课程设计：便携式酒精探测仪的设计

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1、平顶山工业职业技术学院便携式酒精探测仪设计说明书姓名：田明顺学院：平职学院专业：电气自动化班级：对口（二）班学号：201020038539平顶山工业职业技术学院目录一、设计背景3二、方案设计32.1酒精探测仪设计的基本原理32.2电路设计32.2.1检测电路42.2.2控制电路42.2.3比较电路42.3.4输出电路5三、电路调试53.1MQ-2气敏传感器电路调试53.2LM358电压比较电路调试63.3总体电路调试8四、总结99平顶山工业职业技术学院一、设计背景本酒精探测器是专门为警察设计的一款执法的检测工具，执勤民警可用其来对司机是否饮酒进行检测与相应的处理，有效减少交通事故

2、的发生，避免人员伤亡和财产的重大损失。设计的基于运算放大系列的LM358的酒精探测仪，以LM358和MQ-2酒精传感器为核心，具有报警功能。根据是否有酒精的环境下，检测到酒精就会进行报警，提示危害。该仪器硬件电路设计简单、功能完善、工作性能好，此外，还具有低功耗、低成本的特点。二、方案设计2.1酒精探测仪设计的基本原理在本设计中酒精探测仪的基本原理是根据MQ-2气敏传感器对酒精的敏感程度，未接触到酒精时，其阻值较大，当接触到酒精后，其电阻急剧变小，根据这一特性，设计相应的控制电路，通过电压比较器，当输出为高电平是，LED亮，相当于一个报警的作用。该设计的系统方框图如图1所示，设计

3、的电路见附录一，其中包括参考电压电路，检测电路，电压比较电路和输出电路。电压比较器MQ-2气敏传感器参考电压电路酒精报警高电平图1酒精探测仪的基本原理方框图9平顶山工业职业技术学院2.2电路设计2.2.1检测电路图2酒精检测电路电路检测电路顾名思义就是检测酒精的，电路图如图2所示。该部分的主要部分就是通过比较a点的电压不一样，原理是当接通+5V电源之后，在初始状态时，A与B之间的电阻很大，所以a点的电压会大于2.5V，当传感器感应到酒精时，A与B之间的电阻会急剧变小，并且小于10K的变阻器，这个时候，a点的电压会下降到2.5V以下。通过传感器A、B之间的电阻变化可以得到a点电压的

4、变化。2.2.2控制电路该部分电路的设计主要是为了得到一个稳定且大于零的参考电压Ur，电路图如图3所示。接通+5V的电压，R1=R2，所以b点的电压会等于2.5V。这个电压会比较恒定，可以作为参考电压。图3控制电路2.2.3比较电路该部分电路图是通过LM358来实现的，电路图如图4所示。通过比较UI与UR的电压大小，决定输出端为高电平还是低电平。其传输特性如图5所示。即当UIUR时，输出端为低电平。图5电压比较器传输特性图4电压比较电路路9平顶山工业职业技术学院2.3.4输出电路该部分电路为报警电路，在图4电压比较器的输出端接上一个LED，当输出

5、为高电平，LED亮，即报警。当输出为低电平时LED不亮，即为正常状态。三、电路调试3.1MQ-2气敏传感器电路调试酒精探测仪采用的传感器是MQ-2气体传感器。它的特点是不仅探测范围广泛，并且灵敏度高，响应快，恢复也快。优异的稳定性，寿命也长。可应用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜液化气，丙烷，丁烷，甲烷，酒精，氢气烟雾等的探测。MQ-2气体传感器的引脚图如图6所示。其中A、B用于信号取出，H则是接电源的正负极，用于提供加热电源，该传感器在使用前应预热。图7传感器调试电路图6MQ-2引脚图A与B之间的电阻在常态下通常阻止很大，但是当接触到酒精之后，A、B之间的电阻会急剧变小。这

6、就是这种传感器利用这一性质来检测是否有酒精或其他气体。根据这一特性，用万用表测得MQ-2气敏传感器在平时状态下，其A-B间阻值为20多千欧，适当调整可变电阻RP的阻值，大约取值为9K多，在通有5V电压情况下，测得a点电压UI的电压大于2.5V。当用酒精靠近气敏元件时，测得a点电压小于2.5V，因此，该气敏元件是好的，传感器调试电路也是成功的。9平顶山工业职业技术学院3.2LM358电压比较电路调试图8LM358引脚图LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压

7、无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。其引脚图如图8所示。图9比较电路是通过以LM358引脚3的电压为参考电压UR=2.5V。LM358引脚2的电压为比较电压UI。在图中可以看出引脚3的电压大于2.5V，所以引脚1输出应为低电平。其中R4可以模拟成初始状态的气敏传感器MQ-2，相对与R3来说电阻较大，可以得出引脚3的电压大于2.5V。根据MQ-2的性质，当接触到酒精之后，其A、B之间的电阻急剧变小，由这一特性又可以模拟电路，