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1、传感器课程设计 题目： 家庭煤气泄漏报警装置的设计 学院：机电工程学院 年级：2009级 专业：测控技术与仪器 姓名：李恒 学号：20090310110229 指导教师：曹青松周继惠 2012 年 06 月 28 日 目录 一目录 .2 二.设计任务书 .3 三元器件介绍 .4 1. 电阻.4 2. 蜂鸣器.5 3. 电位器.5 4. 气敏传感器 MQ-2.6 5.NE555时基集成电路.7 四电路图分析及调试 .10 五心得体会. 11 六参考文献.12 七作品展示 .13 二.设计任务书 1.总要求 能够独立进行小型检测模块系统方案的设计及论证，选择合理的传感器、设 计必要的接口电路等，以
2、及合理选择有关元器件及正确使用相关工具与仪器 设备等，并且能结合实际调试与实验进行有关精度分析与讨论。 2.总任务 针对总要求进行原理及方案论证、模块设计、接口电路设计、焊接或插 接与调试、精度分析以及撰写报告等工作。 3.设计题目 家庭煤气泄漏报警装置的设计 4.设计内容 煤气泄漏报警 5. 设计进度或计划 1、准备及查阅资料一天 2、方案设计及论证（总体方案）二天 3、硬件电路设计、画图（ PROTEL ）三天 4、实验室调试及结果分析二天 5、整理报告及准备答辩二天 6. 设计说明书包括的主要内容 1、封面 2、目录 3、设计任务书 4、正文（可按下列内容撰写、仅供参考） 1）序言 可包
3、括系统工作原理的介绍等。 2）方案设计及论证 可按模块进行方案设计与论证； 各模块设计中应包括适当的精度分析及选型等。 3）实验或系统调试 可包括实验调试工具仪器、实验结果及适当的分析等。 4）心得体会 5）主要参考文献 另：说明书的撰写格式应符合一定的要求，可参照华东交通大学本科生毕业 论文撰写规范进行。 7. 考核方法 考核可根据学生平时学习态度（含出勤率）20%、设计完成情况（样机） 40%、图纸及说明书质量（含答辩）40%确定。 三元器件介绍 1.电阻 电阻是阻碍电流流过的物理量。因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称 其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子
4、流通量越大，反之亦然。没有电阻或电阻很小的物质称其为电导体，简称导 体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘导体，简称绝缘体。 本次使用的多为色环电阻， 所谓色环电阻， 是在电阻封装上 （即电阻表面） 涂上一定颜色的色环，来代表这个电阻的阻值。即可通过颜色来判断这个电 阻的阻值。 色环电阻是电子电路中最常用的电子元件，采用色环来代表颜色和误差， 可以保证电阻无论按什么方向安装都可以方便、清楚地看见色环。色环电阻 的基本单位是：欧姆（） 、千欧（ K） 、兆欧（ M ） 。1000 欧（） =1 千 欧（K） ，1000千欧（ K）=1 兆欧（M ） 。 色环电阻用色环来表示电阻的阻值和误差，普通的
5、为四色环，高精密的用 五色环表示，另外还有六色环表示的（此种产品只用于高科技产品且价格十 分昂贵） 。下表为色环电阻对照关系，其识别方法如下： 色环电阻的对照关系 颜色数值 倍乘 数 误差 （ % ） 温度关系/（ 10 /） 棕 1 10 1 100 红 2 100 2 50 橙 3 1k 15 黄 4 10k 25 绿 5 100k 0.5 蓝 6 1M 0.2 5 10 紫 7 10M 0.1 5 灰 8 0.0 5 白 9 1 黑 0 1 金 0.1 5 银 0.01 10 无色 20 2.蜂鸣器 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，蜂鸣器主要 分为压电式蜂鸣器和电磁
6、式蜂鸣器两种类型。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、 外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通 电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 3. 电位器 电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位 器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即 获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可 作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器 电位器的结构特
7、点电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴 或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之 间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。 电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统 组成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统 改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触 点位置成一定关系的电压。它大多是用作分压器，这时电位器是一个四端元 件。电位器基本上就是滑动变阻器，有几种样式，一般用在音箱音量开关和 激光头功率大小调节电位器是一种可调的电子元件。 4.气敏传感器 MQ-2 MQ-2 气敏传感器所使用的气
8、敏材料是清洁空气中电导率较低的二氧 化锡，当传感器所在环境存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中的 可燃气体的 on孤独的增大而增大，使用简单的驱动电路即可把电导率的 变化转化为响应的输出信号。 MQ-2 对丙烷，氢气液化气的灵敏度高，对天然气和其他可燃气体的灵 敏度也还行。它可以检测出多款可燃性气体，是一款适合多种应用的低 成本传感器。 MQ-2 气敏传感器在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度，寿 命长，成本低，只需简单的驱动电路即可。 MQ-2 工作电压应小于 15V，加热电压控制在5V左右，经测量其加热电 阻为50，相应的使用温度，储存温度，相对湿度也有重要影响。 经测量，本次使用
9、的气敏传感器加热丝的阻值约为50欧姆， A,B间的电阻 阻值为 10兆欧左右。加热后，再喷以气体，其阻值降到几百欧。 5.NE555 时基集成电路 NE555是属于 555系列的计时 IC的其中的一种型号，555系列 IC的接脚功 能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可 产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC， 只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉波讯 号。 NE555 的特点有： 1. 只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延 时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2. 它的操作电源范围极大，可
10、与TTL，CMOS 等逻辑闸配合，也就是它 的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3. 其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4. 它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 Pin 1 ( 接地 ) - 地线 ( 或共同接地 ) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 ( 触发点 ) - 这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触 发信号上缘电压须大于2/3 VCC ，下缘须低于1/3 VCC 。 Pin 3 ( 输出 ) -当时间周期开始555 的输出输出脚位，移至比电源电 压少 1.7 伏的高电位。周期的结束输出回到0 伏左右的低电位。于高电位 时的最大输出电流大约200 mA。 Pin 4 ( 重置 ) - 一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输 出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 Pin 5 ( 控制 ) - 这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计 时器经营在稳定或振荡的运作方式下, 这输入能用来改变或调整输出频 率。 Pin 6 ( 重置锁定 ) - Pin 6 重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的 电压从 1/3 VCC 电压以下移至2/3 VCC 以上时启动这个动作。 Pin 7 ( 放电 ) - 这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力， 当输出为ON 时为 LOW ，对地为
