有害气体的检测与抽排电路设计和机器人行走电路设计_课程设计(编辑修改稿)

有害气体的检测与抽排电路设计和机器人行走电路设计_课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

应气敏电阻值得变化。 当有害气体浓度升高，通过气敏电阻 阻 值变化来控制继电器的闭合，从而来控制声光报警与电机驱动电路工作，对与声光报警电路采用 555 定时器，通过 555 定时器连接 SPEAKER 和 LAMP 灯进行声光报警。 第二种是对于声武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 7 报警电路，可以采用 LC179 来驱动控制喇叭发声。 同时将芯片的第三管脚借到气敏电阻一端，通过感知其输出电平高低来驱动喇叭发声，使之在有害气体浓度超标时出现声报警。 而光报警电路中可以采用两级直接耦合晶体管放大器，构成了自激多谐振荡器，通过调节滑阻值来控制时间。 综上所述：由方案对比可以看出，方案一简捷 ，易于实现。 从经济上看，方案一也更经济，故采用方案一 设计方案 设计系统模块图 图 设计系统模块图 220V 交流电源 降压、整流、滤波、稳压 检测模块 抽排模块 报警模块 武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 8 设计原理流程图 图 设计原理流程图 设计原理图 驱动检测电路 降压整流滤波稳压 220V交流电源 触发555芯片产生频率信号 驱动报警模块工作 武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 9 图 设计原理图 武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 10 设计方案分析 供电 模块分析 图 供电 模块图 如图 所示，直流电源电路采用 220v 交流电压供电，由电源变压器、桥式整流电路、滤波电路、稳压电路等四部分组成。 电源变压器将交流网 220v 电压变化后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。 由于此脉动的直流电压还还有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。 但是这样的电压还随着电网电压波动（一般有 10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。 因而在整流、滤波电路之后还要接一个稳压电路在电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流的稳定。 检测 模块分析 武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 11 图 检测 模块图 如图 所示，我们已经知道气敏传感器的特性是通过某气体浓度的改变来改变本身电阻，为了方便我们用滑动变阻器 RV1 来等效代替气敏传感器，当空气中的有害气体浓度不大时， RV1 的阻值很大，使得比较器正向输 入的电压小于负向输入电压， 由于默认负向电压为零， 运放输出的为“低电平”，继电器不工作。 当空气中有害气体的浓度达到一定值时， RV1 变小使得运放正向输入大于负向输入，运放输出“高电平”，继电器开始工 作。 图中的 RV2 为可调的，这使得 使声光报警及风扇抽排电路可以在有害气体不同浓度下工作，即用气敏传感器实现对有害气体不同浓度的测量。 触发 抽排模块分析 当空气中有害气体浓度达到一定值的时候，继电器工作，使得风扇电路接通，进行气体抽排。 当风扇工作到一定程度，使得抽排后空气中有害气体的浓度小于临界值，继电器不工作，风扇电路断开，风扇不工作。 报警模块分析 武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 12 图 声光报警模块图 如图 所示， 当继电器工作时 ， 555 定时器输入“高电平”开始工作产生连续的脉冲 频率为 f=[(R1+2R2)C]，此时当脉冲为“高电平”时 LAMP 灯开始工作，扬声器开始工作。 当脉冲为“低电平”时 LAMP 灯和扬声器都不工作。 由于脉冲是连续的，这样就产生了频响的声报警信号和频闪的光报警信号。 所用芯片及原理说明 555 定时器 图 555计时器图 武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书 13 如图 所示是由 555 组成的多谐振荡器工作。 原理如下： 接通电源后，电容 C被充电，当 VC上升到 2/3VCC时，触发器被复位，同时发电 BJT T 导通，此时 VO为低电压，电容C 通过 R2和 T 放电，使 VC下降。 当 VC下降到（ 1/3） VCC时，触发器又被置位， VO翻转为高电平。 电容器 C放电所需的时间为： tPL=R2Cln2，可近似看成 tPL= 当 C 放电结束时， T截止， VCC 将通过 R R2向电容器 C 充电， VC由（ 1/3） VCC上升到（ 2/3） VCC所需的时间为： tPH=(R1+R2)Cln2，可近似看成 tPH=(R1+R2)C 而当 VC上升到（ 2/3） VCC时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为： f=1/( tPL +tPH)，可近似看成 f=[(R1+2R2)C] QMN5 气敏传感器 QMN5 型气敏元件适用于天然气、煤气、氢气、烷类气体、烯类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气、烟雾等的检测，属于 N型半导体元件。 灵敏度较高，稳定性较好，响应和恢复时间短，市场上应用广泛。 QMN5 气敏元件参数如下：标定气体（ %丁烷气体，最佳工作条件）中电压 ≥2V ，响应时间 ≤10S ，恢复时间 ≤30S ，最佳工作条件加热电压 5V、测量回路电压 10V、负载电阻 RL 为 2K，允许工作条件加热电压 ～ 、测量回路电压 5～ 15V、负载电阻 ～。 继电器 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使武汉理工大学《小型智能控制系统设计》课程设计说明书。