简易烟雾警报器的设计1.(一).docx

简易气体烟雾报警电路设计摘 要随着现代家庭用火，用电量正在逐年增加，家庭火灾发生的频率越来越高，在我国 由于烟雾而引起来的火灾越来越多，人民每年因此而损失了大量的财产据调查在最近 发生火灾的大多数房屋都没有安装报警器如果发生火灾之前就有警报系统预报现场的 情况，从而避免火灾的发生，对人们将会有很大的意义因此本文对烟雾警报器系统进 行研究，是具有理论和实际双面意义的本文讲述了简易气体烟雾报警电路，该报警器有降压整流与稳压电路，气敏传感元 件和触发，报警音响电路等组成其中气敏传感器原件使用于半导体气敏传感器 QM-N5, QM-N5主要特点对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度，适用于家庭或工业上 对液化气，天然气，煤气的监测装置该装置电路简单，工作可靠，测量灵敏度较高， 使用寿命长，成本低等优点关键词：NE555,气敏传感器，报警第II页The Design of Simple Gas Smoke Alarm CircuitAuthor: Adila.ailiTutor: Li HongxiaAbstractAlong with the modern family use fire and the electricity consumption increases gradually, and the family fire disaster higher frequency , in our country because of the smog is caused to more and more fire disaster, so there are many people have lost many property each year .The survey shows that the most of the family not install the gas smog alarm ,if the gas smog alarm system it can prediction of the situation, we can avoid the fire ,and it is very beneficial to human safety. So the research of the gas smog alarm that has the theory and the actual two sided significance.This article describes the simple gas smog alarm circuit , this alarms has the reduction voltage and stabilivolt circuit , gas sensitive sensor and triggered and alarm sound circuit and so on . Among them gas sensorsused in semiconductor gas sensorsQM-N5 , QM-N5 has better sensitivity towards liquefied petroleum gas ,natural gas industry ,city gas , and apply to home or industrial towards liquefied petroleum gas ,natural gas industry, gas monitoring device .This device circuit is simple ,reliable work ,long service life and low cost advantage.Key words: NE555, Gas sensor,Alarm第III页目 录1绪论 11.1 课题背景及目的 1..1.2 国内外研究的现状 1..1.3 论文主要任务设计内容 2.2系统电路设计方案 33各单元电路设计 43.1 电源电路设计 4..3.1.1 电源变压器 5.3.1.2 桥式整流 5..3.1.3 滤波电路 7..3.1.4 集成三端稳压器 9.3.2 气敏传感器 .103.2.1 气敏传感器的分类 1.13.2.2 气敏传感器的原理 1.13.2.3 半导体气敏传感器 1.23.2.4 QM-N5型气敏传感器 133.3 NE555 简介 1.43.3.1 NE555的引脚图功能 143.3.2 NE555的工作原理 153.4 数据采集及处理电路设计 1.73.5 报警电路 1.73.5.1 蜂鸣器简介 1.73.5.2 蜂鸣器的结构原理 1.83.5.3 报警电路工作原理 1.94整体电路设计 20第IV页结论 21致谈日 22参考文献 23黄河科技学院毕业设计说明书 第#页1绪论1.1 课题背景及目的现代建筑的特点是楼层不断的加高，这主要是从缓解城市用地紧张的角度出发，同 时还便于集中供电，供热，供气，便于集中控制和管理。

现在不论是普通型（比如民用 住宅）还是豪华型（比如高级宾馆）的高层建筑，都日益重视防火和安全技术的普及应 用因为其楼层多，人员密集，如果发生火灾，疏散困难，补救也困难，势必造成严重 的人员伤亡和财产损失消防部门的统计显示，在所有的火灾比列中，家庭火灾已经占 到了全国火灾的30流右探讨家庭火灾的特点及防火对策，对于预防家庭火灾，减少 火灾损失具有现实意义为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，就必须对 烟雾进行现场试验测试，采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中烟雾的浓度， 及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保工业安全和家庭生活安全为了解决烟雾这种对人体有毒害又不易被人们发现的问题，避免更多的事故的发 生，一个实用的烟雾警报器是较好的的解决方案同时，伴随着各种天然气，煤制气液 化气的开发和使用各种可燃性气体散发在工作场所和人们的生活当中，因此连续，直接 检测工作环境和生活环境中有毒气体，可燃性气体有着极其重要的意义1.2 国内外研究的现状国内外烟雾警报器种类繁多，各有特色，具有低功耗，网络传输，及时侦测，美观 等特点，比较专一性运用了遥感学，网络学，电子学，通信学等知识，较为复杂，但 特定领域使用性强，符合环保工艺认证，具有无危害的绿色产品。

本文主要研究简易通 用性烟雾传感器，扩展其应用领域，减少其成本，但要求甚严的领域不能适用80年代以来，国内各大宾馆，饭店，商场，百货公司等相继从英，美，日等国引进 和国内研制，销售的火灾报警器，主要关键部件是用 Am-241材料制成源片所组成的双 源双电离室烟雾传感器，它与感温，光电和气敏式传感器相比，具有灵敏度高，结构简 单，使用寿命长和成本低等优点由于用双源双电离室烟雾传感器可与放大，控制电路 系统组成火灾自动报警器，因此已得到广泛的应用我国火灾自动报警控制系统的发展经历了从无到有，从简单到复杂的发展过程其 智能化程度也越来越高特别是随着计算机技术和检测控制技术的发展，使火灾自动探 测报警技术有了一个很大的飞跃目前我国火灾自动报警控制系统大多应用在大型仓 库，商场，高级写字楼，宾馆等场所，他们所用的都是一些采用集中一区域报警控制方 式的智能化程度较高的的总线式报警控制系统，而一些像住宅区和商业住宅楼等需要设 置一种单一域区域连网的廉价实用的火灾自动报警探测装置 在欧美一些发达国家和地区新建民用住宅房时，规范都要求必须安装火灾自动探测报警装置例如美国在七十年 代联邦规中明确规定所有的新建公寓，住宅，活动住房都必须安装家用烟雾警报器。

我国在70年代初期开始研制烟雾警报器，生产型号多样，品种较齐全，应用范围 也有单一的炼油系列扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器， 产品数量也在不断增加但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的生产工艺基础上，进行研究与 开发形成自己的特 色近年来，在烟雾选择性和产品稳定性上也有很大进步1.3 论文主要任务设计内容本课题主要研究内容：通过气敏元件及相关的附属电路实现信号的采集，将气体烟 雾的浓度转换为相应的电信号，将电信号传输到信号处理系统，应用模拟电子技术和数 字电子技术，将电信号数字化，触发器触发报警，实现对气体的监控报警黄河科技学院毕业设计说明书 第#页2系统电路设计方案本设计主要用MQ-N5性半导体气敏传感器检测出可燃性气体或有害气体的泄漏由电源电路、数据采集及处理电路及报警电路等组成该烟雾警报器的原理框图如 2.1所示图2.1系统原理框图电源电路：电源电路的任务是通过变压器把 220V交流电转变为9V交流电，再通 过桥式整流电路将交流电转变为直流电后经过滤波电路进行滤波， 滤波后的电压经稳压 电路稳压后就是本课题所需要的输入电压，本课题采用稳压块 7805进行稳数据采集电路：气敏传感器将空气中的有害气体浓度变化转换为其本身阻值的变 化，然后将这一变化转为电信号传给数据处理电路。

数据处理电路：由 NE555定时器及其附属电路组成可控多谐振荡器电路利用 NE555的2、4、6脚的输入信号的电平决定输出端 3脚的电平，去控制后续执行电路报警电路：当气体烟雾的超标时，蜂鸣器响，提醒人们空气中的气体烟雾浓度已超 出允许范围，应立即撤离现场；在空气洁净时，蜂鸣器不响，表明环境安全电源电路为各部分电路提供电流，但气敏半导体传感器接触到有害气体烟雾时，传 感器的电导率增大，其电阻值急剧下降，传感器将这一信号传给多谐振荡器，多谐振荡 器相应555集成块的输出端3脚的输出信号推动蜂鸣器发出报警声3各单元电路设计3.1 电源电路设计直流电源的组成框图如图3.1所示，电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电 路、稳压电路等四个组成部分［1］直流电源的组成框图及波形图如图 3.1所示a）直流电源的组成框图 （b）整流与稳压过程波形图图3. 1直流电源的组成框图及过程波形图电网供电电压交流220V （有效值）50Hz,要获得低压直流输出，首先必须采用电源 变压器将电网电压降低获得所需要交流电压降压后的交流电压，通过整流电路变成单 向直流电，但其幅度变化大（即脉动大），脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑， 脉动晓得直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。

滤波后的直流电压，再通过稳 压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载电源部分的具体电路如图3. 2所示3.1.1 电源变压器电源变压器是降压变压器，因为直流电源的输入 220V的电网电压一般情况下所 需直流电压的数值与电网电压的数值有较大的差异，因此需要通过电压变压器将电网 220V交流电压转换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比有变压器 的副边电压确定变压器部分参数介绍电压比：次级电压和线圈圈数具有以下关系，即U2U1N2 K 二 KNi(3.1)(3.2)效率：定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即 =P2 P 100%变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就越小，效率 也就越高；反之，功率越小，效率也就越低额定电压：压器的初级线圈上所允许施加的电压， 正常工作时，变压器初级绕组上施 加的电压不得大于规定值额定功率:定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作， 而不超过规定温升时次级输出的功。