有害氣體的檢測(cè)與抽排電路設(shè)計(jì)和機(jī)器人行走電路設(shè)計(jì)_課程設(shè)計(jì)-wenkub
2022-09-06 13:07:12 本頁面
【正文】 系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 7 報(bào)警電路，可以采用 LC179 來驅(qū)動(dòng)控制喇叭發(fā)聲。 從經(jīng)濟(jì)上看，方案一也更經(jīng)濟(jì)，故采用方案一 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊圖 圖 設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊圖 220V 交流電源 降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓 檢測(cè)模塊 抽排模塊 報(bào)警模塊 武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 8 設(shè)計(jì)原理流程圖 圖 設(shè)計(jì)原理流程圖 設(shè)計(jì)原理圖 驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路 降壓整流濾波穩(wěn)壓 220V交流電源 觸發(fā)555芯片產(chǎn)生頻率信號(hào) 驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊工作 武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 9 圖 設(shè)計(jì)原理圖 武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 10 設(shè)計(jì)方案分析 供電 模塊分析 圖 供電 模塊圖 如圖 所示，直流電源電路采用 220v 交流電壓供電，由電源變壓器、橋式整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等四部分組成。因而在整流、濾波電路之后還要接一個(gè)穩(wěn)壓電路在電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流的穩(wěn)定。 觸發(fā) 抽排模塊分析 當(dāng)空氣中有害氣體濃度達(dá)到一定值的時(shí)候，繼電器工作，使得風(fēng)扇電路接通，進(jìn)行氣體抽排。由于脈沖是連續(xù)的，這樣就產(chǎn)生了頻響的聲報(bào)警信號(hào)和頻閃的光報(bào)警信號(hào)。電容器 C放電所需的時(shí)間為： tPL=R2Cln2，可近似看成 tPL= 當(dāng) C 放電結(jié)束時(shí)， T截止， VCC 將通過 R R2向電容器 C 充電， VC由（ 1/3） VCC上升到（ 2/3） VCC所需的時(shí)間為： tPH=(R1+R2)Cln2，可近似看成 tPH=(R1+R2)C 而當(dāng) VC上升到（ 2/3） VCC時(shí)，觸發(fā)器又周而復(fù)始，在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波，其頻率為： f=1/( tPL +tPH)，可近似看成 f=[(R1+2R2)C] QMN5 氣敏傳感器 QMN5 型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測(cè)，屬于 N型半導(dǎo)體元件。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。 選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。最后考慮尺寸是否合適。 圖 電路仿真圖 原件列表 表 有害氣體檢測(cè)報(bào)警及抽排電路元件列表 元件名稱 型號(hào) 數(shù)量 交流電動(dòng) Motor 1 氣敏傳感器 MQN5 1 變壓器 220V/12V 1 整流橋 QL400/1A 1 穩(wěn)壓器 74L12 1 555 定時(shí)器 555 1 揚(yáng)聲器 5W,8Ω 1 報(bào)警燈 LED 1 三極管 2N3019 1 電阻 各種阻值 若干 電容 無極性電容 若干 武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 16 電壓比較器 COMPI 1 排氣扇 220V， 300W 交流 1 仿真結(jié)果分析：由于在實(shí)際應(yīng)用中普通 LAMP 燈接到直流弱電中無法達(dá)到警報(bào)的作用，且由于人眼和耳接受的頻率有所差別，所以用同一個(gè) 555 無法達(dá)到要求，應(yīng)該將燈接到交流強(qiáng)電中，并用可控硅經(jīng)過參數(shù)調(diào)節(jié)后進(jìn)行開關(guān)控制。 (2) 機(jī)器人行走動(dòng)力只能使用干電池，不能使用動(dòng)力電源。 設(shè)計(jì)方案論證及選擇 根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)以及要求的分析，電路應(yīng)該由脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、計(jì)時(shí)電路、直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路三部分組成。 綜合分析方案二改變電阻來控制時(shí)間要用單刀多置開關(guān)接很多固定電阻，而且所調(diào)整武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 18 的時(shí)間很不靈活且無法通過顯示管顯示確切的時(shí)間，而方案一通過給計(jì)數(shù)器置數(shù)控制時(shí)間更 加靈活方便，故選用方案一來進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì) 。所以 0t1t 期間，定時(shí)器輸出 0u 為高電平１。 電機(jī)正反轉(zhuǎn)模塊分析 武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 22 圖 電機(jī) 正反轉(zhuǎn)模塊圖 如圖 所示， JK 觸發(fā)器將 J與 K端都置 1時(shí)有取反功能，由 TCU 端輸出的信號(hào)進(jìn)入CLK 端，被取反并保持狀態(tài)至 下一次脈沖到來，設(shè)首次進(jìn)入信號(hào)帶動(dòng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)為正轉(zhuǎn)，當(dāng) JK 觸發(fā)器再次取反時(shí)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)即為翻轉(zhuǎn)。電容器 C放電所需的時(shí)間為： tPL=R2Cln2，可近似看成 tPL= 當(dāng) C 放電結(jié)束時(shí)， T截止， VCC 將通過 R R2向電容器 C 充電， VC由（ 1/3） VCC上升到（ 2/3） VCC所需的時(shí)間為： tPH=(R1+R2)Cln2，可近似看成 tPH=(R1+R2)C 而當(dāng) VC上升到（ 2/3） VCC時(shí)，觸發(fā)器又周而復(fù)始，在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波，其頻率為： f=1/( tPL +tPH)，可近似看成 f=[(R1+2R2)C] 74LS192 計(jì)數(shù)器 74LS192 是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，引腳排列及邏輯符號(hào)如下 (a)、（ b） 所示： 圖 74LS192 引腳圖 圖中： 為置數(shù)端， 為加計(jì)數(shù)端， 為減計(jì)數(shù)端， 為非同步進(jìn)位輸 出 端，為非同步借位輸出端， P0、 P P P3 為計(jì)數(shù)器輸入端， 為清除端， Q0、 Q 3為數(shù)據(jù)輸出端。 PCB 封裝 圖 PCB 封裝圖 武漢理工大學(xué)《小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書 26 電路仿真 圖 電路仿真圖 原件列表 表 機(jī)器人行走
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