可燃气体报警器电路设计.doc

信息职业技术学院 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 燃气泄露报警器 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电 08-2 学 号: 61 姓 名: 指导教师: 二一年九月十日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 目 录 摘 要 1 第 1 章 绪论 2 1.1 燃气泄露报警器的发展及现状 2 1.1.1 火灾探测技术 2 1.1.2 火灾探测器的发展趋势 2 1.2 报警器的研究目的及意义 2 第 2 章 方案设计 4 第 3 章 单元电路的设计 5 3.1 电源电路设计 5 3.1.1 变压器 6 3.1.2 整流电路 6 3.1.3 整流电路的参数计算及二级管的选择 7 3.1.4 电容滤波电路 8 3.1.5 电容滤波电路的参数计算及滤波电容的选择 9 3.1.6 稳压电路 9 3.1.7 稳压电路原理图 .10 3.2 检测电路的设计 .11 3.2.1 传感器的应用与发展 .11 3.2.2 燃气传感器的介绍 .11 3.2.3 半导体气体传感器工作原理（hq-2） .12 3.2.4 半导体气敏元件的特性参数及主要技术指标 .12 3.2.5 检测电路 .13 3.3 报警电路的设计 .13 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) i 3.3.1 555 时基电路的起源13 3.3.2 报警集成电路 555 的介绍 .14 3.3.3 555 时基电路的组成及管脚用途14 3.3.4 555 时基电路的工作原理15 3.3.5 555 时基电路的无稳态工作模式15 第 4 章 整机电路及工作原理 .17 第 5 章 电路仿真 .19 第 6 章 实物制作与调试 .22 6.1.1 元器件的检测22 6.1.2 焊接的工艺要求 .22 6.1.3 电路安装 .23 6.2 制作与调试 .23 总 结 .25 参考文献 .26 附录 1 整机电路图27 附录 2 元件明细表28 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 0 页 共 28 页 摘 要 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对燃气传感器的深入研究以及其用法与 用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本电路。本设计利用模拟电子技术结合 传感器技术而设计了这一燃气泄露监控系统。 本设计以电阻式燃气传感器和模拟电子技术为核心并与其他电子技术相结合，设 计出一种技术水平较好的燃气泄露报警器。其中选用 hq-2 型气敏燃气传感器实现燃气 浓度的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿 命长。 以模拟电子技术和 hq-2 型半导体电阻式燃气浓度传感器为核心设计的燃气泄露报 警器可实现声光报警等功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉的燃 气泄露报警器且具有一定的实用价值。 关键词关键词 燃气泄露报警器；555 时钟电路；传感器 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 1 页 共 28 页 第 1 章 绪论 1.1 燃气泄露报警器的发展及现状 1.1.1 火灾探测技术 火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社 会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比皆是，所以人类一直也未停止 过对它的研究。 火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程，它除了自身的物理化学变化以 外还会受到许多外界的千扰，火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式能量流) 的形式向外释放能量。接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接 触式如声音、辐射等。火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾中出现的物理化学特征 转换为另外一种易于处理的物理量。 1.1.2 火灾探测器的发展趋势 探测器朝新探测技术的发展进一步拓展了火灾探测的应用领域，为一些传统探测 器无法胜任的环境提供了有效的手段。相关技术的发展，如傅立叶近红外光谱技术弱 信号处理技术、低功耗 mcu 技术进一步促进了传统探测技术的改进，使得传统探测器 在技术和性能上有了显著的提高。火灾着极早期探测、多传感器复合探测和探测器小 型化、智能化的方向发展迈出了更快的步伐。 1.2 报警器的研究目的及意义 目的：随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭 火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓 等不利因素，最终导致重大生命财产损失。消防部门的统计显示，在所有的火灾比例 中，家庭火灾已经占到了全国火灾的 30%左右。家庭起火的原因林林种种，可能在我 们注意得到的地方，也可能就隐藏在我们根本就注意不到的地方。 在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使好端端的幸福 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 2 页 共 28 页 家庭眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当、报警 迟缓,是造成人员伤亡的重要因素。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因， 还有预防火灾的发生。这就是我们研究燃气泄露报警器的目的。 意义：随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人们的日常生活 而产生。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。防 止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。为了减少 这类事故的发生，就必须对燃气进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表， 严密监测环境中燃气的浓度，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。因此，研究燃气泄露的检测方法与研制燃气泄露报 警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 3 页 共 28 页 第 2 章 方案设计 基于日常安全，结构简单，性能稳定，使用方便，设计了一款报警器，它可以准 确的检测到燃气，并且立刻报警，以免发生事故。接通电源后，当检测电路检测到空 气中有易燃气体时报警电路实现报警，其组成框图如图 2-1 所示。 图 2-1 结构框图 电源电路：将 220v、50hz的交流电经降压、整流、滤波、稳压得到电路所需的 5v 直流电源。 检测电路：检测电路是由气敏传感器 hq-2 构成，它利用气体在金属氧化物半导体 表面的氧化和还原反应，及时检测到可燃气体。详细检测原理是声表面波器件之波速 和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表 面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用（化学 作用或生物作用，或者是物理吸附） ，使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时， 引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度 亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。 报警电路：当气敏元件 hq-2 接触到空气中燃气时，输出电信号推动扬声器 b 发出 报警声。从而使人们知道家中燃气泄露第一时间发现危险。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 4 页 共 28 页 第 3 章 单元电路的设计 3.1 电源电路设计 将 220v 交流电压经降压、整流、滤波、稳压后得到 5v 的直流电压，为检测电路 和报警电路提供电源，其直流电源的组成框图和原理图如图 3-1、3-2 所示。 图 3-1 直流电源的组成框图 1 2 3 4 d1 c 3c 4 +c 1 d2 r 0 vin 1 gnd2 +5v 3 lm 7805c t + c 2 220v 图 3-2 直流电源原理图 发光二极管 d2 用于电源指示。三端稳压器则用于稳定直流电压。电容 c1 和 c2 的 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 5 页 共 28 页 作用是滤波。 3.1.1 变压器 变压器的工作原理：变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电 能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。 变压器是静止的电磁装置，可变换电压、电流和阻抗，其主要部件是一个铁心和 套在铁心上的两个绕组。 变压器有两个绕组，与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组，与负载 相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组。 图 3-3 变压器原理图 3.1.2 整流电路 桥式整流电路的工作原理可分析如下，在 u2的正半周，电流从变压器副边线圈的 上端流出，只能经过二极管 vd1流向 rl，再由二极管 vd3流回变压器，所以 vd1、vd3正 向导通，vd2、vd4反偏截止；在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压，其电流通 路可用图 3-4（a）中虚线箭头表示，在 u2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压 器副边线圈的下端流出，只能经过二极管 vd2流向 rl，再由二极管 vd4流回变压器，所 以 vd1、vd3反偏截止，vd2、vd4正向导通，电流流过 rl时产生的电压极性仍是上正下负， 与正半周时相同，其电流通路如图 3-4（b）中虚线箭头所示。 根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图 3-5 所示，通过负载 rl的电流 il以及电压 ul波形都是单方向的全波脉动波形。 桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压 较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 6 页 共 28 页 的利用，效率较高。 图 3-4 桥式整流电路 0 v2 t 0 vo t 0 vt1、3 t v2m 0 vt2、4 t v2m 图 3-5 二极管桥式整流电路波形 3.1.3 整流电路的参数计算及二级管的选择 在桥式整流电路中无论是正半周还是负半周都有电流流过负载，所以电流平均值 和电压平均值及如下： uo(av =0.9u2 il(av)= l r u29 . 0 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 7 页 共 28 页 在桥式整流电路中，四只二极管分两次轮流导通，流经每只二极管的电流为负载 电流 il(av)的一半选择二极管时 if id，即 if id= il(av)= 在二极管截止时最大反向电压 udm等于的 u2最大值，即 urmudm=u2error!error! nono bookmarkbookmark namename given.given. 3.1.4 电容滤波电路 电容滤波电路简单，输出电压平均值高，适用于负载电流较小且其变化也较小的 场合。 电容滤波电路，滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解 电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。 滤波原理 当 u2为正半周 ucu2时，二极管 v1和 v3管导通，v2和 v4管截止，电流一路流经 负载电阻 rl，另一路对电容 c 充电。当 ucu2，导致 v1和 v3管反向偏置而截止，电容 通过负载电阻 rl放电，uc按指数规律缓慢下降。 图 3-6 电源电路 图 3-7 单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 8 页 共 28 页 分析当 u2为负半周幅值变化到恰好大于 uc时，v2和 v4因加正向电压变为导通状态， u2再次对 c 充电，uc上升到 u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时 v2和 v4变为截 止，c 对 rl放电，uc按指数规律下降；放电到一定数值时 v1和 v3变为导通，重复上述 过程。 rl、c 对充放电的影响： 电容充电时间常数为 rdc，充电速度快；rlc 为放电时间常数，放电速度慢。电容 c 愈大，负载电阻 rl愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。 3.1.5 电容滤波电路的参数计算及滤波电容的选择 单向桥式整流电容滤波电路的输出电压如下 uo(av)1.2u2 在滤波电路中若负载电阻开路，滤波电容按下式选取 = rlc (3 5)t/2 滤波电容数值一般在几十微法到几千微法，视负载电流大小而定，其耐压值应大 于输出电压值，一般取 1.5 倍左右，且通常采用有极性的电解电容。 3.1.6 稳压电路 三端稳压集成电路 lm7805：最大输出电流 1a、输出电压 5v 引脚功能如表 3-1。 图 3-8 压器 7805 结构图及引脚图 表 3-1 lm7805 集成电路的引脚功能及数据 在路电阻（k）开路电阻（k） 引脚功能电压红笔测量黑笔测量红笔测量黑笔测量 输入8.6充电225 输出50.40.42.75.6 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 9 页 共 28 页 地00000 集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成 稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点， 在各种电源电路中得到了普遍的应用。 lm7805 为三端正稳压器电路 to-220f 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范 围广。内含过流、过热和过载保护电路、带散热片时，输出电流可达 1a。虽然是固定 稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。7805 集成稳压器为三端器件： 1 脚为输入端，2 脚为接地端，3 脚为输出端，使用十分方便。下图为 lm7805 三端稳压 器的实物图。 图 3-9 稳压器 7805 实物图 3.1.7 稳压电路原理图 经过整流、滤波后的直流电压加入三端稳压器 lm7805 后得到稳定的 5v 直流电源。 电路如图 3-10 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 10 页 共 28 页 3-10 稳压电路原理图 3.2 检测电路的设计 3.2.1 传感器的应用与发展 传感器几乎渗透到所有的技术领域，如工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保 护、资源利用、医学诊断、生物工程和文物保护等领域，并逐渐深入到人们的生活中， 传感器采用与否及采用数量的多少是衡量机器人是否具有只能得标志，现代智能机器 人因为采用了大量性能更好的、功能更强的的传感器，才使得其具有自我诊断、自我 补偿、自我学习的能力，机器人通过传感器实现类似于人们的直觉作用。传感器传感 器被称为机器人的“电五官” 。在民用工业生产中，传感器也起着至关重要的作用，如 一座大型炼钢厂就需要两万多台传感器和检测仪表；大型的石油化工厂需要六千多台 传感器和检测仪表；一部现代化汽车需要九十多个传感器；日常生活中的电冰箱、洗 衣机、电饭煲、影像设备、电动自行车、空调器、照相机、电热水器、报警器等家用 电器都安装了传感器。 当今信息时代，随着电子计算机技术的飞速发展，自动检测自动控制技术显露出 非凡的能力，传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。没有传感器对原始信息 进行精确可靠的捕获和转换，就没有现代化的自动检测和自动控制系统；没有传感器 就没有现代科学技术的迅速发展。 自 1980 年以来，世界传感器的产值增长率达 15%30%，1985 年世界传感器市场的 年产值为 50 亿，1990 年为 155 亿。传感器的发展势如破竹，补课阻挡，它是衡量一个 国家经济发展及现代化程度的重要标志。 3.2.2 燃气传感器的介绍 目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功 耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的 目标。如美国firstalert公司推出了生物模拟型（光化反应型）低功耗 co 气体传感 器等。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展 mems 技术，发 展现场适用的变送器和智能型传感器。如美国 generalmonitors 公司在传感器中嵌入 微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化。气体传 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 11 页 共 28 页 感器向低功耗、多功能、集成化方向发展，常见传感器的种类：压力传感器、温度传 感器、湿度传感器、光敏传感器、气敏传感器等，气敏传感器。气体敏感元件，大多 是以金属氧化物半导体为基础材料。按照半导体的物理性的不同，可分为电阻型和非 电阻型。气敏传感器 hq-2 实物及结构图如图 3-11 所示。 图 3-11 气敏传感器结构图 3.2.3 半导体气体传感器工作原理（hq-2） hq-2 型气敏元件是以金属氧化物 sno2为主体材料的 n 型半导体其名元件，当元件 接触还原性气体时，其导电率随气体浓度的增加而迅速升高。 通常器件工作在空气中，由于氧化作用，空气中的氧被半导体（n 型半导体）材料 的电子吸附负电荷，结果半导体材料的传导电子减少，电阻增加，使器件处于高阻状 态。当气敏元件与被测气体接触时，会与吸附的氧发生反应，将束缚的电子释放出来， 敏感膜表面电导增加，使元件电阻减小。 3.2.4 半导体气敏元件的特性参数及主要技术指标 1.气敏元件的电阻值 将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值，称为气敏元件(电阻型)的固有 电阻值，表示为 ra，测定固有电阻值 ra 时，要求必须在洁净空气环境中进行。由于经 济地理环境的差异，各地区空气中含有的气体成分差别较大，即使对于同一气敏元件， 在温度相同的条件下，在不同地区进行测定，其固有电阻值也都将出现差别。 2.气敏元件的灵敏度是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。 3.气敏元件的响应时间表示在工作温度下，气敏元件对被测气体的响应速度。一 般从气敏元件与一定浓度的被测气体接触时开始计时，直到气敏元件的阻值达到在此 浓度下的稳定电阻值的 63时为止，所需时间称为气敏元件在此浓度下的被测气体中 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 12 页 共 28 页 的响应时间，通常用符号 tr 表示。 3.2.5 检测电路 图 3-11 检测电路原理图 检测电路如上图所示，其中 c2 起滤波作用，传感器 hq-2 检测空气中易燃气体的 信号，电位器 rp1 调节传感器的灵敏度。 3.3 报警电路的设计 3.3.1 555 时基电路的起源 555 时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。 它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人 们将其戏称为伟大的小 ic。1972 年，美国西格尼蒂克斯公司(signetics)研制出 tmer ne555 双极型时基电路，设计原意是用来取代体积大,定时精度差的热延迟继电器等机 械式延迟器。但该器件投放市场后，人们发现这种电路的应用远远超出原设计的使用 范围，用途之广几乎遍及电子应用的各个领域，需求量极大。美国各大公司相继仿制 这种电路 1974 年西格尼蒂克斯公司又在同一基片上将两个双极型 555 单元集成在一起， 取名为 nf556。1978 年美国英特锡尔公司(intelsil)研制成功 cmos 型时基电路 icm555 1cm556,后来又推出将四个时基电路集成在一个芯片上的四时基电路 558 由于采用 cmos 型工艺和高度集成，使时基电路的应用从民用扩展到火箭、导弹,卫星,航天等高 科技领域。在这期间，日本、西欧等各大公司和厂家也竞相仿制、生产。尽管世界各 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 13 页 共 28 页 大半导体或器件公司、厂家都在生产各自型号的 555556 时基电路，但其内部电路大 同小异，且都具有相同的引出功能端。 3.3.2 报警集成电路 555 的介绍 555 集成电路是作定时器，所以叫 555 时基电路。555 可以组成脉冲振荡、单稳态、 双稳态和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、脉冲调制等。555 集成电路内部 有几十个元器件，有分压器、比较器基本 r-s 触发器、放电管以及缓冲器等，是模拟 电路和数字电路的混合体，如图 3-12 所示。 图 3-12 555 集成电路内部结构图 下图为 555 集成电路的实物图。 图 3-13 555 集成电路的实物图 3.3.3 555 时基电路的组成及管脚用途 555 集成电路是 8 脚封装，双列直插型，如图 3-12(a)所示，按输入输出的排列可 看成如图 3-14(b)所示。其中 6 脚称阈值端(th)，是上比较器的输入；2 脚称触发端 (tr)，是下比较器的输入；3 脚是输出端(vo)，它有 0 和 1 两种状态，由输入端所加的 电平决定；7 脚是放电端(dis)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也 是由输入端的状态决定；4 脚是复位端(mr)，加上低电平时可使输出为低电平；5 脚是 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 14 页 共 28 页 控制电压端(vc)可用它改变上下触发电平值；8 脚是电源端，1 脚是地端。 图 3-14 555 集成电路引脚图及封装图 3.3.4 555 时基电路的工作原理 我们也可以把 555 电路等效成一个带放电开关的 r-s 触发器，如图 3-13（a)所示， 这个特殊的触发器有两个输入端：阈值端(th)可看成是置零端 r，要求高电平，触发端 (tr)可看成是置位端 s，要求低电平，有一个输出端 vo，vo 可等效成触发器的 q 端， 放电端(dis)可看成是由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的 q 端控制：q=1 时 dis 端接地，q=0 时 dis 端悬空。另外还有复位端 mr，控制电压端 vc，电源端 vdd和地 端 gnd。 图 3-15 555 电路等效 rs 触发器 3.3.5 555 时基电路的无稳态工作模式 无稳态工作模式的基本电路如图 3-16 所示。 初次接通电源后，vcc 通过 r1、r2 对 c 充电，uc 上升。开始 ucvcc，低电平触发端 3 2 3 2 tr vcc，定时器复位，q=0，=1，放电管饱和导通，c 通过 r2经 vt 放电，uc 下降。 3 1 q 当 ucvcc 时，又回到高电平触发端 thvcc，低电平触发端vcc，定时 3 1 3 2 tr 3 1 器又置位，q=1，=0，放电管截止，c 停止放电而重新充电。如此反复，形成振荡波。q 输出高电平时间 c)rr(7 . 0t 21ph 输出低电平时间 cr7 . 0t 2pl 振荡周期 c)r2r(7 . 0ttt 21plph 图 3-16 多谐振荡器电路及波形 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 16 页 共 28 页 第 4 章 整机电路及工作原理 经过电路设计，在 prptel 99 se 软件上可画出易燃气体报警电路的原理图如图 4- 1 所示。 图 4-1 整机电路原理图 电路工作原理如下： 该报警器经过降压、整流、滤波与稳压电路、气敏传感元件和触发报警电路等组 成。电源部分将 220v 市电经变压器 t 降至 9v，经 vd1vd4 桥氏整流并经 c1 滤波成直 流，三端稳压器 lm7805 供给灯丝加热电压。检测电路采用半导体气敏元件 hq-2 型， 其适用于空气中有煤气，液化石油气等燃气成分的报警，其要求加热电压稳定，故采 用 7805 对灯丝电压进行稳压，且要求开机预热 3 分钟。在在正常情况下，气敏元件的 a-b 极间呈高阻态，rp1 输出低电平（小于 0.4v） ，555 时基电路被强制复位，扬声器 b 无声。 当空气中有煤气，液化石油等燃气成分时，气敏器件的导电率增加，rp1 输出电平 增高，当燃气浓度达到规定值（如 1%）时，rp1 输出电平大于 0.4v，时基电路强制复 位被解除，扬声器 b 输出响亮的断续报警声。当用户闻讯后就可立即关闭气门，并采 取开窗通风等必要的紧急措施。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 17 页 共 28 页 电路主要技术指标： 气敏传感器需要 10v、5v 直流电压，555 时基电路需要 5v 电压。若采用单相桥式 整流电路，电源变压器次级电压 u2，并选择整流二极管。 变压器次级电压： v （4-9 2 u 1） 整流电压： v （4-1 . 899 . 0 o u 2） 滤波电压： v （4-8 .1092 . 1 o u 3） 振荡频率： hz 22 5 . 166 . 8 2 1 . 26 44 . 1 2 44 . 1 521 crr f （4-4） 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 18 页 共 28 页 第 5 章 电路仿真 为了电路安全和设计结果准确，对已设计的电路在 ewb（multisim7 绿色汉化版） 仿真软件中进行仿真，本电路由电源、检测、报警电路三大部分组成，仿真原理图如 图 5-1 所示。这是电路在工作时的仿真图，图中的 led2 亮说明电路进入工作状态。电 源部分仿真如图 5-2 和整流滤波仿真图如图 5-3 所示。 图 5-1 燃气泄露报警器工作状态仿真原理图 图 5-2 电源仿真原理图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 19 页 共 28 页 图 5-3 整流滤波仿真波形图 报警部分由 555 基时电路构成，本电路采用的是无稳态工作模式，从而实现报警， 仿真原理图如图 5-4 所示，从仿真软件中可以看出输出波形如图 5-5 所示符合要求。 图 5-4 报警器仿真原理图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 20 页 共 28 页 图 5-5 报警电路仿真波形图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 21 页 共 28 页 第 6 章 实物制作与调试 按照仿真图把所有元器件准备完毕后开始实物制作，制作流程分为元器件检测、 安装、焊接。 6 6.1.1 元器件的检测 电阻检测：将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。 电容检测：将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指 针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转， 直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。 在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路； 如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。 二极管的检测： 将万用表置于 r100 档或 r1k 档，两表笔分别接二极管的两 个电极，测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。两次测量的结果中，有一 次测量出的阻值较大（为反向电阻），一次测量出的阻值较小（为正向电阻）。在阻 值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。 6.1.2 焊接的工艺要求 1.焊接条件。被焊件端子必须具备可焊性。被焊金属表面保持清洁。具有适当的 焊接温度（280350）。具有合适的焊接时间（3 秒中），反复焊接次数不得超过三 次，要求一次成形。 2.焊点的基本要求。具有良好的导电性。 焊点上的焊料要适当。 具有良好的机 械强度。焊点光泽、亮度、颜色有一定要求。要求：有特殊的光泽和良好颜色；在光 泽和高度及颜色上不应有凹凸不平和明暗等明显的缺陷。焊点不应有拉尖、缺锡、锡 珠等现象。焊点上不应有污物，要求干净。焊接要求一次成形。焊盘不要翘曲、脱落。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 22 页 共 28 页 3.应避免常见的焊点缺陷如：拉尖、桥连、虚焊、针孔、结晶松散等。 6.1.3 电路安装 1.为了提高电路的可靠性，首选应对元器件进行检查。应注意变压器的检测应分 为静态检测和动态检测。 2.为了便于焊接，应将要焊接的元器件进行刮脚，焊盘应用砂纸砂光滑以便于焊 接。 3.插入元器件，将烙铁头放在被焊件的焊盘上，使焊点温度升高（有利于焊接）。 如果烙铁头上有锡，则会使烙铁头上温度很快传递到焊接点上。 4.用焊锡丝接触到焊接处，熔化适量的焊料。焊锡丝应从烙铁头侧面加入，而不 是直接加在烙铁头上。 5.从焊锡丝开始熔化数 3 秒后，先移开焊锡丝，再移开电烙铁。 6.焊点冷却后，用斜口钳子将元器件的管脚剪掉，剪去管脚的长度应尽可能的要 短。 7.焊接完成后检查看是否有错焊、漏焊、线路的走线下、是否正确。 注事事项：移开烙铁头的时间、方向和速度，决定着焊接点的焊接质量，正确的 方法是先慢后快，烙铁头移开沿 45角方向移动，及时清理烙铁头。 6.2 制作与调试 经过前面的一系列工作之后，最后就是装配与调试，按照整机电路图，搭接实物 电路，然后进行安装、焊接、调试。最后组装完成出如图 6-1 所示的实物电路。 图 6-1 燃气泄露报警器实物图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 23 页 共 28 页 装配的过程如下： 1.做好装机前的准备工作，包括工具、仪器等。 2.清理和检测元件的好坏。 3.元件的焊接，按照先小后大，先轻后重，先里后外。个别元器件要进行引脚整 形，在进行焊接。 4.焊接完之后剪掉元件较长的引脚。 5.清洗与检查，用工业酒精对残留有助焊剂的焊盘进行清洗，按照原理图，对照 焊接的电路，观察有无错焊的元件。 整机电路的调试其过程是：按照电路先静态，后动态，先局部，后整体的调试的 基本原则进行。同时借助仪表进行测试点的检测，如果测得数据与电路的技术指标相 符，确定无误后，再进行通电测试。若不能正常工作，则必须对电路进一步检测，观 察有无元器件错焊、漏焊等，有错焊立即纠正。调试知道整机能够正常工作为止。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 24 页 共 28 页 总 结 传感器在科学技术领域、工农业生产及日常生活发挥着越来越重要的作用。人类 社会对传感器提出越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术的 突飞猛进则为其发展提供了坚强后盾。 本次设计中在搜集资料的过程中，我去学校的图书馆，上网搜集等各种方式方法， 尽量使我的资料完整、精确、数量多，通过这次设计我掌握了一些筛选资料的方法。 有些知识不懂,于是，我与同学、朋友交流，加强学习，阅读更多的相关