项目一 气敏电阻传感器(1)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
核心电路采用塑封双列直插的18脚LED点条显示驱 动集成电路LM3914
LM3914管脚说明
LM3914 电路构成 1.25V
及引脚功
能图
LM3914内部含有10个相同的电压比较器，它们的输
出端可以分别直接驱动外接的10只发光二极管(VDl— VDl0)作条状显示，也可以实现点状显示。它们的反相 输入端并联在一起，并通过一个缓冲器接到输入端5脚。 而10个同相输入端分别接到由10个精密电阻串联而成 的多级分压器上。而这个分压器的两端在内部没有与 其它电路或公共端相连，而是直接由6、4脚引出，通 常将之称为悬浮式，这样使得应用电路的设计更加灵 活和方便。
6 5V + R5 2.7K
3
7
9 10 11 12 13 14
红 色 LED6-9
R2 300Ω T2 9013 T1 9013
1kΩ + A
8 5 15 16 17 18 1 绿 色 LED1-5
R6 100Ω
R1 1.8K 0.2~5V
R4 3.9K
IC1 LM3914
R3 1.5K
蜂 鸣 器
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 任务要求
• 1. 以气敏传感器为传感元件，将气体中酒精浓度转 化为电阻； • 2. 对于气体中酒精浓度的不同能够有明显区别的不 同提示； • 3. 最终上交调试成功的试验系统--酒精浓度检测仪；
酒精浓度检测仪的设计 任务分析
具体知识点如下： 1. 了解MQN型气敏电阻传感器的基本转化原理； • 2. 熟悉MQ-3型酒精传感器的结构及应用； • 3. 掌握LM3914LED通用电平显示驱动芯片的作用 原理
酒精浓度检测 仪的设计
项目一 酒精浓度检测仪的设计 项目描述
设计一种仪器能够监测驾驶员体内酒精含量
国家规定：
车辆驾驶人员血液酒精含 量大于或等20mg/100ml， 小于80mg/100m1的，属于 酒驾；血液酒精含量大于 或等于80mg/100m1的，属 醉驾。
半导体型的酒精测试仪
采用化学物氧化锡作为敏感元件， 这种物质在不同的温度条件下，对 酒精、汽油、香烟等气体具有不同 的灵敏度，当它在高温下遇到酒精 时，电阻值就会急剧减小。
1.MQ3气敏电阻传感器
特点
•对乙醇蒸气有很高的灵敏度 和良好的选择性 * 快速的响应恢复特性 * 长期的寿命和可靠的稳定性 * 简单的驱动回路
封装好的气敏元件有６只针状管脚，其中４ 个用于信号取出，２个用于提供加热电流。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
2. LED通用电平显示驱动芯片LM3914 10个电压比较器 10个1kΩ精密电阻串联组成的分压器——分别 向各电压比较器提供比较基准
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
前端部分MQ3传感器和分压电路按照常 规设计即可，执行驱动声光指示的电路需要 驱动多个发光管及一个蜂鸣器，即需要将分 压电路输出的电压转换成LED线段显示，拟 用LED通用电平显示驱动芯片LM3914作为执 行机构。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
ＬＥＤ灯如何点亮？
解释： 为了驱动ＬＥＤ１发光，集成电路ＬＭ３９ １４的１脚输出应为低电平，因此要求电压 比较器异相（－）端的输入电压>=0.125V； 同理，要使ＬＥＤ2发光，异相（－）端的 输入电压>=0.125×2=0.25V等等
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路及工作原理
• 本设计采用5V电源供电，前端是MQ3型酒精 气体浓度传感器，利用电阻分压电路将酒 精浓度由电阻量转化为电压量，在通过驱 动芯片LM3914按照电压大小驱动输出相应 的发光管，当到达一定阈值时蜂鸣器被触 发，发出报警声。调试时通过电位器RP调 节测量的灵敏度。
6 5V + R5 2.7K 7
3 9
10 11 12 13 14
R2 300Ω
红 色 LED6-9
T2 9013
2 8 5 T1 9013 R6 100Ω 15 16 17 18 1
1
4
A
3
6
R1 1.8K
绿 色 LED1-5
R4 3.9K
IC1 LM3914
R3 1.5K 蜂 鸣 器
RQ1 MQ-3
酒精浓度检测仪的设计
2.气敏电阻工作原理
气体浓度不同
气敏电阻阻值变化
气敏电阻工作原理
酒精浓度检测仪的设计 整体方案设计
根据自动检测系统的组成结构，该酒精浓度检测 仪应该包含酒精气体传感器、信号处理电路和执 行指示机构等部分。
酒精蒸 气浓度 MQ 3 电阻 分压 电路 电压 执行 机构
被测 者
图 酒精浓度检测仪的结构
5
Rp 20K
4 2
FM1
5V-
图 酒精浓度检测仪原理图
酒精浓度检测仪的设计 制作
所需工具
数字万用表、电烙铁、可调直流稳压电源或5V直流稳压电源、洞洞板
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 按照设计原理图，准备元件清单
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 调试
1.检查电源回路 通电前，用数字万用表二极管通断档测量电 源正负接入点之间的电阻，应为高阻态。 目测IC的正负电源是否接反。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 调试
2.电压直接调节
用一组5V稳压电源使系统通电 用另一组稳压电源输出调至0.2V，电源正通过一个 1kΩ电阻接入A点。 调节电源从0.2～５V，观察LED和蜂鸣器的变化。 LED1～LED9挨个被点亮，在LED5和LED6被点亮之间 蜂鸣器将发出声音，并一直持续。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 调试
4.电位器调节灵敏度 调试完成后，调节电位器RP，可以改变系统 测试的灵敏度。
三极管：9013 NPN
Rp 20K 0V-
4
2
FM1
酒精浓度检测仪的设计 调试
没有一个LED被点亮
LM3914周边电路 没有配合好，或 电路某点开路
有几个LED未被点亮
电位器RP阻值偏 小，调大一下再 试
后面电路发生开 路，或三极管烧 坏
蜂鸣器未发出声响
酒精浓度检测仪的设计 调试
3.酒精液体校准
按照传感器使用要求，先通电将传感器预热。 使用乙醇液体作为酒精气体的散发源，先使用50% 乙醇水溶液，再具体调节乙醇含量。 最终得到200ppm的酒精调试系统。
直线驱动10个发光二极管LED组成的10段“线” 或“点”式条图显示器 对被测量的变化反应迅速且真实；无阻尼现 象；抗干扰能力强。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
10个发光二极管LED作为输入端电平变化的显示， 输入端电平信号可以是通过各类传感器和变换电路而 探测的各种物理量，如电压、电流、温度等
LM3914管脚说明
LM3914 电路构成 1.25V
及引脚功
能图
LM3914内部含有10个相同的电压比较器，它们的输
出端可以分别直接驱动外接的10只发光二极管(VDl— VDl0)作条状显示，也可以实现点状显示。它们的反相 输入端并联在一起，并通过一个缓冲器接到输入端5脚。 而10个同相输入端分别接到由10个精密电阻串联而成 的多级分压器上。而这个分压器的两端在内部没有与 其它电路或公共端相连，而是直接由6、4脚引出，通 常将之称为悬浮式，这样使得应用电路的设计更加灵 活和方便。
6 5V + R5 2.7K
3
7
9 10 11 12 13 14
红 色 LED6-9
R2 300Ω T2 9013 T1 9013
1kΩ + A
8 5 15 16 17 18 1 绿 色 LED1-5
R6 100Ω
R1 1.8K 0.2~5V
R4 3.9K
IC1 LM3914
R3 1.5K
蜂 鸣 器
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 任务要求
• 1. 以气敏传感器为传感元件，将气体中酒精浓度转 化为电阻； • 2. 对于气体中酒精浓度的不同能够有明显区别的不 同提示； • 3. 最终上交调试成功的试验系统--酒精浓度检测仪；
酒精浓度检测仪的设计 任务分析
具体知识点如下： 1. 了解MQN型气敏电阻传感器的基本转化原理； • 2. 熟悉MQ-3型酒精传感器的结构及应用； • 3. 掌握LM3914LED通用电平显示驱动芯片的作用 原理
酒精浓度检测 仪的设计
项目一 酒精浓度检测仪的设计 项目描述
设计一种仪器能够监测驾驶员体内酒精含量
国家规定：
车辆驾驶人员血液酒精含 量大于或等20mg/100ml， 小于80mg/100m1的，属于 酒驾；血液酒精含量大于 或等于80mg/100m1的，属 醉驾。
半导体型的酒精测试仪
采用化学物氧化锡作为敏感元件， 这种物质在不同的温度条件下，对 酒精、汽油、香烟等气体具有不同 的灵敏度，当它在高温下遇到酒精 时，电阻值就会急剧减小。
1.MQ3气敏电阻传感器
特点
•对乙醇蒸气有很高的灵敏度 和良好的选择性 * 快速的响应恢复特性 * 长期的寿命和可靠的稳定性 * 简单的驱动回路
封装好的气敏元件有６只针状管脚，其中４ 个用于信号取出，２个用于提供加热电流。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
2. LED通用电平显示驱动芯片LM3914 10个电压比较器 10个1kΩ精密电阻串联组成的分压器——分别 向各电压比较器提供比较基准
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
前端部分MQ3传感器和分压电路按照常 规设计即可，执行驱动声光指示的电路需要 驱动多个发光管及一个蜂鸣器，即需要将分 压电路输出的电压转换成LED线段显示，拟 用LED通用电平显示驱动芯片LM3914作为执 行机构。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
ＬＥＤ灯如何点亮？
解释： 为了驱动ＬＥＤ１发光，集成电路ＬＭ３９ １４的１脚输出应为低电平，因此要求电压 比较器异相（－）端的输入电压>=0.125V； 同理，要使ＬＥＤ2发光，异相（－）端的 输入电压>=0.125×2=0.25V等等
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路及工作原理
• 本设计采用5V电源供电，前端是MQ3型酒精 气体浓度传感器，利用电阻分压电路将酒 精浓度由电阻量转化为电压量，在通过驱 动芯片LM3914按照电压大小驱动输出相应 的发光管，当到达一定阈值时蜂鸣器被触 发，发出报警声。调试时通过电位器RP调 节测量的灵敏度。
6 5V + R5 2.7K 7
3 9
10 11 12 13 14
R2 300Ω
红 色 LED6-9
T2 9013
2 8 5 T1 9013 R6 100Ω 15 16 17 18 1
1
4
A
3
6
R1 1.8K
绿 色 LED1-5
R4 3.9K
IC1 LM3914
R3 1.5K 蜂 鸣 器
RQ1 MQ-3
酒精浓度检测仪的设计
2.气敏电阻工作原理
气体浓度不同
气敏电阻阻值变化
气敏电阻工作原理
酒精浓度检测仪的设计 整体方案设计
根据自动检测系统的组成结构，该酒精浓度检测 仪应该包含酒精气体传感器、信号处理电路和执 行指示机构等部分。
酒精蒸 气浓度 MQ 3 电阻 分压 电路 电压 执行 机构
被测 者
图 酒精浓度检测仪的结构
5
Rp 20K
4 2
FM1
5V-
图 酒精浓度检测仪原理图
酒精浓度检测仪的设计 制作
所需工具
数字万用表、电烙铁、可调直流稳压电源或5V直流稳压电源、洞洞板
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 按照设计原理图，准备元件清单
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 调试
1.检查电源回路 通电前，用数字万用表二极管通断档测量电 源正负接入点之间的电阻，应为高阻态。 目测IC的正负电源是否接反。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 调试
2.电压直接调节
用一组5V稳压电源使系统通电 用另一组稳压电源输出调至0.2V，电源正通过一个 1kΩ电阻接入A点。 调节电源从0.2～５V，观察LED和蜂鸣器的变化。 LED1～LED9挨个被点亮，在LED5和LED6被点亮之间 蜂鸣器将发出声音，并一直持续。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 调试
4.电位器调节灵敏度 调试完成后，调节电位器RP，可以改变系统 测试的灵敏度。
三极管：9013 NPN
Rp 20K 0V-
4
2
FM1
酒精浓度检测仪的设计 调试
没有一个LED被点亮
LM3914周边电路 没有配合好，或 电路某点开路
有几个LED未被点亮
电位器RP阻值偏 小，调大一下再 试
后面电路发生开 路，或三极管烧 坏
蜂鸣器未发出声响
酒精浓度检测仪的设计 调试
3.酒精液体校准
按照传感器使用要求，先通电将传感器预热。 使用乙醇液体作为酒精气体的散发源，先使用50% 乙醇水溶液，再具体调节乙醇含量。 最终得到200ppm的酒精调试系统。
直线驱动10个发光二极管LED组成的10段“线” 或“点”式条图显示器 对被测量的变化反应迅速且真实；无阻尼现 象；抗干扰能力强。
电阻式传感器——酒精浓度检测仪的设计 电路设计
10个发光二极管LED作为输入端电平变化的显示， 输入端电平信号可以是通过各类传感器和变换电路而 探测的各种物理量，如电压、电流、温度等