火灾烟雾报警器课程设计

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1、火灾烟雾报警器摘要：家庭使用液化气、燃气等可燃气体作燃料的越来越多，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。本次设计内容包括可燃气体报警电路的结构及其工作原理。此报警电路以气敏半导体传感器为主要组成部分，气敏半导体传感器检测到可燃气体时通过电导率的改变来控制多谐振荡器及正反馈振荡器间歇工作，通过报警电路从而达到报警的目的。1.1、QM-N5型气敏元件QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。特点：用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10

2、、H2等）、灵敏度高、响应速度快、输出信号大寿命长，工作稳定可靠。技术指标：加热电压（Vh）AC或DC5±0.2V响应时间≤10S(trec)回路电压（Vc）最大DC24V恢复时间≤30S(trec)负载电阻（Rl）2KΩ元件功耗≤0.7W清洁空气中电阻≤2000KΩ检测范围50—10000ppm（Ra）灵敏度（S=Ra/Rdg）≥4(在1000ppmC4H10使用寿命2年中)基本测试电路使用方法及注意事项元件开始通电工作时,没有接触可燃性气体,其电导率也急剧增加1分钟后达到稳定,这时方可正常使用,这段变化在设计电路时可采用延时处理解决.加热电压的改变会直接影响元件的性能,所以

3、在规定的电压范围内使用为佳.1元件在接触标定气体1000ppmC4H10后10秒以内负载电阻两端的电压可达到(Vdg-Va)差值的80%(即响应时间);脱离标定气体1000ppmC4H1030秒钟以内负载电阻两端的电压下降到(Vdg-Va)差值的80%(即恢复时间).符号说明检测气体中电阻-Rdg检测气体中电压-VdgRdg与Vdg的关系:Rdg=RL(VC/Vdg-1)负载电阻可根据需要适当改动,不影响元件灵敏度.使用条件:温度-15~35℃;相对湿度45~75%RH;大气压力80~106KPa环境温湿度的变化会给元件电阻带来小的影响,当元件在精密仪器上使用时,应进行温湿度

4、补偿,最简便的方法是采用热敏电阻补偿之.避免腐蚀性气体及油污染,长期使用需防止灰尘堵塞防爆不锈钢网.元件六脚位置可与电子管七角管座匹配使用.1.2、555集成电路原理在数字系统中，为了使各部分在时间上协调动作，需要有一个统一的时间基准。用来产生时间基准信号的电路称为时基电路。时基集成电路555就是其中的一种。它是一种由模拟电路与数字电路组合而成的多功能的中规模集成组件，只要配少量的外部器件，便可很方便的组成触发器、振荡器等多种功能电路。因此其获得迅速发展和广泛应用。时基集成电路555工作原理如下：图a所示为555时基电路内部电路图。管脚排列如图b所示。整个电路包括分压器，比较器，基

5、本RS触发器和放电开关四个部分。（1）分压器由三个5kW的电阻串联组成分压器，其上端接电源VCC（8端），下端接地（1端），为两个比较器A1、A2提供基准电平。使比较器A1的“+”端接基准电平2VCC／3（5端），比较器A2的“-”端接VCC／3。如果在2控制端（5端）外加控制电压。可以改变两个比较器的基准电平。不用外加控制电压时，可用0.01mF的电容使5端交流接地，以旁路高频干扰。（2）比较器A1、A7是两个比较器。其“+”端是同相输人端，“-”端是反相输入端。由于比较器的灵敏度很高，当同相输入端电平略大于反相端时，其输出端为高电平；反之，当同相输入端电平略小于反相输人端电平时，其

6、输出端为低电平。因此，当高电平触发端（6端）的触发电平大于2VCC／3时，比较器A1的输出为低电平；反之输出为高电平。当低电平触发端（2端）的触发电平略小于VCC／3时，比较器A2的输出为低电平；反之，输出为高电平。（3）基本RS触发器比较器A1和A2的输出端就是基本RS触发器的输入端RD和SD。因此，基本RS触发器的状态（3端的状态）受6端和2端的输入电平控制。图中的4端是低电平复位端。在4端施加低电平时，可以强制复位，使Q=0。平时，将4端接电源VCC的正极。（4）放电开关图中晶体管VT构成放电开关，使用时将其集电极接正电源，基极接基本RS触发器的Q端。当Q=0时，VT截止；当Q=

7、1时，VT饱合导通。可见晶体管VT作为放电开关，其通断状态由触发器的状态决定。从CA555时基电路的内部等效电路图中可看到，VTl-VT4、VT5、VT7组成上比较器Al，VT7的基极电位接在由三个5kΩ电阻组成的分压器的上端，电压为2/3VDD；VT9-VT13组成下比较器A2，VTl3的基极接分压器的下端，参考电1/3VDD。在电路设计时，要求组成分压器的三个5kΩ电阻的阻值严格相等，以便给出比较精确的两个参考电位1/3VDD和2/3VDD