基于TGS813的家用可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警裝置的設(shè)計(jì) 2011-05-17 10:54:15來源:互聯(lián)網(wǎng)

摘要:提出基于氣敏傳感器TGS813的家用可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警通風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)利用TGS813對(duì)可燃性氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)氣體濃度超標(biāo)時(shí),傳感器輸出的電壓信號(hào)將大于設(shè)定電壓,比較器比較之后正向輸出,經(jīng)過功率放大,最后驅(qū)動(dòng)音響報(bào)警電路及排氣裝置。該設(shè)計(jì)具有線路簡(jiǎn)單、成本低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:氣敏傳感器;電源電路;檢測(cè)電路;報(bào)警音響電路

0 引 言
燃?xì)?人工煤氣、天然氣、液化石油氣)的普及,提高了生產(chǎn)效率、市民的生活質(zhì)量,但在使用燃?xì)獾倪^程中,因燃?xì)庑孤?、廢氣等原因造成的燃?xì)獗?、中毒等意外事故時(shí)有發(fā)生,給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重的威脅,因此安全使用燃?xì)庖恢笔侨細(xì)庵鞴懿块T工作的重中之重。燃?xì)庑孤﹫?bào)警器能有效監(jiān)測(cè)環(huán)境中可燃?xì)怏w或毒性氣體(如CO)的濃度,一旦其濃度超出報(bào)警限定值,就能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),并且能自動(dòng)開啟排風(fēng)扇把燃?xì)馀懦鍪彝?,甚至能通過聯(lián)動(dòng)裝置自動(dòng)切斷燃?xì)夤?yīng)防止燃?xì)饫^續(xù)泄漏,起到安全防范的作用。但報(bào)警器選用得是否合理,直接關(guān)系到其功能的充分發(fā)揮。該設(shè)計(jì)所研究的可燃性氣體報(bào)警器正是應(yīng)這種要求而開發(fā)的。
該設(shè)計(jì)所研究的可燃性氣體報(bào)警系統(tǒng)是利用傳感器對(duì)可燃?xì)怏w濃度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào),然后與設(shè)定的電壓信號(hào)進(jìn)行比較,當(dāng)氣體濃度超過設(shè)定值時(shí)實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警并能打開風(fēng)扇進(jìn)行換氣。目前市場(chǎng)上家用可燃性氣體報(bào)警器的價(jià)格一直居高不下,并且需要定期更換傳感器,更讓人們進(jìn)一步加大了投資,使得普通用戶難以承受。該設(shè)計(jì)的燃?xì)鈭?bào)警裝置的線路簡(jiǎn)單,各種器件的價(jià)格相對(duì)低廉,這使得整體成本大大降低。相信在科技飛速發(fā)展的今天,燃?xì)鈭?bào)警裝置的價(jià)格逐步降低是必然趨勢(shì),燃?xì)鈭?bào)警裝置將廣泛地被人們認(rèn)可并普及使用,為人們的人身財(cái)產(chǎn)安全樹立一道可靠的屏障。該設(shè)計(jì)采用氣敏傳感器TGS813對(duì)可燃性氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),正常工作時(shí)氣敏傳感器輸出電壓信號(hào)與設(shè)定的電壓值通過比較器進(jìn)行比較。當(dāng)氣體濃度超標(biāo)時(shí),氣敏傳感器輸出的電壓值超過正常時(shí)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(qū)動(dòng)音響裝置發(fā)出聲音并且驅(qū)動(dòng)繼電器線圈使風(fēng)扇自動(dòng)打開,從而實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警及自動(dòng)換氣功能。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)的可燃性氣體報(bào)警通風(fēng)裝置,采取單獨(dú)利用硬件的開發(fā)方式,充分利用了氣敏傳感器及其他元件的特性,使其相輔相成。它的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用元件相對(duì)較少,使其制作成本大大降低,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,適應(yīng)了燃?xì)鈭?bào)警器價(jià)格逐步降低的趨勢(shì),具有較高的性價(jià)比。圖1即為可燃性氣體報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案框圖,其主要組成電路為:電源電路、穩(wěn)壓電路、傳感器及設(shè)定電壓、比較電路、放大電路、風(fēng)扇控制及報(bào)警電路。

具體方案的工作流程分析:電源電路經(jīng)過降壓變壓器向電路提供12 V的直流電源,經(jīng)過穩(wěn)壓電路的三端穩(wěn)壓管后輸出8 V穩(wěn)定的電壓,然后通過傳感器后和設(shè)定電壓進(jìn)行比較。當(dāng)可燃性氣體濃度不超標(biāo)的時(shí)候,傳感器的輸出電壓比設(shè)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(qū)動(dòng)風(fēng)扇報(bào)警電路工作。而當(dāng)可燃性氣體濃度超標(biāo)時(shí),傳感器的輸出電壓將大于設(shè)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(jīng)過放大電路進(jìn)行信號(hào)放大,然后輸出驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇控制的繼電器線圈使風(fēng)扇自動(dòng)打開和音響報(bào)警電路發(fā)出連續(xù)聲音報(bào)警信號(hào)。


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2 硬件電路的設(shè)計(jì)
2.1 電源模塊的設(shè)計(jì)
穩(wěn)定的電源是各種電子電路的動(dòng)力源,被人譽(yù)為電路的心臟。眾所皆知,所有用電設(shè)備,包括電子儀表、家用電器等對(duì)供電電壓都有一定的要求。該設(shè)計(jì)的電源電路的主要包括兩個(gè)部分:電源變壓器和三端穩(wěn)壓管的選擇。電源模塊設(shè)計(jì)的基本思想是:采用AC220 V/ACl2 V的降壓變壓器得到一個(gè)交流的12 V電壓。然后經(jīng)過單相橋式整流電路把交流電流變成直流電流.再經(jīng)過濾波電容濾波之后,接到三端穩(wěn)壓管7808后,輸出即為穩(wěn)定的直流8 V電壓。
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(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí),輸出電壓平均值將隨之產(chǎn)生相應(yīng)的波動(dòng);另一方面由于整流濾波電路內(nèi)阻的存在,當(dāng)負(fù)載變化時(shí),內(nèi)阻上的電壓將發(fā)生變化,于是輸出電壓平均值也隨之產(chǎn)生相反的變化。因此,整流濾波電路輸出電壓會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而波動(dòng)。隨著負(fù)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(wěn)壓措施。即在電源電路中加入了三端集成穩(wěn)壓器LM7808進(jìn)行穩(wěn)壓。
三端穩(wěn)壓管是指只有三條引腳輸出的集成電路,用78系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路,使用起來可靠、方便,而且價(jià)格便宜。一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入/輸出電壓差約為2 V,否則不能輸出穩(wěn)定的電壓。一般應(yīng)使電壓差保持在4~5 V,即經(jīng)變壓器變壓,晶閘管整流,電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值高一些。因電路需要的電壓為8 V,而經(jīng)變壓器及整流裝置輸出的電壓為12 V左右,