關(guān)于家用氣體如何檢測的研究和設(shè)計-文庫吧
2025-04-20 16:37 本頁面
【正文】 ........................ 17 （二）總體功能調(diào)試 .......................................................................................... 18 參考文獻 ..................................................... 19 致 謝 ...................................................... 20 4 引言 隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，高層密集住宅日益增加。家用氣體燃氣以清潔、便利、高效節(jié)能等優(yōu)點逐步進入廣 大消費者家中備受青睞。然而導致事故發(fā)生的罪魁禍首也是家用燃氣的泄漏 、爆炸。從而研究和設(shè)計家用氣體的檢測裝置是相當重要的。 本設(shè)計是一種實用的燃氣泄漏報警裝置，首先是氣體濃度檢測，并對氣體濃度信號進行放大處理，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入單片機， 通過I/O 接口輸出 。輸出信號驅(qū)動相應的驅(qū)動電路，分別控制 報警燈、蜂鳴器 及 切斷電路，實現(xiàn)對 煤氣泄露事故的 實時監(jiān)測及控制 。程序?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài) 。 其中 家用燃氣的主要成分是 CH4， 在 設(shè)計中傳感器的選擇 又 是首要任務 在產(chǎn)品技術(shù)含量上，國內(nèi)產(chǎn)品和國外產(chǎn)品差別不是很大，在一些指標上也有一定的超越，但是產(chǎn)品的大規(guī)模化生產(chǎn)才剛起步，需 要積累經(jīng)驗和技術(shù)，所以在燃氣泄漏報警裝置在中國有很大的發(fā)展前景。 5 一 家用氣體自動測試總體設(shè)計 （一） 設(shè)計要求 在本設(shè)計中， 家用氣體 泄露測試裝置的主要功能就是快速準確的檢測被測氣體中有害氣體的含量（主要是甲烷等氣體），通過 家用氣體 的泄漏是氣體濃度增加，當氣體濃度達到一定門限值時發(fā)出聲光報警 ，如若家中無人也可自動切斷家用氣體供用和通過繼電器打開排氣扇進行氣體排放 。為了實現(xiàn)以上功能：系統(tǒng)應該具備氣體傳感器、三極管、蜂鳴器、發(fā)光二極管 、單片機、 A/D 轉(zhuǎn)換器、繼電器、排氣扇、切斷器 等 。 所以本裝置 要求選定適當?shù)膫鞲衅?，依照原理設(shè)計適當電路完成檢測的全程輸入輸出，達到氣體泄露裝置功能的實現(xiàn) （二） 設(shè)計原理內(nèi)容 CO 傳感器 溫度補償 運算放大 A/D轉(zhuǎn)換 單 片 機 預 警設(shè)置 數(shù)碼顯示 參數(shù)設(shè)置 通訊接口 上位機 光電隔離 繼電器 排氣扇 切斷器 6 圖 1 如上圖 1 所示為家用氣體泄露系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)的工作流程是 由裝在室內(nèi)的CO 傳感器獲得被測量對象 (室內(nèi) CO 濃度 )原始信號 ,經(jīng)過溫度補償和取樣放大得到矯正后的可匹配信號，進入 A/D 轉(zhuǎn)換 ,得到被測對象的數(shù)字量信號 ,再由單片機進行數(shù)據(jù)處理 ,得到最終的室內(nèi)環(huán)境 CO 濃度值 ,將此數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示并保存 ,同時根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的限值參數(shù)判斷環(huán)境濃度是否 超標 ,如果超標立即向光隔離接口輸出控制信號 ,通過繼電器打開排氣扇 , 如果超出下限值，切斷閥關(guān)閉，并開始進入危險期計時 ,如果發(fā)現(xiàn)環(huán)境中一氧化碳濃度長時間處于危險狀態(tài) ,則有可能排氣扇未能打開 ,或者房間發(fā)生嚴重 CO 泄露事故 ,此時啟動預警信號進行語音報警提示 ,提示室內(nèi)人員打開門窗、關(guān)閉氣源并迅速撤離事故現(xiàn)場。如果系統(tǒng)接有上位機工作的話 ,可通過通信接口對單片機組成的下位機系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置 ,并可定時地從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取以前測量的數(shù)據(jù)值 ,進行二次處理加工或存入數(shù)據(jù)庫永久保存。 具體技術(shù)指標如下： 應用范圍：工業(yè)生產(chǎn)和人民 生活中的 CO 檢測； 檢測對象： CO 及他們的混合氣體； 檢測范圍： CO:0～ 1000ppm； 檢測精度： CO 優(yōu)于 20ppm； 報警濃度： 100ppm～ 300ppm 響應時間：≤ 30ms； 電池電壓： +12V； 工作溫度范圍： 20～ +70℃； 工作濕度范圍： 10～ 95%RH。 二 家用氣體自動檢測硬件設(shè)計 (一 )、傳感器的選用 1 傳感器的發(fā)展史 7 傳感器技術(shù)是 20 世紀的中期才剛剛問世的 ，在那時與 計算機技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)相比 傳感技術(shù)的發(fā)展都落后于它們，不少先進的成果仍停留在實驗研究階段 并沒有投入到實際 生產(chǎn)與廣泛應用轉(zhuǎn)化率比較低。在國外 傳感器技術(shù)主要是在各國不斷發(fā)展與提高的工業(yè)化浪潮下誕生的，并在早期多用于國家級項目的科研研發(fā)以及各國軍事科技航空航天領(lǐng)域的試驗研究。然而隨著各國機械工業(yè)、電子、計算自動化等相關(guān)信息化產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，以日本和歐美等西方國家為代表的傳感器研發(fā)及其相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已在國際市場中逐步占有了重要的份額。我國從 20 世紀 60 年代開始傳感技術(shù)的研究與開發(fā) ，經(jīng)過從“六五”到“ 九五”的國家攻關(guān) ，在傳感器研究開發(fā)、設(shè)計、制造、可靠性改進等方面獲得長足的進步，初步形成了傳感器研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應 用的體系，并在數(shù)控機床攻關(guān)中取得了一批可喜的為世界矚目的發(fā)明專利與工況監(jiān)控系統(tǒng)或儀器的成果。但從總體上講，它還不能適應我國經(jīng)濟與科技的迅速發(fā)展，我國不少傳感器信號處理和識別系統(tǒng)仍然依賴進口。同時，我國傳感技術(shù)產(chǎn)品的市場競爭力優(yōu)勢尚未形成 產(chǎn)品的改進與革新速度慢，生產(chǎn)與應用系統(tǒng)的創(chuàng)新與改進少 2 氣體傳感器的分類 氣體傳感器是氣體與氣味檢測的關(guān)鍵元件 。 根據(jù)其氣敏特性，氣體傳感器可以分為六大類： （ 1） 半導體氣體傳感器。 （ 2） 固體電解質(zhì)氣體傳感器。 （ 3） 接觸感染式氣體傳感器。 （ 4） 電化學式氣體傳感器 。 （ 5） 光學式氣體傳感器。 （ 6） 高分子氣體傳感器。 根據(jù)檢測原理上 氣體傳感器又 可以分為三大類： （ 1） 利用物理化學性質(zhì)的氣體傳感器：如半導體氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器。 （ 2） 利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱導氣體傳感器、光干涉氣體傳感器、紅外傳感器。 （ 3） 利用電化學性質(zhì)的氣體傳感器：如電流型氣體傳感器、電勢型氣體傳感器等。 氣體傳感器應滿足的基本條件 一個氣體傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣體傳感器都必須 具備以下條件： （ 1） 能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應或低響
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