《气敏传感器》课程设计

简易酒精测试仪设计指导书

传感器课程组

目 录

一． 设计任务书 二． 设计框图及整机概述

三． 各单元电路的设计方案及原理说明 四． Pcb制版

五． 调试过程及结果分析 六． 设计、安装及调试中的体会 时间安排：（18学时）

设计内容 方案论证设计 硬件电路设计 硬件电路设计及pcb制版 可参加产品制作大赛（不作要求） 电路调试 可参加产品制作大赛（不作要求） 课程设计答辩

学时 （4学时） （8学时） （0学时） （0学时） （4学时）

MQ系列家用报警器电路设计

一、 设计任务书

采用常用气敏传感器进行酒精测试，要求能对酒精浓度高于设定值进行声光报警，并能调节报警浓度设定值。可扩展为其它气体浓度检测。

二、 系统的总体设计

同学们学习MQ系列传感器的工作原理及测试电路，我们来学习制作简易的酒精测试仪。酒驾不仅危害个人安全，更为严重的是给整个社会安全、交通秩序带来了严重影响，，通过酒精测试仪的检测可起到安全防范的作用。但报警器选用得是否合理，直接关系到其功能的充分发挥。我们来根据所学的知识来设计简易的酒精测试仪，达到提高传感器设计能力。

利用传感器对酒精浓度信号进行监测并且转变成电压信号，然后与设定的电压信号进行比较，当气体浓度超过设定值时实现智能报警并能打开风扇进行换气。目前市场上家用酒精报警器的价格一直居高不下，并且需要定期更换传感器，更让人们进一步加大了投资，使得普通用户难以承受。该设计的燃气报警装置的线路简单，各种器件的价格相对低廉，这使得整体成本大大降低。相信在科技飞速发展的今天，燃气报警装置的价格逐步降低是必然趋势，燃气报警装置将广泛地被人们认可并普及使用，为人们的人身财产安全树立一道可靠的屏障。该设计采用MQ系列气敏传感器对气体浓度进行监测，正常工作时气敏传感器输出电压信号与设定的电压值通过比较器进行比较。当气体浓度超标时，气敏传感器输出的电压值超过正常时的电压值，从而使比较器正向输出；然后通过三极管放大后，输出驱动音响装置发出声音并且驱动继电器线圈使风扇自动打开，从而实现音响报警及自动换气功能。

三、 各单元电路的设计方案及原理说明

该设计的酒精气体报警通风装置，采取单独利用硬件的开发方式，充分利用了气敏传感器及其他元件的特性，使其相辅相成。它的电路结构简单，使用元件相对较少，使其制作成本大大降低，经济实用，适应了燃气报警器价格逐步降低的趋势，具有较高的性价比。图1即为可燃性气体报警系统设计的方案框图，其主要组成电路为：电源电路、稳压电路、传感器及设定电压、比较电路、放大电路、风扇控制及报警电路。

具体方案的工作流程分析：电源电路经过降压变压器向电路提供12 V的直流电源，经过稳压电路的三端稳压管后输出8 V稳定的电压，然后通过传感器后和设定电压进行比较。当可燃性气体浓度不超标的时候，传感器的输出电压比设定电压小，从而使比较电路中电压比较器反相端输出低电平，故不能驱动风扇报警电路工作。而当可燃性气体浓度超标时，传感器的输出电压将大于设定的电压值，从而使比较电路中电压比较器同相端输出高电平，经过放大电路进行信号放大，然后输出驱动风扇控制的继电器线圈使风扇自动打开和音响报警电路发出连续声音报警信号。 硬件电路的设计 3．1 电源模块的设计

稳定的电源是各种电子电路的动力源，被人誉为电路的心脏。众所皆知，所有用电设备，包括电子仪表、家用电器等对供电电压都有一定的要求。该设计的电源电路的主要包括两个部分：电源变压器和三端稳压管的选择。电源模块设计的基本思想是：采用AC220 V／ACl2 V的降压变压器得到一个交流的12 V电压。然后经过单相桥式整流电路把交流电流变成直流电流．再经过滤波电容滤波之后，接到三端稳压管7812后，输出即为稳定的直流12 V电压。

虽然整流滤波电路能将正弦波变换成较为平滑的直流电压，但是一方面由于电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；另一方面由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将发生变化，于是输出电压平均值也随之产生相反的变化。因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动。随着负载电阻的变化而变化，为了获得良好的直流电压，必须采取稳压措施。即在电源电路中加入了三端集成稳压器LM7808进行稳压。

三端稳压管是指只有三条引脚输出的集成电路，用78系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。一般三端集成稳压电路的最小输入／输出电压差约为2 V，否则不能输出稳定的电压。一般应使电压差保持在4～5 V，即经变压器变压，晶闸管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。因电路需要的电压为8 V，而经变压器及整流装置输出的电压为12 V左右，故该设计选用IC7808型三端稳压管，输出8 V的稳定电压。 具体的电源模块及三端稳压管连接图如图2所示。

3．2 气敏传感器的选择

随着微电脑和微电子技术的日益普及和应用，对传感器的性能、数量及用途提出了新的需求，这就使人们更加重视对新型传感器的开发。

传感器电路设计的基本思想：电路通过三端稳压管IC7808输出8 V的恒定电压，供给传感器的加热电路和检测电路。加热电路需要5 V的电压才能正常工作，所以在传感器的加热电路上串联一个电阻使加热电路能够得到5 V的正常工作电压。检测电路由气敏传感器MQ-3，R1和滑动变阻器R1组成，输出电压进入电压比较器的同相输入端，它是R1和RL电阻两端的压降输出。可燃性气体与传感器相接触并且浓度超标时，检测电路的输出电压将会超过设定的基准电压，这时比较器同相端输出高电平，使后面的三极管起到作用．从而驱动喇叭和继电器线圈进行工作。

为了补偿温度和湿度对传感器特性的影响，同时为了获得更高的精度，故使用热敏电阻或湿敏传感器对电路进行补偿。该设计的传感器电路及温度补偿电路如图3所示。

3．3 信号比较放大回路的设计

信号比较放大电路的作用：当气体浓度超标时，传感器将输出比设定电压更大的电压信号。该信号经过电压比较器后正向输出，然后在经过放大三极管进行放大，从而有足够的电流去驱动继电器线圈和音响报警装置。信号比较放大的基本电路图如图4所示。

四 Pcb制版

五 调试过程及结果分析

六 课程设计答辩