關(guān)于家用氣體如何檢測的研究和設(shè)計-wenkub
2023-05-22 16:37:11 本頁面
【正文】 2 Abstract With the use of gas, domestic gas detection has important. The design is a practical gas leakage alarm device, the first is the detection of gas concentration, and the gas concentration signal amplification, the A/D conversion, digital signal is converted into the microcontroller, through the I/O interface output。 A/D conversion。然而導(dǎo)致事故發(fā)生的罪魁禍?zhǔn)滓彩羌矣萌細(xì)獾男孤?、爆炸。程序?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài) 。 所以本裝置 要求選定適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎勒赵碓O(shè)計適當(dāng)電路完成檢測的全程輸入輸出，達(dá)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(yù) 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(biāo) ,如果超標(biāo)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(yán)重 CO 泄露事故 ,此時啟動預(yù)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。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。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(yīng)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 。 （ 4） 電化學(xué)式氣體傳感器 。 （ 2） 利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱導(dǎo)氣體傳感器、光干涉氣體傳感器、紅外傳感器。 8 （ 2） 對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度。 （ 6） 制造成本低，使用與維護方便。 簡要例舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類氣體傳感器及其可檢測的氣體種類 表 1 各種氣體傳感器可檢測的氣體種類 傳感器的種類 ＣＯ CO2 H2s NH3 HCN HCl CO Cl2 Cl2 NOx SO2 O2 CH4 C2H2 H2 H2O 半導(dǎo)體氣體傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 固體電解質(zhì)傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ 催化燃燒式傳感器 ◎ ○ ○ ○ 9 電化學(xué)傳感器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 高分子電解質(zhì)氣體傳感器 ◎ ○ ○ ○ ○ 3 氣體傳感器的選用 氣體傳感器是本系統(tǒng)檢測的起點也是系統(tǒng)的核心和重點，選擇合適的傳感器成為決定系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。 下列是各個氣體檢測所需的傳感器 MQ138 甲醛傳感器 MQ138是一種二氧化錫半導(dǎo)體型甲醛氣體傳感器，對甲醛具有高的靈敏度和快速的響應(yīng)性，適于便攜式甲醛探測器和汽車燃火系統(tǒng)等。為了使元件發(fā)揮其好的功能和特定的性能，加熱電壓、回路電壓和負(fù)載電阻須限制在下頁圖表所示的標(biāo)準(zhǔn)工 作條件內(nèi)。靈敏度特性圖反映了元件電阻和氣體濃度之間的關(guān)系。采用高低溫循環(huán)檢測方式低溫檢測一氧化碳，傳感器的電導(dǎo)率隨 空氣中一氧化碳?xì)怏w濃度增加而增大，高溫清洗低溫時吸附的雜散氣體。 圖 3 一氧化碳傳感器外形結(jié)構(gòu) 傳感器的基本測試電路需要施加 2 個電壓：加熱器電壓 VH 和測試電壓 VC。在滿足傳感器電性能要求的前提下， VC 和 VH 可以共用同一個電源電路。 RS 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值 RO 表示傳感器在 1000ppm 氫氣中的電阻值。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。 12 圖 6 半導(dǎo)體氣體傳感器外 形結(jié)構(gòu) 傳感器的基本測試電路是需要施加 2 個電壓：加熱器電壓（ VH）和測試電壓（ VC）。在滿足傳感器電性能要求的前提下， VC 和 VH 可以共用同一個電源電路。 RS 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值 RO 表示傳感器在 1000ppm 甲烷中的電阻值。 一邊在后來的實驗中生產(chǎn)中運用對應(yīng)的傳感器。主體部分是采用逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，由 CLK 控制的內(nèi)部電路的工作 ,START 為啟動命令，高電平有效，啟動 ADC0809 內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成，輸出信號 EOC 有效， OE 為輸出允許信號，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器 ,把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送 DB。 （三）、單片機 在單片機的市場上， 51 系列單片機和 PIC 系列單片機占主要的市場，但是考慮其經(jīng)濟，使用的因素。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。 （四）、聲光報警 LED顯示 1 聲光報警 作為 家用氣體 泄露測試裝置，聲光報警部分不可缺少，當(dāng)檢測到 CO 氣體在空氣中的所占的比例超標(biāo)時，就應(yīng)該通過聲光方式發(fā)出警
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