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課程名稱：傳感器原理及工程應用 課程設計題目：采用傳感器設計燃氣泄漏報警器 計算機系電子信息工程 2008 燃氣(人工煤氣、天然氣、液化石油氣)的普及，提高了生產效率、市民的生活質量，但在使用燃氣的過程中，因燃氣泄漏、廢氣等原因造成的燃氣爆炸、中毒等意外事故時有發生， 給人們的生命和財產安全帶來了嚴重的威脅，因此安全使用燃氣一直是燃氣主管部門工作的 重中之重。燃氣泄漏報警器能有效監測環境中可燃氣體或毒性氣體(如 CO)的濃度，一旦其 濃度超出報警限定值，就能發出聲光報警信號，并且能自動開啟排風扇把燃氣排出室外，甚 至能通過聯動裝置自動切斷燃氣供應防止燃氣繼續泄漏，起到安全防范的作用。但報警器選 用得是否合理，直接關系到其功能的充分發揮。該設計所研究的可燃性氣體報警器正是應這 種要求而開發的。 該設計所研究的可燃性氣體報警系統是利用傳感器對可燃氣體濃度信號進行監測并且轉變成電壓信號，然后與設定的電壓信號進行比較，當氣體濃度超過設定值時實現智能報警并 能打開風扇進行換氣。目前市場上家用可燃性氣體報警器的價格一直居高不下，并且需要定 期更換傳感器，更讓人們進一步加大了投資，使得普通用戶難以承受。

該設計的燃氣報警裝 置的線路簡單，各種器件的價格相對低廉，這使得整體成本大大降低。相信在科技飛速發展 的今天，燃氣報警裝置的價格逐步降低是必然趨勢，燃氣報警裝置將廣泛地被人們認可并普 及使用，為人們的人身財產安全樹立一道可靠的屏障。該設計采用氣敏傳感器TGS813 燃性氣體濃度進行監測，正常工作時氣敏傳感器輸出電壓信號與設定的電壓值通過比較器進行比較。當氣體濃度超標時，氣敏傳感器輸出的電壓值超過正常時的電壓值，從而使比較器 正向輸出；然后通過三極管放大后，輸出驅動音響裝置發出聲音并且驅動繼電器線圈使風扇 自動打開，從而實現音響報警及自動換氣功能。 該設計的可燃性氣體報警通風裝置，采取單獨利用硬件的開發方式，充分利用了氣敏傳感器及其他元件的特性燃氣泄漏報警器，使其相輔相成。它的電路結構簡單，使用元件相對較少，使其制作成 本大大降低，經濟實用燃氣泄漏報警器，適應了燃氣報警器價格逐步降低的趨勢，具有較高的性價比。圖1 即為可燃性氣體報警系統設計的方案框圖，其主要組成電路為：電源電路、穩壓電路、傳感 器及設定電壓、比較電路、放大電路、風扇控制及報警電路。 的直流電源，經過穩壓電路的三端穩壓管后輸出8 穩定的電壓，然后通過傳感器后和設定電壓進行比較。

當可燃性氣體濃度不超標的時候，傳感器的輸出電壓比設定電壓小，從而使比較電路中電壓比 較器反相端輸出低電平，故不能驅動風扇報警電路工作。而當可燃性氣體濃度超標時，傳感 器的輸出電壓將大于設定的電壓值，從而使比較電路中電壓比較器同相端輸出高電平，經過 放大電路進行信號放大，然后輸出驅動風扇控制的繼電器線圈使風扇自動打開和音響報警電 路發出連續聲音報警信號。 2．1電源模塊的設計 穩定的電源是各種電子電路的動力源，被人譽為電路的心臟。眾所皆知，所有用電設備，包括電子儀表、家用電器等對供電電壓都有一定的要求。該設計的電源電路的主要包括兩個 部分：電源變壓器和三端穩壓管的選擇。電源模塊設計的基本思想是：采用AC220 V／ACl2 電壓。然后經過單相橋式整流電路把交流電流變成直流電流．再經過濾波電容濾波之后，接到三端穩壓管7808 后，輸出即為穩定的直流8 雖然整流濾波電路能將正弦波變換成較為平滑的直流電壓，但是一方面由于電壓平均值取決于變壓器副邊電壓有效值，所以當電網電壓波動時，輸出電壓平均值將隨之產生相應的波 動；另一方面由于整流濾波電路內阻的存在，當負載變化時，內阻上的電壓將發生變化燃氣泄漏報警器，于 是輸出電壓平均值也隨之產生相反的變化。

因此，整流濾波電路輸出電壓會隨著電網電壓的 波動而波動。隨著負載電阻的變化而變化，為了獲得良好的直流電壓，必須采取穩壓措施。 即在電源電路中加入了三端集成穩壓器LM7808 進行穩壓。 三端穩壓管是指只有三條引腳輸出的集成電路，用78系列三端穩壓IC 來組成穩壓電源所 需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便， 而且價格便宜。一般三端集成穩壓電路的最小輸入／輸出電壓差約為2 V，否則不能輸出穩 定的電壓。一般應使電壓差保持在 V，即經變壓器變壓，晶閘管整流，電容器濾波后的電壓應比穩壓值高一些。因電路需要 的電壓為8V，而經變壓器及整流裝置輸出的電壓為12 具體的電源模塊及三端穩壓管連接圖如圖2所示。 2．2氣敏傳感器的選擇 隨著微電腦和微電子技術的日益普及和應用，對傳感器的性能、數量及用途提出了新的需求酒精檢測儀，這就使人們更加重視對新型傳感器的開發。 傳感器電路設計的基本思想：電路通過三端穩壓管IC7808輸出8 的恒定電壓，供給傳感器的加熱電路和檢測電路。加熱電路需要5 的電壓才能正常工作，所以在傳感器的加熱電路上串聯一個電阻使加熱電路能夠得到 的正常工作電壓。

檢測電路由氣敏傳感器TGS813，R1 和滑動變阻器 R1 組成，輸出電壓進入電壓比較器的同相輸入端，它是 R1 RL電阻兩端的壓降輸出。可燃性氣體與傳感器相接觸并且濃度超標時，檢測電路的輸出電 壓將會超過設定的基準電壓，這時比較器同相端輸出高電平，使后面的三極管起到作用．從 而驅動喇叭和繼電器線圈進行工作。 型半導體類氣體傳感器可燃氣體報警器，其主要成分是二氧化錫燒結體。當吸附還原性氣體 (例如液化氣、天然氣、氫氣、一 氧化碳、有機溶劑蒸氣等)時，電導率上升。當恢復到清潔空氣中時，電導率恢復。TGS TGS傳感器最大優點是壽命長，TGS 傳感器的靈敏度特性只隨四季的溫濕度變化而呈周 期性變化，并沒有單調變化的趨勢，說明SnO2 半導體氣體傳感器有極長的壽命。因設計是 針對家用可燃性氣體的，故選擇針對天然氣、液化氣的TGS813 型氣敏傳感器對氣體進行監 測。TGS813 氣敏傳感器的主要參數：加熱電壓為DC／AC(5 土O．2V)，著火溫度537， 爆炸極限為5％～15％，溫度為 200

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