工电与电子技术课程设计家用瓦斯报警器电路设计

家庭使用液化气、煤气作燃料的越来越多，但是这些气体有害、易爆炸，隐患事故多，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给家庭及邻居带来灾难性危害。

本文介绍的这种瓦斯报警器适用于天然气、煤气、液化石油气等泄漏报警。

工作原理该装置电路工作原理见图1（点此下载原理图）。

它是由电源电路、传感器电路、压控振荡器电路及报警电路等组成。

220V市电经电源变压器T1降压至5.5V 左右，不用整流、滤波直接作为气敏半导体传感器QM－N10的加热电压。

控制电路的供电则是由U全桥整流、C1滤波后供给的。

QM－N10气敏半导体传感器在洁净空气中的阻值大约有几十kΩ，接触到有害气体时，电导率增大，电阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在0.5%以下成正比。

由与非门IC1A、IC1B构成一个门控电路，IC1C、IC1D组成一个多谐振荡器。

当QM－N10气敏传感器未敏感到有害气体时，由于电导率极小，IC1A②脚处于低电位，IC1A的①脚处于高电位，故IC1A的③脚为高电位，经IC1B反相后其④脚为低电位，多谐振荡器不起振，三极管VT2处于截止状态，故报警电路不发声。

一旦QM－N10敏感到有害气体时，其电导率增大，阻值急剧下降，在电阻R2、R3上的压降使IC1A的②脚处于高电位，此时IC1A的③脚变为低电平，经IC1B反相后变为高电平，多谐振荡器起振工作，三极管VT2周期地导通与截止，于是由VT1、T2、C4、HTD等构成的正反馈振荡器间歇工作，发出报警声。

与此同时，发光二极管LED1闪烁。

从而达到有害气体泄漏告警的目的。

元器件选择与制作元器件清单见下表。

QM－N10是一种高灵敏度、高稳定性的有害气体传感器，其主要技术参数如下：响应时间：≤10s恢复时间：≤60s加热电压：5V ± 0.5V加热功率：≤0.5W（加热丝冷态电阻为50Ω ± 2Ω)抗干扰能力：丁烷报警浓度设在0.3%时在下述条件下不会误报警：温度为-10－+50℃；湿度为≤95%RH。

题目家用瓦斯报警器电路设计班级14材成（2）班学号姓名时间2016.6.06——2016.6.12景德镇陶瓷大学电工与电子技术课程设计任务书姓名_______ 班级14材成2班指导老师目录1、摘要 (4)2、总方案原理说明 (5)3、电源电路原理图 (6)4、检测与监测电路原理图 (7)5、声光报警电路原理图 (8)6、自动切断电路原理图 (9)7、总体电路原理相关说明 (10)8、元件清单 (11)9、参考文献 (12)10、实习周心得体会 (13)1.摘要现如今家庭使用煤气、液化气的越来越多。

在方便我们的同时，也隐藏着危险，因为这些气体是有毒、易燃易爆的。

如果气体泄漏时不能及时发现和处理，会给我们带来灾难性危害。

所以瓦斯报警器显的十分重要。

下面我介绍的这种瓦斯报警器适用与煤气、液化石油气、天然气等泄漏。

2.总方案原理说明家用瓦斯报警器能检测出空气中是否含有液化气、天然气、煤气等危险气体，并且当空气中的危险气体的含量大到对人体有害时能够自动报警，同时切断危险气体的产生源。

家用瓦斯报警器电路设计的总体框图如图1-1所示，它是由声光报警电路、自动切断电路、危险气体检测电路、危险气体监测电路、电源电路这五部分组成。

声光报警电路的功能是当空气中危险气体对人体有害时，通过声音和显示信号器提醒用户。

自动切断电路的功能是当空气中危险气体对人体有害时，能自动切断危险空气源。

危险气体检测电路的功能是利用比较器的原理检测空气中的危险气体含量是否对人体有害，并为后续电路发出有用信号。

危险气体监测电路的功能是利用气敏半导体传感器监测空气中危险气体的含量。

电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。

图1-1 家用瓦斯报警器电路总框图3.电源电路原理图电源电路的设计采用直接从交流电网供电。

通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成12V直流电压。

电路中变压器采用常规的铁芯变压器，由于电路采用了±12V双电源，变压器中间需要加抽头：整流电路采用二极管桥式整流电路：C7到C14完成滤波功能；由于电路采用了±12V双电源，因此稳压电路采用两个三端稳压集成电路来完成实现输出±12V。

瓦斯报警系统设计摘要家庭使用液化气、煤气作燃料的越来越多，但是这些气体有害、易爆炸，隐患事故多，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给家庭及邻居带来灾难性危害。

针对这种情况我们需要设计一个能够自动检测有害气体的装置，要求这种装置，在检测到煤气泄漏或其他有害气体意外排放时，能产生报警，让人及时采取应对措施，以达到保障人民生命财产安全。

此次设计中，我们将使用QM-N10这种气敏传感器来检测泄漏的有毒气体，然后设计一个电路来实现瓦斯报警的功能。

关键字：有毒易燃气体检测，QM—N10气敏传感器，瓦斯报警目录一设计任务1、目的2、要求二设计原理1、电路设计图2、电路图分析1）电源电路部分2）电路检测部分3）信号放大部分4）电路显示部分三电路工作过程分析四实验仿真时遇到的问题五仿真运行过程六课程设计总结七参考文献一：设计任务：1：目的：设计电路，用QM-N10这种气敏传感器来检测泄漏的有毒气体，设计过程中，先利用软件进行模拟电路仿真，达到瓦斯报警的效果，然后按照模拟图连接实物图以实现瓦斯报警，检测烟雾的功能。

2：要求：设计出的电路要能检测烟雾、有毒气体，并且实现报警的功能，既可以用于瓦斯报警。

另外，装置还应该具有高灵敏度和抗干扰强的的优点。

二：设计原理：1：电路设计图：2：电路图分析：我们将所设计电路图分为四个部分：1）电源电路部分：电源由电池、稳压管Dw、电容C1等组成，电池选用12V叠成电池，经开关SA为电路提供12V电压，同时稳压管Dw为检测与放大电路提供6V的电源。

2）电路检测部分：电路检测部分是该电路的主体部分，检测元件为低功耗、高灵敏度的QM-N10型气敏传感器，在仿真时鉴于QM-N10型气敏传感器的工作原理，我们利用一个滑动变阻器来代替它进行仿真。

如图所示为自动检测部分电路和该类传感器的电路图和实物图。

电路图实物图对QM-N10气敏传感器的简介：QM-N10气敏传感器用于可燃性气体检测 ,可检测CH4,H2,C4H10等可燃性气体,有机液蒸汽和烟雾等,具有灵敏度高,反应快的特点.QM－N10气体传感器在洁净空气中的阻值大约有几十kΩ，接触到有毒气体时，电导率增大，电阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在0.5%以下成正比。

报警器电工课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握报警器电路的基本原理和组成部分；2. 了解报警器电路图的绘制方法和步骤；3. 熟悉报警器电路中常用电子元件的功能和选用原则；4. 掌握报警器电路的安装、调试与维修方法。

技能目标：1. 能够正确分析报警器电路的工作原理；2. 能够独立绘制报警器电路图，并进行电路仿真；3. 能够熟练操作常用电子仪器、仪表，完成报警器电路的安装与调试；4. 能够解决报警器电路在实际应用中出现的问题，具备一定的维修能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱电工专业，对报警器电路设计产生兴趣；2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同解决问题；3. 培养学生具备安全意识，遵循电工操作规程；4. 培养学生具备创新精神，敢于尝试新的设计方法和思路。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生在理论学习的基础上，通过动手实践，掌握报警器电路的设计、安装与调试技能。

学生特点：学生具备一定的电子基础知识，对报警器电路有一定了解，但实践经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化动手实践，提高学生的实际操作能力。

在教学过程中，注重培养学生的安全意识、团队协作精神和创新能力。

通过本课程的学习，使学生能够具备报警器电路设计与维修的基本能力。

二、教学内容1. 报警器电路原理及组成部分：介绍报警器电路的基本原理，包括传感器、信号处理、控制单元、执行器等组成部分。

- 教材章节：第二章 电子报警器原理- 内容：报警器电路工作原理、各部分功能及相互关系。

2. 报警器电路图绘制：学习报警器电路图的绘制方法和步骤，掌握电路图设计规范。

- 教材章节：第三章 报警器电路设计- 内容：电路图元件符号、连线规则、绘图技巧。

3. 常用电子元件及其选用：了解报警器电路中常用的电子元件，学习其功能、参数和选用原则。

- 教材章节：第四章 电子元件及其应用- 内容：电阻、电容、二极管、三极管、集成电路等元件的选用。

嵌入式系统课程设计设计题目报警器组长：XXX组员：XXX2009年1月3日第一章需求分析设计背景生活中有很多场所会用到报警器，比如保险柜、大门、防盗窗等。

在接下来的设计实验中，我将设计一个简单的报警器电路。

设计原理我们知道，人耳听到的声音频率范围是几十到几千赫兹之间，太高或太低频率的声音是不能被人耳听到的。

、单片机的I/O输出引脚上是能输出高电平或低电平信号的。

如果能设计一个程序，令单片机的某一引脚按照一定的时间间隔来输出一些符合规律的高低电平信号，那么就能得到一系列的矩形波，而如果这种时间间隔反映的频率是在人耳能接听的频率范围之内，那么就可以输出一定的声音信息了。

要输出稳定的矩形波，或者说是声音信息，可以利用延时程序来控制输出高电平或低电平的持续时间；然后，当持续时间到时，就令该信号相反，从而实现电平的转换，如图：图中，从单片机引脚上输出的信号，高电平和低电平保持的时间分别是t1和t2,信号的基本输出周期为T，即所要求的频率f的倒数。

程序编写时，令t1和t2相等。

这样，当要产生某一频率的信号时，只要先计算得到这个周期时间的一半，然后利用延时程序来控制单片机的该输出引脚在该时间内输出稳定的高电平或低电平。

当该时间结束时，又利用程序使单片机的该输出引脚的输出信号电平发生相反。

如此循环执行之后，就能得到设计要求的音频信号了。

设计功能当报警器的报警按钮按下时，单片机应当立即启动执行报警程序，程序应使蜂鸣器发出1kHz频率声音，响100ms与500Hz频率声音，响200ms,两音频信号相互交替，当报警被解除时，单片机应停止报警程序的执行。

第二章分模块设计及芯片选型本设计应有单片机，报警器按钮，喇叭（或蜂鸣器）三个模块。

单片机的晶体振荡器采用的是12MHz的石英晶体振荡器，用P1.7引脚作为报警器按钮信息的输入引脚，用P1.0引脚作为音频信息的输出引脚。

电路中使用的喇叭为普通的8Ω喇叭。

另外，从单片机引脚中输出的报警器音频信号比较弱，而且还伴有一些干扰信号的影响。

本科毕业设计< 论文）题目基于单片机的瓦斯报警器的设计院< 系部）电气与自动化工程系专业名称电子信息工程专业年级班级电信08—2班学生姓名******指导教师******年月曰摘要本课题设计的是用单片机控制的瓦斯浓度报警监控仪，是采用热催化原理探头制成的瓦斯浓度测量仪，适用于中小型煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度。

仪器能够根据瓦斯浓度报警限(1.00%>进行声、光报警。

仪器由CPU敏感元件、A/D转换电路、显示电路、报警电路等组成。

其中CPU!监控仪的核心，完成数据采集、处理、输出、显示等功能；敏感元件是准确检测瓦斯气体含量的主要元件之一，其输出是与瓦斯浓度相对应的电压信号；A/D转换电路把放大了的电压信号由模拟信号变为数字信号送入CPU显示电路则显示实时瓦斯浓度；报警电路对超限瓦斯浓度进行报警。

该仪器的特点是测量范围宽，精度高；结构简单，成本低；可靠性和稳定性好，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的矿用瓦斯浓度监控仪。

关键词：CPU A/D转换电路；敏感元件；报警AbstractThis paper designs gas alarm monitor, which is according to catalytic principle. It is applicable to small and mediumsized coal mine in the measurement of workplace air concentration of gas. Apparatus,which is according to gas concentrationalarm limit (1%>,carry out sound and light alarm. Apparatus consists of CPU, sensitive element, A/D conversion circuit, display circuit and alarm circuit. CPU,which is the core of the monitor, finishes data' s acquisition, processing, output, display and other functions 。

基于STM32的瓦斯突出检测仪硬件电路设计预测煤与瓦斯突出并将预测结果指标化已经成为开采煤与瓦斯突出煤层现场一项必不可少的工作。

是减少煤与瓦斯突出事故、实现煤矿安全生产的有效举措。

本文以应用研究为导向，设计了基于STM32的硬件电路，具有电路简单、测量准确等优点，可有效弥补现有仪器的不足。

近年来，我国煤矿瓦斯事故的发生频次仍然较高，国内外众多专家学者对煤矿瓦斯突出的预测指标一直进行着不懈的研究与探讨。

矿用瓦斯突出检测仪，是一种预测煤矿井下掘进工作面瓦斯突出危险性大小，能有效预测和防止瓦斯突出灾害的现代化电子设备。

它有利于作业人员实时掌握掘进工作面瓦斯突出的危险程度，在我国有着广泛的应用。

但是此类矿用瓦斯突出检测仪性能难以稳定，可靠性不高，测量数据不够准确，功耗也比较大，甚至在使用的过程中运送也不十分方便。

随着嵌入式系统和DSP技术的飞速发展，此类仪器的工作速度和智能化程度也有了较大的提升空间。

1 硬件电路设计1.1硬件系统框图矿用瓦斯突出检测仪，是一种典型的具备数据采集计算功能的嵌入式终端仪器。

其硬件组成如图1所示[1]。

图1 硬件系统框架图1.2嵌入式微处理器选择为达到低功耗、高可靠性、操作简便的目的，本设计采用选择意法半导体的144引脚的增强型处理器STM32103ZET6芯片为中央处理器。

该处理器采用32位Cortex-M3内核，片上系统时基（System Tick）能为轻量级操作系统的运行提供精准可控的硬件系统时钟，能灵活定制应用软件并运行轻量级操作系统[2]。

为更好地运行嵌入式系统的图形库，在芯片内部已有64K字节SRAM的基础上，又扩充了一片外部SRAM，以增加系统内存，具体电路如图2所示。

图2 外扩SRAM电路图1.3 数据存储单元为使系统具备存储采集数据和系统配置的能力，设计了SPI Flash存储器。

SPI Flash选用SST25VF064C，工作电压为3.3V，该存储芯片容量为8MB。

火灾报警器电子电路设计方案引言：火灾是一种严重的自然灾害，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。

为了提前预警并及时采取措施来避免火势蔓延，火灾报警器的作用至关重要。

本文将介绍火灾报警器电子电路的设计方案，以实现准确、可靠地监测火险并发出及时报警。

I. 传感器选择与工作原理A. 火焰传感器1. 红外线传感器原理2. 光敏电阻传感器原理B. 温度传感器1. 热敏电阻传感器原理2. 热释电红外传感器原理II. 报警触发条件与处理电路设计A. 火焰检测触发条件设定1. 检测到红外线辐射或光强突变2. 设计合适的阈值判断逻辑B. 温度检测触发条件设定1. 温度升高速率超过正常范围2. 连续高温持续时间超过设定阈值C. 报警处理电路1. 报警信号放大与滤波设计2. 报警触发后的自动关断保护III. 供电电路设计A. 主电源与备用电池设计1. 使用AC/DC变压器将交流电转为直流电2. 备用锂离子电池供电以应对主电源中断情况B. 低功耗设计1. 微控制器优化睡眠模式的选择2. 合理调节传感器检测频率以降低功耗IV. 声光报警装置设计A. 声音输出部分设计1. 按照声音强度和频率需求选择合适的音响元件与驱动器件2. 设计合适的信号放大与输出控制电路B. 光线报警指示灯设计1. LED指示灯原理及使用注意事项2. 控制LED灯常亮或闪烁以表示不同状态结论：火灾报警器是一种重要的安全设备，它能够在火势尚未扩大之前及时发出警报，从而提醒人们采取紧急措施避免人员伤亡和财产损失。

本文讨论了火灾报警器电子电路的设计方案，包括传感器选择与工作原理、报警触发条件与处理电路设计、供电电路设计以及声光报警装置设计。

这些关键方面的合理设计能够确保火灾报警器的准确性和可靠性。

然而，在实际应用中，还需要根据具体情况进行调试和优化，以满足不同环境下的需求。

希望本文可以对火灾报警器电子电路的设计提供一定的参考价值，并为日后进一步改进提供思路。

摘要在物质文明飞速发展的今天，传感器技术作为一门新兴学科已经得到了大规模的开发和应用。

现在随着科学技术的进步以及电子计算机、机器人、自动控制技术和单片机嵌入系统的迅速发展，迫切需要形形色色的传感器。

显而易见，传感器在现代科学技术领域中占有极其重要的地位。

了解、掌握和应用传感器已成为电子专业技术人员的必需技能。

本文以瓦斯报警器为例，详细阐述了气体传感器的工作原理的传感器的未来发展趋，并与实际电路相结合，对其具体工作过程进行了分析探讨，对以气敏元件为基础构成势与应用也有所探讨。

家用瓦斯报警器主要应用于室内等有爆炸性气体环境对甲烷浓度进行检测，从而避免瓦斯爆炸，保证家庭安全。

与之相关的气体传感器设备如：酒精报警器、自动去湿装置、自动空气净化换气扇等也逐渐出现在人们的视线中，可见传感器技术在人们日常生活中所起的作用越来越大。

通过阅读本文，读者可以了解到气体传感器的工作原理、理论基础和实际应用。

关键词气体传感器，瓦斯，半导体气敏元件AbstractToday flown to develop soon in the material civilization, spread the feeling machine technique conduct and actions, a newly arisen academics has already got a large-scale development and the application.Imbed the quick development of the system along with science technical progress or computer,robot,automatic control technique and single slice machine now, urgent demand the myriad shapes spread a feeling machine.Spread the feeling machine to occupy a very important position in the modern sciece technique obviously,understand,control to spread the essential technical ability that the feeling machine has become a professional technical personnel of electronics with application.This text with the gas report to the police a machine for example, elaborated air to spread the future development that the work principle of the feeling machine spreads the feeling machine to tend in detail, and combine together with actual electric circuit, as to it's the concrete work process carried on an analytical study, having a study towards taking the spirit component as foundation to constitute power and apply also.The home use gas alarm apparatus mainly apply in the room and so on have the fire damp environment to carry on the examination to the methane density, thus avoids the gas explosion, the guarantee family security.With it correlation gas sensor equipment for example: The ethyl alcohol alarm apparatus, go to the wet installment, the automatic air purification ventilating fan automatically and so on also gradually appear in people's line of sight, the obvious sensor technology the role which plays in the people daily life is more and more big.Through reading this article, the reader may understand the gas sensor the principle of work, the rationale and the practical application.Key word: gas sensor, gas, semiconductor gas sensorses目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章课题背景1.1 课题背景 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题研究的目的及意义 (2)1.2 瓦斯的概念和性质 (2)1.3 瓦斯报警器的发展及动态 (3)1.3.1气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展 31.3.2 国内现状与差距 (4)第2章气体传感器原理 (5)2.1 传感器简述 (5)2.2 气敏电阻传感器特性及工作原理 (5)2.3 半导体气敏传感器的机理 (7)2.3.1 半导体气敏元件原理 (7)2.3.2 半导体气敏传感器类型及结构 (8)2.4 气体传感器应用 (11)第3章瓦斯检测技术介绍 (13)3.1 集成电路IS0212P介绍 (13)3.2 电位器 (14)3.3 扬声器 (15)3.3.1 扬声器的分类 (15)3.3.2 压电式传感器 (16)3.4 瓦斯切断装置 (18)第4章瓦斯报警器工作原 (19)4.1 QM-N型半导体气敏元件 (21)4.2 QM-N5型气敏元件 (21)4.3 Q－N10型气敏元件 (23)结论........................... .. (25)致谢........................... .. (26)参考文献 (27)第1章课题背景1.1课题背景1.1.1课题背景近年来，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。