最新有害气体报警1..教学讲义ppt.ppt

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1、有害气体报警1..第一讲设计思路及工作原理一、实验目的通过有害气体报警电路的设计、安装和调试，要求学会：（1）选择变压器、整流二极管、传感器、电阻、电容、运算放大器、555定时器、继电器及集成稳压器来设计有害气体报警电路；（2）掌握有害气体报警电路的工作原理及测试方法。二、设计任务要求1、设计任务设计一个有害气体的检测电路，能检测到室内或相应环境的有害气体浓度超标现象，并进行及时报警，同时安装有排气通风装置，能及时排出室内有害气体。2、设计要求本课题主要完成以下几个部分的设计：①直流电源部分：为系统各部分提供稳定、可靠的直流电。②信号采集及处理电路：由气敏传

2、感器及附属电路组成。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，从而利于后面的电路处理。③声光报警电路：在有害气体浓度超标时，电路产生相应的红色警告信号，同时驱动扬声器产生音频信号，提醒人们空气中的有害气体浓度已超出允许范围，应及时撤离现场；在空气洁净时，电路应以不同的灯光提示，表明安全。④排气通风装置：在有害气体浓度超标时，设计对应的电路驱动通风装置（如排气扇）工作，以迅速降低有害气体浓度。本系统所需的是12V和5V的直流电，因此要利用变压器将220V的市电先降至合适的交流电压（本电路需先降至15V交流电压），然后再将变压器次级输出电压去整流、

3、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。桥式整流电路将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。滤波电路由电容元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。电源稳压常采用三端集成稳压器，本设计可以采用三端集成稳压器W7812和W7805，它具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格低廉，只有三个引出端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需外接元件，而且内部有限流保护、过热保护和过压保护电路，使用方便、

4、安全。W7812电路内部实际上包括了串联型直流稳压电路的各个组成部分，另外加上保护电路和启动电路。信号采集电路包括气体检测电路及对传感器输出信号的处理电路。气体检测电路需要用气体传感器，将被检测对象中含的气体的浓度变为传感器的电信号输出，以利于后面的信号处理电路进行处理。☆气敏传感器按构成气敏元件的材料划分为半导体和非半导体气敏元件两大类，而半导体型又分为电阻型和非电阻型两类。电阻型半导体气敏元件是用氧化锡、氧化锌等金属氧化物材料制作而成，利用其阻值的变化来检测气体的浓度。非电阻式半导体气敏元件是根据气体的吸附和反应，使其某些有关特性变化对气体进行直接或间接

5、检测。（2）信号采集及处理电路主要物理特性类型气敏元件检测气体电阻型电阻表面控制型SnO2、ZnO等的烧结体、薄膜、厚膜可燃性气体体控制型La1-xSrCoO3、T-Fe2O3、氧化钛酒精、可燃性气体、氧气非电阻型二极管整流特性表面控制型铂-硫化镉、铂-氧化钛（金属-半导体结型二极管）氢气、一氧化碳、酒精晶体管特性铂栅、钯栅M0s场效应管氢气、硫化氢电阻型半导体气敏元件的工作原理：电阻型半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体（主要是金属氧化物）表面接触时的电导率等物性的变化来检测气体。电阻型半导体气敏器件被加热到稳定状态下，当气体接触器件表面而被吸附时，吸附

6、分子首先在表面自由地扩散（物理吸附），失去其运动能量，其间的一部分分子蒸发，残留分子产生热分解而固定吸附处（化学吸附）。这时，如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力，则吸附分子从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向的气体有O2和NO2，称为氧化性气体或电子接收性气体。如果器件的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释放电子，而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和酒类等，称为还原性气体或电子供给气体。当氧化性气体吸附到N型半导体上，还原性气体吸附到P型半导体上时，将使载流子减少，而使电阻增大；相反当还原性气

7、体吸附到N型半导体上，氧化性气体吸附到P型半导体上时，将使载流子增多，使电阻下降。空气中的氧成分大体上是恒定的，因而氧气的吸附也是恒定的，气敏器件的阻值大致保持不变。如果被测气体流入这气氛中，器件表面将产生吸附作用，器件的阻值将随气体浓度而变化，从浓度与阻值的变化关系，即可得知被测气体的浓度。☆电压比较电路电压比较电路用电压比较器实现。电压比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。电压比较器是对两个模拟电压比较大小（也有两个数字电压比较的，这里不介绍），并判断出

8、其中哪个电压高。（3）触发电路触发电路作用就是用55