体来源有来自装修不当造成的甲醛、氨气、氡气、苯、放射性物质的释放，而这些气体在装修时加以注意，完全可以减少其排放量，从而不至于影响人的健康状况。室内存在的有害气体的另一主要来源为可燃性气体的泄漏，主要可分为天然气泄漏、液化气泄漏和煤气泄漏。

煤气泄漏的主要成分是一氧化碳与氢气，一氧化碳中毒原因是一氧化碳进入人体后会和血液中的血红蛋白结合，从而出现缺氧。常见于家庭居室内通风差得情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道泄漏气中的一氧化碳吸入会导致一氧化碳中毒。

液化气泄漏危害也不易小视，液化石油气是石油产品之一。英文名称liquefied petroleum gas，简称LPG。是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由炼厂气所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围时，遇明火即爆炸。

天然气主要成分是烷烃，其中甲烷含量在95%以上。人所赖以生存的空气中有大约20%的氧气，如果人的生活空间是封闭空间，氧气稀薄，人会因氧气不足，

导致窒息、昏迷，有心脑血管疾病的人将会危及生命。室内天然气泄漏会使室内空气中的氧气相对稀薄，由于天然气是无色无味，人很难察觉到，尤其当人处于睡眠状态时，天然气的泄漏就更加危险，甚至会使人窒息。天然气的另一危险是当空气中的天然气含量达到一定含量时，遇到明火就会产生爆炸，危及人的生命 。

1.2 方案构想

系统设计：

查找资料，确定家用天然气和液化气报警系统的设计方案，画出系统的总框图，对框图的进行分析，确定系统的总体设计模块。系统模块构成包括报警电路模块、气体检测处理模块、电源模块、单片机主控制模块、温度检测模块、显示模块等几大模块。根据系统各个模块所要完成的功能分别去进行独立的分析与设计，使设计工作细化，从于达到逐步求精。在系统设计完后，对该系统进行进一步分析调整，整体出完整的思路方案。

硬件设计：

根据设计好的系统方案，选择出最适合本系统的各个环节的芯片、气体传感器等；根据元件实际情况，选择最好的布局，布局要求合理，美观，实用。待一切准备就绪，做出实物。

二、方案设计

2.1 基于单片机的实现方案

基于8051单片机实现的煤气报警器的具体方案。该方案主要包括了可燃气体传感器、A/D 转换器、键盘控制电路、8051单片机电路、晶振、蜂鸣器以及LED 显示电路。可燃气体传感器输出为模拟量，需要利用A/D 转换器将模拟量转换成数字量送给8051单片机；晶振和键盘控制作为8051单片机的外围输入电路，蜂鸣器作为报警用的8051单片机的外围输出电路；显示电路采用了LED 显示，由8051单片机控制实现显示。

2.2 基于电源电路的实现方案

该方案主要由电源电路、气敏探测电路、信号放大器、报警器气等四部分组成。在本方案中，电源电路负责给整个电路提供5V 的直流稳压电源；气敏探测电路负责探测煤气浓度及将其转化为电信号，并将采集到的信号传给信号放大器；信号放大器主要负责将接收到的信号放大，并分别传输给报警器和自动关闭煤气装置电路；报警器主要负责当煤气浓度达到一定的危害程度时立即发出报警度。其原理框图如图2.2所示。

图2.2方案原理图

2.3 方案选择

本实验选择基于电源电路的实现方案。

三、电路设计

3.1电源电路

图中变压器T和BR,U1,C1,C2组成电源电路，输出5V稳定的直流电压供整机用电。

3.2 气体传感器电路

采用MQ-2可燃气体检测用半导体气敏元件。MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

特点：

1、在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度

2、对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高

3、长寿命、低成本

4、简单的驱动电路即可

应用：

1、家庭用气体泄漏报警器