可燃?xì)怏w警報器電路設(shè)計畢業(yè)設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-04 08:52本頁面
【正文】 realize the circuit design of bustible gas alarm.Key words：Alarm Apparatus；GSA2；False Alarm ；Control Signal 目 錄 １ 引言 1 課題研究的意義、現(xiàn)狀 1 課題研究的要求及內(nèi)容 1 2 電路設(shè)計 2 總體思路 2 可燃?xì)怏w檢測及信號處理電路設(shè)計 2 氣敏傳感器GSA2介紹 2 可燃?xì)怏w檢測及信號處理 4 報警電路設(shè)計 6 聲報警電路 7 光報警及聯(lián)動電路 9 177。近年來，隨著燃?xì)獾淖兏?，可燃?xì)怏w已經(jīng)成為了大多數(shù)城鄉(xiāng)居民取暖和做飯的燃料。由于可燃?xì)怏w的危害性嚴(yán)重影響了人們的生活安全，因此怎樣防止可燃?xì)怏w中毒與爆炸至關(guān)重要。日本是最早發(fā)明燃?xì)鈭缶鞯膰?，己?0多年的歷史。日本政府和生產(chǎn)企業(yè)大力推廣報警器的使用，使燃?xì)庑孤┖捅ǖ仁鹿实氖鹿事蔬h(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家。我國在70年代初期開始研制可燃性氣體報警器，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應(yīng)用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴(kuò)展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。近年來，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進(jìn)步[1]。本次設(shè)計選用半導(dǎo)體氣敏傳感器GSA2（由于這種傳感器具有長期的穩(wěn)定性、較高的靈敏度、良好的抗干擾能力、較好的重復(fù)性）檢測可燃?xì)怏w，與滯回比較電路和反向比例運算電路部分構(gòu)成可燃?xì)怏w檢測電路。本次設(shè)計的另外一個重要部分是驅(qū)動報警電路，報警電路采用NE555芯片組成振蕩電路，當(dāng)檢測電路輸出的控制信號輸入后，經(jīng)過電路輸出脈沖信號并驅(qū)動報警器工作發(fā)出聲音報警；此外，三極管放大電路、LED發(fā)光二極管及電磁繼電器組成的光報警聯(lián)動電路，可以對檢測電路發(fā)出的控制信號作出光報警動作，而且繼電器作為聯(lián)動開關(guān)可以外接排風(fēng)裝置能迅速采取動作，及時減少空氣中可燃?xì)怏w濃度等，從而減少中毒、火災(zāi)及爆炸等安全隱患，有效保障人們生命財產(chǎn)安全。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度在設(shè)置的臨界報警濃度附近徘徊時，會使報警器報警部分不停地開和關(guān)，繼電器不停地吸合和斷開，為了防止抖動現(xiàn)象，保證此設(shè)計的穩(wěn)定性，電路中引入了滯回比較器，有效的減少了外部的干擾。本電路整體上可以分為四部分：可燃?xì)怏w檢測電路、信號處理電路、報警電路及聯(lián)動控制系統(tǒng)、177。電路的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。當(dāng)氣體傳感器GSA2檢測到可燃?xì)怏w濃度變化時，其阻值發(fā)生變化，使電路輸出檢測信號[3]。由于開始給整個電路通電時，氣體傳感器GSA2的電阻值比其正常工作時電阻值小很多，導(dǎo)致電阻R1分壓較大，會使電路發(fā)生誤報警?！饷魝鞲衅鱃SA2介紹氣敏傳感器GSA2屬于電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器。半導(dǎo)體式傳感器測量時對環(huán)境變化較為敏感，輸出線性不穩(wěn)定。由于半導(dǎo)體與吸附分子間存在能量差，氣體分子被吸附在半導(dǎo)體表面上，在半導(dǎo)體表面和吸附分子之間將發(fā)生電荷的重新排列。通過阻值的變化在電路中實現(xiàn)分壓或限流，從而在電路中實現(xiàn)對可燃?xì)怏w的檢測[4]。根據(jù)測量電路（圖22）對其進(jìn)行測試。要設(shè)計此報警器電路首先要了解GSA2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路，如圖22所示。表21 GSA2 技術(shù)指標(biāo)參數(shù)名稱加熱電壓測量電壓空氣中的電阻響應(yīng)時間恢復(fù)時間靈敏度符號VhVcRoTrestrecβ單位VVKΩSS倍參數(shù)值5+5～10分檔≤10≤30≥5[標(biāo)注] ①標(biāo)定氣體為1000ppm氫氣。工作在溫度：10℃～+45℃；濕度：≤95%RH的環(huán)境；檢測范圍：100～5000PPM；標(biāo)定氣體：CO含量≤10% 人工煤氣400～5000PPM；CO含量≤20% 人工煤氣400～2500PPM；CO含量≤30% 人工煤氣250～1500PPM。采用氣敏傳感器GSA2檢測空氣中的可燃?xì)怏w濃度，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度變化時，氣敏傳感器GSA2阻值發(fā)生變化，檢測電路輸出相應(yīng)的控制信號。圖23 可燃?xì)怏w檢測及信號處理電路（2）信號處理為了防止抖動現(xiàn)象和提高驅(qū)動能力，在電路中引入滯回比較電路和反向比例運算電路來對檢測信號進(jìn)行處理，從而輸出對報警電路的控制信號。滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因而具有一定的抗干擾能力。將控制信號的產(chǎn)生時間劃分出一個短暫的響應(yīng)區(qū)間，防止臨界誤報警。通過調(diào)節(jié)RP1的阻值，可以設(shè)定報警電壓，而報警電壓對應(yīng)著某個氣體濃度，可燃?xì)怏w的濃度不同，R1上的負(fù)載電壓也不同。當(dāng)R1上電壓低于設(shè)定電壓時輸出為高電平，當(dāng)R1上電壓高于設(shè)定電壓時輸出為低電平[6]。其工作原理如下：從集成運放輸出端的限幅電路可以看出u0=177。假設(shè)uIUT1，那么uN一定小于up，因而u0=+UZ，所以up=UT1。同理，假設(shè)uIUT2，那么uN一定大于up，因而u0=UZ，所以up=UT1。由式（21）（22）可以看出:調(diào)節(jié)參考電壓值大小和穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓可以改變兩次越變時的閾值電壓。電壓傳輸特性如圖24所示。UZ。為了提高電壓驅(qū)動能力，在電路中引入反相比例運算放大電路。滯回比較器輸出信號輸入到反相比例運算電路的反相輸入端，使輸出的信號與輸入信號相反，使R1上電壓低于設(shè)定值時報警電路輸入端得到的控制信號為低電平，R1上電壓高于設(shè)定值時報警電路輸入端得到的控制信號為高電平，通過翻轉(zhuǎn)信號使報警器收到準(zhǔn)確的控制信號。（3）報警器上電延時由于開始給整個電路通電時，氣體傳感器GSA2的電阻值比其正常工作時電阻值小很多，導(dǎo)致電阻R1分壓較大，會使電路發(fā)生誤報警。上電延時電路如圖25所示。A3的輸出通過一個反向二極管連接到A1的反相輸入端。通電一段時間后電容穩(wěn)步充電，同相輸入端的電壓升高，使輸出與同相端輸出相同，輸出高電平經(jīng)過反向二極管截止，此時信號檢測電路轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)。電路工作一段時間后，運算放大器A3的輸出端變?yōu)楦唠娖?，延時結(jié)束。只需要保證氣體傳感器到達(dá)正常工作狀態(tài)之前電路不報警即可[8]。聯(lián)動報警控制電路包括報警功能和控制外部聯(lián)動裝置的功能。控制外部聯(lián)動裝置主要是繼電器HKF11用來控制機外的報警器或排風(fēng)設(shè)備等聯(lián)動裝置。 聲報警電路本設(shè)計中聲報警功能是由多諧振蕩器產(chǎn)生矩陣脈沖驅(qū)動揚聲器實現(xiàn)的。 圖26 聲報警電路多諧振蕩器是一種自激振蕩
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