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    【天然气报警器品牌】燃气报警器什么牌子好

    来源:雨月范文网 时间:2019-09-19 点击:
    基于51单片机天然气泄漏警报器的设计

    本科毕业设计说明书(论文)

    目录 第 I 页 共 II 页

    1.1、课题研究的背景 ............................................................................................ 1

    1.2、课题研究的意义 ............................................................................................ 2

    1.3国内外研究情况及其发展 ............................................................................... 2

    1.3.1、可燃性气体泄漏报警器种类与结构 .................................................. 2

    1.3.2、国内外情况及其发展趋势 .................................................................. 2

    2 天燃气泄漏报警系统的方案设计 ............................................................................ 3

    2.1方案的选择 ....................................................................................................... 3

    2.2对于该警报器设计的要求 ............................................................................... 3

    2.3 气体传感器的选型 .......................................................................................... 4

    2.3.1气体传感器介绍 ..................................................................................... 4

    2.3.2气体传感器的选定 ................................................................................. 7

    2.4 天燃气泄露报警系统的整体设计方案 .......................................................... 8

    2.4.1天燃气泄露报警器工作原理 ................................................................. 8

    2.4.2天燃气泄露报警器的结构 ..................................................................... 8

    2.4.3气体检测报警器的功能 ......................................................................... 9

    3 天燃气泄漏报警系统的硬件部分设计 .................................................................. 10

    3.1 主控电路的设计 ............................................................................................ 10

    3.1.1半导体气敏传感器 ............................................................................... 10

    3.1.2单片机的选择 ....................................................................................... 15

    3.1.3 AT89C51单片机的介绍 ...................................................................... 16

    3.1.4 AT89C51单片机的时钟电路 .............................................................. 19

    3.1.5 AT89C51单片机的复位电路 .............................................................. 21

    3.2 外围接口电路的设计 .................................................................................... 22

    3.2.1 驱动模块的选择 .................................................................................. 22

    3.2.2 DS18B20温度传感器的介绍 .............................................................. 23

    3.2.3 声音报警电路 ...................................................................................... 27

    3.2.4气体检测模块和光报警电路 ............................................................... 29

    3.3 总电路设计 .................................................................................................... 31

    4 燃气泄漏报警系统的软件部分设计 ...................................................................... 32

    4.1 主程序设计流程与编程 ................................................................................ 32

    4.1.1 主程序设计流程图 .............................................................................. 33

    4.1.2 主程序的编程 ...................................................................................... 34

    4.2 程序调试 ........................................................................................................ 40

    4.2.1程序调试的步骤 ................................................................................... 40

    4.2.2程序调试过程中的问题及解决 ........................................................... 42

    结论 .............................................................................................................................. 43

    本科毕业设计说明书(论文) 第 II 页 共 II 页

    致谢 .............................................................................................................................. 44

    参考文献 ...................................................................................................................... 45

    1 绪论

    1.1、课题研究的背景 人的生存离不开空气,人的一生大约有80%的时间是在室内度过的,室内环境质量的好坏影响着人们的身心健康。室内的有害气体来源有来自装修不当造成的甲醛、氨气、氡气、苯、放射性物质的释放,而这些气体在装修时加以注意,完全可以减少其排放量,从而不至于影响人的健康状况。室内存在的有害气体的另一主要来源为可燃性气体的泄漏,主要可分为天然气泄漏、液化气泄漏和煤气泄漏。

    煤气泄漏的主要成分是一氧化碳与氢气,一氧化碳中毒原因是一氧化碳进入人体后会和血液中的血红蛋白结合,从而出现缺氧。常见于家庭居室内通风差得情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道泄漏气中的一氧化碳吸入会导致一氧化碳中毒。

    液化气泄漏危害也不易小视,液化石油气是石油产品之一。是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由炼厂气所得的液化石油气,主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯,同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。液化石油气主要用作石油化工原料,用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气,可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等,有时也控制烯烃含量。液化石油气是一种易燃物质,空气中含量达到一定浓度范围时,遇明火即爆炸。

    天然气主要成分是烷烃,其中甲烷含量在95%以上。人所赖以生存的空气中有大约20%的氧气,如果人的生活空间是封闭空间,氧气稀薄,人会因氧气不足,导致窒息、昏迷,有心脑血管疾病的人将会危及生命。室内天然气泄漏会使室内空气中的氧气相对稀薄,由于天然气是无色无味,人很难察觉到,尤其当人处于睡眠状态时,天然气的泄漏就更加危险,甚至会使人窒息。天然气的另一危险是当空气中的天然气含量达到一定含量时,遇到明火就会产生爆炸,危及人的生命。

    1.2、课题研究的意义 人们面对可燃性气体泄漏而危及生命健康情况,有没有一个彻底的解决办法?据有关专家介绍,可燃气体泄漏报警器是对付燃气泄漏的重要预防手段之

    一。为防止中毒事件发生,现提出利用单片机系统进行有效的预防措施。所以怎样预防燃气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。基于此现实,本设计宗旨是为家庭用户设计一种能够对天然气,液化气和、煤气泄漏的装置,从于减少不必要的事故,进于保证人民的生命健康,减少不必要的损失。

    1.3国内外研究情况及其发展

    1.3.1、可燃性气体泄漏报警器种类与结构

    可燃性气体泄漏报警器,多用于大型公寓、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统,有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。可燃性气体泄漏报警器可发出声光报警,或伴有数字显示,或联动外部设备。有的可燃性气体泄漏报警器可自动开启排风扇,把燃气排出室外;有的可燃性气体泄漏报警器在报警时可自动关闭燃气阀门,以防燃气继续泄漏。

    1.3.2、国内外情况及其发展趋势

    当前应用最广泛的可燃性气体泄漏报警器与气敏元件传感器,已普及应用于气体泄漏检测和监控,仅用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例,不少发达国家已经明确规定家庭、公寓等要求安装相应的报警器。国外可燃性气体泄漏报警器发展很快,是由于人们安全意识增强,对环境安全性和生活舒适性要求提高;另一方面是由于燃气泄漏报警器市场增长受到政府安全法规的推动。因此,国外燃气报警器技术得到了较快发展,据有关统计猜测,美国在1996年—2002年就煤气报警器的年均增长率为27%~30%。在这些方面,国内应该增强安全意识增强。

    可燃性气体泄漏报警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,这也是燃气泄漏报警器一直追求的目标;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可燃性气体泄漏气报警器。如美国在燃气泄漏报警器中嵌入微处理器,使燃气泄漏报警器具有控制校准和监视故障状况功能,实现了智能化、涉多功能化。

    2 天然气泄漏报警系统的方案设计

    2.1方案的选择

    方案一,通过传感器感受到可燃性气体,降低自身的阻值,来增大电流,并且驱动蜂鸣器报警。电路简单、可靠但是灵活性和实用性差。

    方案二,可以通过传感器感知信号多级放大电路,并用电位器调节得到固定的电压值,当得到可燃性气体信号时,电阻值立刻变小,放大器的放大倍数增加,电压也就随着增加,驱动三极管导通报警电路。该方案有一定的灵活性和可执性,但是电路比较复杂,智能性差。

    方案三,通过51系列单片机作为主控单元,并且能够通过传感器把模拟信号通过A/D信号转换为数字信号,并且读取和显示出来。键盘可以通过不同的应用场合和针对不同气体做出不同的浓度设定,并且储存报警的上限和报警时间,方便查询和日后的工作调查。

    综合考虑,由于使用单片机设计灵活性更强、用途更宽广,所以本设计采用方案三。

    2.2对于该警报器设计的要求

    1. 对可燃气体进行检测,可燃气体浓度达到报警设定值时,应能报警。

    2. 正常工作:绿灯闪烁,蜂鸣器不报警。

    3.能够显示此时的温度

    4故障报警:传感器短路,短路时应发出与可燃气体浓度超范围报警有明显区别的声,光报警。

    5.浓度超限报警时,应能启动输出控制功能。

    2.3 气体传感器的选型 气体传感器属于气敏传感器,是气-电变换器,它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号,通过A/D转换电路,将模拟量转换成数字量后送到单片机,进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。气体传感器作为燃气泄漏报警器的信号采集部分,是仪表的核心组成部分之一。由此可见,气体传感器的选型是非常重要的。

    2.3.1气体传感器介绍

    1.气体传感器的分类

    (1).半导气体传感器

    这种类型的传感器在气体传感器中约占60%,根据其机理分为电导型和非电导型,电导型中又分为表面型和容积控制型.

    (2).固体电解质气体传感器

    固体电解质气体传感器固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料做气敏元件。其原理是气敏材料在通过气体时产生离子,从而形成电动势,测量电动势从而测量气体浓度。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,得到了广泛的应用,几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域,仅次于金属氧化物半导体气体传感器。如测量H2S的YST-Au-WO3、测量NH3的NH+4CaCO3等。 开发新的气体传感器,特别是开发和完善智能气体传感系统,使之可以在气体泄漏事故中起到报警、检测、识别、智能决策等方面的作用。大大提高气体泄漏事故处置的工作效率和安全性,对于控制事故损失具有重要的作用。

    (3).接触烧式气体传感器

    接触燃烧式气体传感器 可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。其工作原理是:气敏材料在通电状态下,可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧,产生的热量使电热丝升温,从而使其电阻值发生变化,测量电阻变化从而测量气体浓度。这种传感器只能测量可燃气体,对不燃性气体不敏感。例如,在Pt丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器,具有广谱特性,即可以检测各种可燃气体。接触燃烧式气体传感器在环境温度下非常稳定,并能对爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测,普遍应用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道、

    浴室、厨房等处的可燃性气体的监测和报警。

    (4).高分子气体传感器 国外在高分子气敏材料的研究和开发上有了很大的进展,高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点,在毒性气体和食品鲜度等方面的检测具有重要作用。高分子气体传感器根据气敏特性主要可分为下列几种:

    l)高分子电阻式气体传感器

    该类传感器是通过测量高分子气敏材料的电阻来测量气体的体积分数,目前的材料主要有欧菁聚合物、LB膜、聚毗咯等。其主要优点是制作工艺简单、成本低廉。但这种气体传感器要通过电聚合过程来激活,这既耗费时间,又会引起各批次产品之间的性能差异。

    2)浓差电池式气体传感器

    浓差电池式气体传感器的工作原理是:气敏材料吸收气体时形成浓差电池,测量输出的电动势就可测量气体体积分数,目前主要有聚乙烯醇-磷酸等材料。

    3)声表面波(SAW)式气体传感器

    SAW气体传感器制作在压电材料的衬底上,一端的表面为输入传感器,另一端为输出传感器。两者之间的区域淀积了能吸附VOC的聚合物膜。被吸附的分子增加了传感器的质量,使得声波在材料表面上的传播速度或频率发生变化,通过测量声波的速度或频率来测量气体体积分数。主要气敏材料有聚异丁烯、氟聚多元醇等,用来测量苯乙烯和甲苯等有机蒸汽。其优势在于选择性高、灵敏度高、在很宽的温度范围内稳定、对湿度响应低和良好的可重复性。SAW传感器输出为准数字信号,因此可简便地与微处理器接口。此外,SAW传感器采用半导体平面工艺,易于将敏感器与相配的电子器件结合在一起,实现微型化、集成化,从而降低测量成本。

    (5).电化学传感器 电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。

    气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应,然后是憎水屏障,最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应,以形成充

    分的电信号,同时防止电解质漏出传感器。 穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应,传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。

    通过电极间连接的电阻器,与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流,电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。(6).热传导传感器

    热传导传感器与接触燃烧式传感器具有类似的结构形式,但是测量原理不同。它的测量原理是:将加热后的铂电阻线圈置于目标烟雾中,由于向目标气体传送热量造成温度降低,引起电阻值变化,传感器即测量电阻值的变化情况。温度的变化情况是目标气体热传导率的函数,而对于一种给定的气体,热传导率是它固有的物理特性。

    (7).红外传感器

    利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点。

    红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

    红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图,可以发现温度异常的部位,及时对疾病进行诊断治疗(见热像仪);利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视,可实现大范围的天气预报;采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。

    2.3.2气体传感器的选定 天燃气泄漏报警器主要应用在石油、化工、冶金、油库、液化气站、喷漆作业等易发生可燃气体泄漏的场所,根据报警器检测气体种类的要求,一般选用接触燃烧式气敏传感器和半导体气敏传感器。

    天燃气泄漏报警器主要应用在石油、化工、冶金、油库、液化气站、喷漆作业等易发生可燃气体泄漏的场所,根据报警器检测气体种类的要求,一般选用接触燃烧式气敏传感器和半导体气敏传感器。

    使用接触燃烧式气敏传感器,其探头的阻缓及中毒,是不可避免的问题。阻缓是当在气体与空气的混合物中含有硫化氢等含硫物质的情况下,则有可能在无焰燃烧的同时,有些固态物质附着在催化元件表面,阻塞载体的微孔,从而引起响应缓慢反应滞缓,灵敏度降低。虽然将阻缓的传感器再放回新鲜空气环境中有得到某种程度的恢复的可能,但是如果长期暴露在这样的环境中,其灵敏度会不断下降,导致该传感器最终丧失检测烟雾的能力。中毒是如果环境空气中含有硅烷之类的物质时,则传感器将使催化元件产生不可逆转的中毒,以致灵敏度很快就丧失。当怀疑检测环境中存在这些物质时,经常对探头进行标定,是必须且有效的办法。

    因此,经常对传感器进行标定,是保证其准确性的必要的途径。一般连续使用两个月后应对传感器进行量程校准,这种经常性对传感器的维护,无形中加大了工作人员的工作量,同时增加了报警器的维护成本。

    半导体气敏传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的气体传感器以及用单晶半导体器件制作的气体传感器,它具有灵敏度高,响应快、体积小、结构简单,使用方便、价格便宜等优点,因而得到广泛应用。半导体气敏传感器的性能主要看其灵敏度、选择性(抗干扰性)和稳定性(使用寿命)。 经过对比上述两种气敏传感器的应用特性,发现半导体气敏传感器的优点更加突出:灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜,且不会发生探头阻缓及中毒现象,维护成本较低等。因此,本设计采用半导体气敏传感器作为报警器气体信息采集部分的核心。而在众多半导体气敏传感器中,本设计选用MQ-2型气敏传感器,这种型号的传感器具备一般半导体气敏传感器灵敏度高、响应快、抗干扰能力强、寿命长等优点。

    本科毕业设计说明书(论文)

    2.4 天燃气泄露报警系统的整体设计方案

    2.4.1天然气泄露报警器工作原理

    第 8 页 共 44 页

    本论文中的燃气泄漏报警器以AT89C51单片机为控制核心,采用MQ-2型电阻式半导体传感器采集气体信息,而且利用DS18B20温度传感器进行温度采集,在LED的显示管中显示温度。

    首先,气体传感器送来的气体浓度对应的电压信号送入AT89C51单片机;然后,在AT89C51单片机内A/D转换、气体浓度比较,对数据进行线性化处理,将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值;最后,判断气体浓度值是否超出报警限,当气体浓度处于正常状态红灯不会闪亮,当气体浓度超出设定的限定值时,发出声音报警并伴随红灯闪亮。而且利用DS18B20温度传感器将温度信号采集到AT89C51单片机中进行输出,最后在LED显示管中进行显示。另外由于气体传感器需要在加热状态下工作,温度越高,反应越快,响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时间,保证气体传感器准确地、稳定地工作,报警器需要向气体传感器持续输出一个5V的电压。为了保证其可靠性,在输出5V的电压的同时,进行故障监测。

    2.4.2天然气泄露报警器的结构

    为适应家庭对可燃性易爆气体安全性要求,设计的可燃性气体报警仪应不仅能在较宽的温度范围工作,而且应具有显示可燃气体浓度、可接计算机进行现场远测和实时控制等功能。其目标是在传统的烟雾报警仪的基础上,尽量提高准确性,降低成本,缩小体积。

    天然气泄露报警器系统结构框图如图1所示,该系统以51单片机为核心,配合外围电路共同完成信号采集、声音及闪烁报警等功能。系统采用高性能的单片机,要求工作稳定、测量精度高、通用性强、功耗低,保证报警器的精确性及可靠性,而且最好体积小,成本低,有利于减少报警器的体积,降低报警器的成本。

    使用AT89C51单片机,选用气敏传感器作为敏感元件,DS18B20元器件作为温度传感器,并且在LED中显示温度还有气体的浓度。利用A/D转换器和声光报警电路,开发了可用于家庭或小型单位天然气泄漏报警器。整个设计由4大部分构成:气敏传感器、A/D转换电路、AT89C51单片机、声光报警电路。气敏传感

    本科毕业设计说明书(论文)

    第 9 页 共 44 页

    器是将现场气体浓度非电信号转化为电信号;转换电路是将完成将气体传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成,由单片机控制实现不同的声光报警功能。

    天然气泄漏报警系统结构框图如下图2.1:

    图2.1 系统结构框图

    2.4.3气体检测报警器的功能 声光报警功能

    当气体浓度取值处在报警限值之上,蜂鸣器开始报警,且声音越来越急促,并且伴随红灯闪烁。因为人对变化的信号更为敏感,所以变化的声音及灯光更容易引起用户的注意。

    3 天然气泄漏报警系统的硬件部分设计

    3.1 主控电路的设计

    3.1.1半导体气敏传感器

    (1)半导体的基本介绍

    半导体传感器是一种采用半导体气敏为主要使用材料的传感装置,它利用与其气体接触时使半导体的导电率等物理性质发生变化来检测待测气体的成分和浓度。并且,它具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及价格低等优点,成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。

    (2)半导体的分类

    半导体气敏传感器有多种分类方法,主要一种是将其分为两类—电导控制型气敏传感器和电压控制气敏传感器。其中电导控制型一般以金属氧化物半导体材料如SnO、ZnO、FeO系为基体,加入合适的催化金属和添加剂,采用烧结、厚膜或薄膜工艺制成。

    半导体气敏传感器包括硫化氢气敏传感器和一氧化碳气敏传感器两个敏感器件。硫化氢气敏传感器是采用MOS场效应晶体管结构,利用过渡金属作栅极的气敏元件,当空气中存在硫化氢时,场效应晶体管的开启电压发生变化,变化的幅度与硫化氢的浓度成比例。一氧化碳气敏传感器是利用以二氧化锡为基体的铂-锑-二氧化锡敏感材料制成的表面电阻控制型敏感器件,当空气中有微量的一氧化碳存在时,器件的电阻急剧下降。该两种敏感器件灵敏度均≤10ppm;响应时间均≤0秒;感应时间均≤1秒。

    (3)半导体气敏传感器的原理

    当半导体器件被加热到稳定状态时,气体接触半导体表面而被吸附,吸附的分子首先在表面自由扩散,失去运动能量,一部分分子被蒸发掉,另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处。当半导体的功函数小于吸附分子的电子亲和力时,则吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附,半导体表面呈现电荷层。具有负离子吸附倾向的气体,如O2和NON,等被称为氧化型气体或电子接收型气体。如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能,则吸附分子将向器件释放出电

    类等,被称为还原型气体或电子供给型气体 半导体气敏传感器的参数 1)工作电压:5VDC 2)静态功耗:≤15mW 3)工作温度:-10℃~50℃ 4)相对湿度:≤95% 5)初期稳定时间:≤3min.

    6)检测浓度范围:0~2000ppm(一氧化碳) (4)MQ-2的相关参数

    子,而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体有H2、CO,碳氢化合物和醇

    本次的设计采用的MQ-2气体传感器,MQ-2气敏传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃性气体时,传感器的电导率随空气中可燃性气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 (1)灵敏度特性:

    图3.1传感器典型的灵敏度特性曲线

    注:图中纵坐标为传感器的电阻比(Rs/Ro),横坐标为气体浓度。 Rs 表示传感器在不同浓度气体中的电阻值 Ro 表示传感器在1000ppm不同气体中的电阻值

    (2)温/湿度的影响:

    图3.2 传感器典型的温度、湿度特性曲线

    图中纵坐标是传感器的电阻比(Rs/Ro)。

    Rs表示在含1000ppm 甲烷、不同温/湿度下传感器的电阻值 Ro表示在含1000ppm 甲烷、20℃/65%RH环境条件下传感器的电阻值

    表3.3 传感器的相关的参数

    (3)规格:

    (4)A.标准工作条件

    L传感器电阻(Rs)值:Rs=(Vc/VRL-1)×RL

    (4)结构,外形

    MQ-2气敏元件的结构和外形如图4所示(结构A或 B), 由微型Al2O3陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内,加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚,其中4个用于信号取出,2个用于提供加热电流。

    图3.4

    图3.4 MQ-2/MQ-2S气敏元件的结构和外形

    MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高,对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体,是一款适合多种应用的低成本传感器。

    此次的MQ-2传感器因为在protues的元器件库中无法找到,然后只能利用protel进行设计。 元器件选择

    电源采用输入AC:220V 50Hz,输出DC:稳压5V的电源变压器;烟雾传感器MQ-2;一个50K 的电位器;一个1 K 的电阻;一个三脚的开关;晶体管采用9013型号;继电器采用JRC-4100F 5V的型号;通电指示灯采用3.5V的淡绿发光二极管;风扇FAN为5V的单转向小型风扇。 其原理图如下图3.5:

    图3.5 MQ-2原理图

    电路如图3.5所示, MQ-2为烟雾传感器,FAN为5V电机。电路采用交流供电,220V交流市电从插头引入电路,经电源变压器降压后变为直流,直流电压直接供传感器MQ-2的加热丝H-H工作,

    加热丝给传感器MQ-2预热一定时间后,才能正常检测烟雾。

    稳压电压同时供控制电路工作,接在继电器、通电指示灯和风扇上。当MQ-2所处的环境烟雾在允许范围内时,其两端输出电极H-H间导电率很低,则加在电极间两端H—H电压很低,则输出电压升高,晶体管9013导通,此时加在继电

    器JRC-4100F两端的电压达到它的启动电压(5V),继电器跳转,通电指示灯熄灭;风扇FAN电路接通,风扇工作,开始吸收烟雾。风扇产生吸力将烟雾吸入装有活性炭过滤筛的壳体,先经过一层活性炭过滤后,再经过负离子发生器,从而除掉有害物质。过滤筛可以拆下来清理或更换,活性炭也可以更换。当烟雾逐渐减少,传感器MQ-2导电率升高,加在电极间两端H—H的电压升高,输出电压变小,晶体管9013截止,则继电器JRC-4100F两端电压为零,继电器跳转为常态,风扇FAN停止转动,通电指示灯变亮。

    注:为了使到在烟敏器件电路发生故障的时候烟灰缸还能工作,我们另外接了一个手动的开关(如电路图中的开关K),这样,当电路发生故障的时候,我们可以手动的开启电机,一样能达到抽烟过滤的功能。

    调试电路主要通过调试可变电阻 ,可以调节烟雾传感器的灵敏度,以获得满意的烟雾浓度风扇启动点。 3.1.2单片机的选择

    单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

    单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机,各种警报器中的应用等。

    一方面它要接收来自传感器的气体浓度的模拟信号和故障检测信号,另一方面要对两种信号分别进行处理,控制后续电路的相应工作;同时,查询是否有键按下的命令。在单片机实现的功能中,将模数转换后的信号做数字滤波,再进行线性化处理,这一过程的软件实现,需要单片机有较快的运算速度,使仪表监测人员能够观测到并进行相应处理。

    根据此次的实验要求设计我们采用的是51系列的单片机,根据多方面的比较

    本科毕业设计说明书(论文)

    我此次采用的是AT89C51的单片机。 3.1.3 AT89C51单片机的介绍 描述

    第 16 页 共 44 页

    AT89C51是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器(PENROM)。和128字节的存取数据存储器(RAM),这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产,并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元,有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。 功能特性

    AT89C51提供以下的功能标准:4K字节闪烁存储器,128字节随机存取数据存储器,32个I/O口,2个16位定时/计数器,1个5向量两级中断结构,1个串行通信口,片内震荡器和时钟电路。另外,AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作,能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容,但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。

    引脚描述

    AT89C51单片机的引脚图如下图3.6:

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    第 17 页 共 44 页

    图3.6 AT89C51引脚图

    VCC:电源电压 GND:地 P0口:

    P0口是一组8位漏极开路双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口时,每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时,每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时,转换地址和数据总线复用,并在这时激活内部的上拉电阻。P0口在闪烁编程时,P0口接收指令,在程序校验时,输出指令,需要接电阻。 P1口:

    P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口。因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时,P1口接收低8位地址。 P2口:

    P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时,可

    本科毕业设计说明书(论文) 第 18 页 共 44 页 作为输入口。因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时,P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时,P2口接收高位地址和其它控制信号。 P3口:

    P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口,P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写如“1”时,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时,被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。

    P3口除了作为一般的I/O口外,更重要的用途是它的第二功能,如下表3.7所示:

    表3.7 AT89C51各部分引脚的作用

    P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。 RST:

    复位输入。当震荡器工作时,RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。

    ALE/PROG:

    当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器,ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号,因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时,闪烁存储器编程时,这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要,可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这

    高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。

    PSEN: 个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。此外,这个引脚会微弱拉

    程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器读取指令时,每个机器周期两次PSEN 有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN 信号不出现。

    EA/VPP:

    外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器,EA端必须保持低电平。需要注意的是:如果加密位LBI被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平,CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。

    XTAL1:震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

    XTAL2:震荡器反相放大器的输出端。

    振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

    3.1.4 AT89C51单片机的时钟电路

    T89C51中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自然震荡器。 外接石英晶体及电容C1,C2接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路。对外接电容C1,C2虽然没有十分严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体,我们推荐电容使用30PF±10PF,而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF±10PF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图示。这种情况下,外部时钟脉冲接到XTAL1端,即内部时钟发生器的输入端,XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的,所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求,但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要

    求。

    图3.8内部振荡电路

    图3.9 外部振荡电路

    时钟电路图如下图3.10:

    图3.10 时钟电路图

    3.1.5 AT89C51单片机的复位电路

    在整个燃气报警系统中,要进行实验,必须对整个系统先复位。复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时,都需要先复位。其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,因而,复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的,必须配合相应的外部复位电路才能实现。

    单片机的外部复位电路有上电复位和上电和按键均有效的复位两种。我们在设计单片机复位时,选用上电复位。

    上电要求接通电源后,单片机实现自动复位操作。上电瞬间RST引脚获得高电平,随着电容的充电,RST引脚的高电平将逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间(2个机器周期),单片机就可以进行复位操作。该电路典型的电容参数为:晶振为12MHZ,电容值为1uF。

    51单片机复位电路如下图3.11:

    图3.11单片机复位电路图

    3.2 外围接口电路的设计

    3.2.1 驱动模块的选择

    对于驱动模块的选择,实验中测得74LS245输出高电平为3.8V,而74HC245输出高电平为5V。由于74HC245与74LS245相比较价格较贵,而74LS245输出的3.8V高电平足以驱动七段显示数码管,因此设计中采用74LS245。

    由于七段显示数码管的工作电压为2V,而74LS245输出高电平3.8V,因此限流电阻两端的电压为1.8V。而七段显示数码管每位正常工作的电流为2mA,而四位七段数码管的每一个相同的位段又是并联的形式连接的,为了保证每一位的亮度相同,因此每位段位电流应该为8mA,即流过限流电阻的电流为8mA。因此限流电阻的阻值=1.8V/8mA=225欧,故本次设计中采用220欧的电阻作为限流电阻。

    74LS245的引脚图如下图3.12:

    图3.12 74LS245引脚图

    74LS245是我们常用的芯片,用来驱动led或者其他的设备,它是8路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。

    74LS245还具有双向三态功能,既可以输出,也可以输入数据。

    当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器。

    当片选端/CE低电平有效时,DIR=“0”,信号由 B 向 A 传输;(接收)

    DIR=“1”,信号由 A 向 B 传输;(发送)当CE为高电平时,A、B均为高阻态。

    3.2.2 DS18B20温度传感器的介绍

    DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温,高炉水循环测温,锅炉测温,机房测温,农业大棚测温,洁净室测温,弹药

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    适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

    1: 技术性能描述 第 24 页 共 44 页 库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,

    ①、 独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

    ② 、测温范围 -55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃。

    ③、支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,实现多点测温,如果数量过多,会使供电电源电压过低,从而造成信号传输的不稳定。

    ④、工作电源: 3~5V/DC

    ⑤ 、在使用中不需要任何外围元件

    ⑥、 测量结果以9~12位数字量方式串行传送

    ⑦ 、不锈钢保护管直径 Φ6

    ⑧ 、适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温 ⑨、 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选

    ⑩ 、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。 DS18B20温度传感器引脚图如下图3.13:

    图3.13 DS18B20引脚图

    DS18B20内部结构图如下图3.14:

    图3.14 DS18B20内部结构图

    主要由4部分组成:64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作 是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X^8+X^5+X^4+1)。 ROM的作用是使每一个DS18B20

    都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

    DS18B20温度传感器采集温度传入单片机进行分析,最后的结果在LED中进行显示。

    对温度部分进行仿真,可以在DS18B20的硬件里设计不同的温度值最后再经过调试在LED中进行显示。首先在图1中设计温度值为22.5,在protues中的仿真结果如下图3.15:

    图3.15 温度值设为22.5时的仿真图

    在图2中设置温度值为31.5,其结果仿真如下图3.16:

    图3.16温度值设为31.5时的仿真结果图

    由上两图可以知道此次的温度传感器与单片机相连的结果是正确的。

    3.2.3 声音报警电路

    声音报警电路图如图所示。报警装置采用蜂鸣器较一般的蜂鸣器体积大,声音响亮,适用于家用燃气报警器的报警声音源。当单片机AT89C51的8脚(P3.7)置1时,三极管导通,蜂鸣器报警。

    图3.17声音报警电路图

    灯光报警由于在PROTUES中无法进行声音的仿真,所以此次的设计我们采用LED二极管进行显示,其在PROTUES中的硬件连接图如下3.18:

    图3.18 灯光报警的电路连接图

    当无煤气,天然气泄漏的时候此时的LED即P1.3为高电平5V,此时的LED管

    不发光。当有煤气,天然气泄漏的时候此时的LED为低电平0V,通过模拟示波器我们可以得到的是LED管脚输出为方波波形,此时的LED每2S亮灭一次。波形图如下图3.19:

    图3.19 LED接口出口地方的波形图

    3.2.4气体检测模块和光报警电路

    灯光报警电路图如图所示。单片机AT89C51的1脚(P1.0)控制输出的状态指示灯。红灯不亮表示正常状态,环境中可燃气体浓度极低。红灯闪亮表示环境中可燃烟雾浓度超过报警限值,提醒用户尽快采取相应安全措施。

    当烟雾浓度超过报警限,报警器发出鸣叫,用户到达现场,可进行操作停止报警器鸣叫。若过一点时间浓度仍超出报警限,报警器会再次鸣叫提醒用户。

    图3.20报警电路图

    由前面的我们提到在protues中没有气敏传感器的元器件,故在此次的实验设计中我们采用的是阻值范围在2~20k欧的电阻进行替代,当没有煤气,天然气泄漏时,此时的电阻值应该在20k欧,此时检测出模块的输出端为高电平,此时的LED发光,其仿真的结果如下图3.21:

    图3.21 无煤气泄漏的仿真结果图

    当有煤气,天然气泄漏时,此时的阻值应该在2k欧,此时应该检测出模块的输出端为低电平,此时的LED灯熄灭。

    3.3 总电路设计

    根据要求,设计中我们选用AT89C51单片机。AT89C51单片机的主控电路包括时钟电路、复位电路。两电路的接法在前面分别做了介绍,这里不再赘述。

    而传感器是将非电量需要转换成与非电量有一定关系的电量。当今信息时代,随着电子计算机技术的非速发展,自动检测,自动控制技术显露非凡的能力,而大多数设备只能处理电信号,也就需要把被测,被控非电量的信息通过传感器转换成电信号。可见,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捉和转换,就没有现代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。设计中,传感器我们选择的是

    MQ-2型气体传感器连接在A/D转换器的输入接口。

    我们将主控电路和外围接口电路(AT89C51与A/D转换器的接口电路、AT89C51与声光报警电路)连接起来,就得到了基于AT89C51的气体报警总电路图。

    当外部环境(气体浓度)达到一定值时,气体传感器就会产生模拟电压,将它作为输出的模拟信号经ADC0808转换器转换为AT89C51单片机所能识别的数字电压量。通过检测信号。当有信号输入时,经程序设定就会驱动AT89C51单片机的P1.7和P1.0。而P1.7和P1.0是与声光报警电路相连接的。

    综上所述,得出总电路图如图3.22所示:

    图3.22 燃气报警系统总电路图

    4 燃气泄漏报警系统的软件部分设计

    4.1 主程序设计流程与编程

    C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良

    好的可移植性,而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言,它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可读性,便于改进和扩充,从而研制出规模更大、性能更完备的系统,用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本的C语言编程。使用C 语言肯定要使用到C 编译器,以便把写好的C 程序编译为机器码,这样单片机才能执行编写好的程序。 4.1.1 主程序设计流程图

    主程序流程图如图所示。首先要给传感器预热三分钟,因为MQ-2型半导体电阻式气体传感器在不通电存放一段时间后,再次通电时,传感器不能立即正常采集烟雾信息,需要一段时间预热。程序初始化结束后,系统进入监控状态。本论文的主程序设计先对传感器预热三分钟,预热同时,对传感器加热丝故障检测,采用软件方式检测传感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良。

    AT89C51单片机对传感器检测的气体浓度信号进行A/D转换,将浓度值与报警限设定值相比较,判断是否报警。主程序还包括状态指示灯及声音报警功能设置,使报警器功能更加完善,给用户带来便利。主设计流程如图4.1.1

    图4.1 主程序流程

    4.1.2 主程序的编程 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int

    sbit DQ=P1^0;//定义18B20数据线引脚 sbit LED=P1^3; sbit input=P1^1;

    unsigned char flag;//负数标志 //行扫描数组

    uchar code scan[4]={0xef,0xf7,0xfb,0xfd}; //数码管显示的段码表

    uchar

    code

    table[13]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x39,0x00};//,-,C,kong //小数部分显示查询表 uchar

    code

    ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09}; uchar dispbuf[8];//显示缓冲区 uchar temper[2];//存放温度数组 uchar TCNT;

    //****************************** //延时函数

    //****************************** void delay (unsigned int us) {

    while(us--); }

    //****************************** //DS18B20复位函数

    //****************************** void reset(void) {

    uchar x=0; DQ=1; delay(80); DQ=0; delay(80); DQ=1; delay(14);

    delay(20); }

    //****************************** //DS18B20中读一个字节

    //****************************** uchar readbyte(void) {

    uchar i=0; uchar dat=0; for(i=8;i0;i--) { DQ=0; dat=1; DQ=1; if(DQ) dat|=0x80; delay(4); }

    return (dat); }

    //****************************** //向DS18B20中写1个字节

    //****************************** void writebyte(unsigned char dat) {

    uchar i=0; for(i=8;i0;i--) {

    DQ=dat&0x01; delay(5); DQ=1; dat=1; }

    dealy(4); }

    //****************************** //向DS18B20中读取实时温度值 //****************************** void readtemp(void) {

    uchar a=0,b=0; reset();

    writebyte(0xCC);//跳过序列号 writebyte(0x44);//启动温度转换 reset();

    writebyte(0xCC);//跳过序列号

    writebyte(0xBE);//读9个寄存器,前2个为温度 a=readbyte();//低位 b=readbyte();//高位

    if(b0x0f) //判断是否为负值 { a=~a+1; if(a==0) b=~b+1; else b=~b; flag=10;

    }

    else flag=12;

    temper[0]=a&0x0f;

    a=a4;

    temper[1]=b<<4;

    temper[1]=temper[1]|a;

    }

    //******************************

    //动态扫描显示函数

    //******************************

    void scandisp()

    {

    unsigned char i,value;

    for(i=0;i<4;i++)

    {

    P3=0xff;

    value=table[dispbuf[i]];

    if(i==2)

    value|=0x80;

    P2=value;

    P3=scan[i];

    dealy(90);

    }

    }

    //******************************

    //定时中断函数

    //******************************

    void Timer0(void)interrupt 1 using 1

    {

    TH0=(65536-50000)/256;

    TL0=(65536-50000)%256;

    TCNT++;

    if(TCNT==6)

    {

    TCNT =0;

    LED=~LED;

    }

    }

    //******************************

    //主函数

    //******************************

    void main()

    {

    uchar temp,temp1;

    TCNT=0;

    TMOD=0x01;

    TH0=(65536-50000)/256;

    TL0=(65536-50000)%256;

    IE=0x82;

    while(1)

    {

    if(input==0)

    TR0=1;

    else

    {

    TR0=0;

    LED=1;

    }

    readtemp();

    temp1=temper[0];

    temp=temper[1];

    dispbuf[3]=ditab[temp1];

    dispbuf[2]=temp%10;

    temp=temp/10;

    dispbuf[1]=temp%10;

    dispbuf[0]=flag;

    scandisp();

    } }

    4.2 程序调试 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发,体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全Windows界面。另外重要的一点,只要看一下编译后生成的汇编代码,就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。KEILC51标准C编译器为80C51微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51编译器的功能不断增强,更加贴近CPU本身,及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中,这个集成开发环境包含:编译器,汇编 器,实时操作系统,项目管理器,调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。

    4.2.1程序调试的步骤

    (1) 源文件的建立:使用菜单 “新建文件”或者点击工具栏的新建文件按钮,即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口,在该窗口中输入C语言

    源程序。保存该文件,加上扩展名(.c),这里将文件保存为gas.c。

    (2)建立工程文件:点击“工程-新建工程”菜单,出现一个对话框,要求给工程起一个名字,我们输入天燃气,不需要扩展名,点击保存按钮,出现第二个对话框。这个对话框要求选择目标CPU(即我们所使用的芯片型号AT89C51)点击ATMEL前面的“+”号,展开该层,点击其中的AT89C51,然后点击确定按钮。回到主界面,此时,在工程窗口的文件页中,出现了“目标1”,前面有 “+”号,点击“+”展开,可以看到下一层的“源代码组1”,这时的工程还是一个空工程,里面什么文件也没有,需要手动把刚才编写好的源程序加入,点击“源代码组”使其反白显示,然后,点击鼠标右键,出现一个下拉菜单。选中其中的“添加文件到原目标1的对话框,要求寻找源文件,注意该对话框下面的“文件类型“默认为C Souce file (*.c),也就是以C为扩展名的文件。双击燃气.c文件,将文件加入项目,注意,在文件加入项目后,该对话框并不消失,等待继续加入其他文件,但初学时常会认为操作没有成功而再次双击同一文件,这时会出现对话框,提示你所选的文件以在列表中,此时点击确定,返回前一对话框,然后,点击”关闭”即可返回主界面,返回后,点击“源程序1”前的加号,会发现gas.c 文件以在其中。双击文件名,即打开源程序。

    (3)工程的详细设置:首先点击左边工程窗口的目标1,然后使用菜单“工程-为所有目标建立文件’”即出现对工程设置的对话框,对这个对话框可谓非常复杂,共有8个页面,要全部高清可不容易,好在绝大部分设置项取默认值就行了。设置完成以后安确认返回主界面,工程建立、设置完毕。

    (4)编译、连接:在设置好工程后,既可以进行编译、连接。选择菜单工程编译程序,对当前工程进行连接,如果当前文件已修改软件会先对该文件进行比阿尼,然后在连接以产生目标代码。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的编译页中,如果源程序有语法错误,会有错误报告出现,双击该行,可以定到出错的位置,对源程序反复修改后,最终会得到如图5-1所示的结果,提示获得了名为gas.hex的文件,该文件即可被编程器读入并写到芯片中,同时还产生了一些其他相关文件可被用于KEIL的仿真与调试。最后编译建立所有目标的结果如图4.2.1所示。

    图4.2 在keilc编译出结果

    4.2.2程序调试过程中的问题及解决

    在进入环境以后,有时会遇到了些问题,总结如下:

    (1)在进入Keil的调试环境以后,发现程序有错

    解决方法:将光标定位于需要修改的程序上,用菜单,Debug》Inline Assambly„即可出现对话框,Enter New 后面的编辑框内直接输入需要修改的程序语句,输入完之后键入回车将自动指向下一条语句,可以继续修改,如果不在需要修改,可以点击右上角的关闭按钮关闭窗口。

    (2)汇编出现数字、字母混淆

    解决方法:字母“O” 和 数字 “0”的混淆

    (3)程序调试时,一些程序必须满足一定的条件才能被执行到

    解决方法:这些条件往往是异步发生或难以预先设定的,这类问题使用的单步实行方法是很难调试的,这时就要使用程序调试中的另一种非常重要是方法---断点设置。断点设置的方法有多种,常用的是在某一程序行设置断点,设置好断点后可以全速运行程序,一旦执行到该程序行即停止,可在此观察有关变量值,以确定问题所在。在程序行设置/移除断点的方法是将光标定位于需要设置断点的程序行,使用菜单Debug/Insert/RemoveBreakPoint设置或移除断点(也可以用鼠标在该行双击实现同样的功能);Debug/Enable/Disable BreakPoint是开启或暂停光标所在懂行的断点功能;Dubug/Disale All BreakPoint暂停所有断点;Debug/Kill All BreakPoint清除所有的断点设置。这些功能也可以用工具条上的快捷键进行设置。

    (4)输入程序时,有中文标点,用keil编译时出现错误

    解决方法:程序里有带中文标点,用英文重输入一遍。

    结论

    气体检测报警器可保障生产与生活的安全,避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生,它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器,具有广阔的市场空间与发展前景。

    本论文在对气体传感器和报警技术进行深入研究的基础上,全面比较国内外同类产品的技术特点,合理地确定系统的设计方案。并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。

    本论文设计的气体报警器由气体信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。

    根据设计要求、使用环境、成本等因素,选用MQ-2型半导体电阻式气体传感器。该传感器是对以烷类气体为主的多种气体有良好敏感特性的广谱型半导体敏感器件。它的灵敏度适中,具有响应与恢复特性好,长期工作稳定性、重现性、不易受环境影响及抗温湿度影响等优点。

    在系统单片机控制电路的设计上,采用了AT89C51单片机作为核心芯片,充分利用了其高速数据处理能力和丰富的片内外设,实现了仪器的小型化和智能化。使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。由于气体传感器需要在加热状态下工作,温度越高,反应越快,响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时间,保证传感器准确地、稳定地工作,需要向气体传感器持续供给5V的加热电压。

    气体报警器能实时范围检测工作,当烟雾的浓度达到设定的浓度时,发出声光报警。报警器还可以与上位机(PC)进行通信,实时传输烟雾浓度检测数据,由上位机记录保存,也可以利用上位机完成实现远程实时检测和控制等功能。 在本论文研制的报警器的基础上,可以再做适当的功能扩展,使可燃性气体报警器的功能更加完善,安全性更高,使用更加方便等。

    致谢

    通过这一阶段的努力,我的毕业论文《基于51单片机室内煤气,天然气泄漏警报器的设计》终于完成了,这意味着大学生活即将结束。在大学阶段,我在学习上和思想上都受益非浅,这除了自身的努力外,与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

    在本论文的写作过程中,我的导师张文青老师倾注了大量的心血,从选题到开题报告,从写作提纲,到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题,严格把关,循循善诱,在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。

    写作毕业论文是一次再系统学习的过程,毕业论文的完成,同样也意味着新的学习生活的开始。我将铭记我曾是一南理工学子,在今后的工作中把南理工的优良传统发扬光大。

    四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号,而于我的人生却只是一个逗号,我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下,走得辛苦却也收获满囊,在论文即将付梓之际,思绪万千,心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜,可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人,我的导师,张文青老师,我不是您最出色的学生,而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨,学识渊博,思想深邃,视野雄阔,为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔,置身其间,耳濡目染,潜移默化,使我不仅接受了全新的思想观念,树立了宏伟的学术目标,领会了基本的思考方式,从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。

    参考文献

    [1]李建忠 单片机原理及应用(第二版)[M]. 西安电子科技大学出版社, 2008

    [2]周立功 单片机实验与实践教程(三)[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2006

    [3]江世明 基于Proteus的单片机应用技术[M]. 北京:电子工业出版社, 2009

    [4]何立民 单片机高级教程(应用与设计)[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2000

    [5]周明德 单片机原理与技术[M]. 北京:人民邮电出版社, 2008

    [6]张友德 单片微型计算机原理应用与实验[M]. 上海:复旦大学出版社, 2003

    [7]邹久朋 80C51单片气体报警器

    学校:系别: 自动化工程系 班别: 13嵌入式系统班 姓名: 陈 秋 娥 学号: 131202105 指导老师: 何 玲 时间:

    2014-12-8

    目录

    一、设计目的 --------------------------------------------- 3 二、设计要求 --------------------------------------------- 3 三、设计思路 --------------------------------------------- 4 四、 设计方案选择 ---------------------------------------- 4 五、电路原理图及电路工作原理 ----------------------------- 6

    (1)酒精气敏传感器mq-3的工作原理 ----------------- 7 (2) 555多谐振荡器介绍 ----------------------------- 8 (3) 参数计算 --------------------------------------- 9 六、 设计总结 ------------------------------------------- 10

    近年来,随着我国经济的高速发展,人民生活水平迅速提高,越来越多的人有了自己的私家车,而酒后驾车造成的交通事故也频频发生。酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成体内酒精浓度过高,麻痹神经,造成大脑反应迟缓,肢体不受控制等症状。而人体酒精浓度低时就不会有那些症状,也就不会有危险。因此,需要设计一个智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪器对驾驶员进行现场检测,以确定被测者体内酒精含量的多少,以确保驾驶员和他人的生命财产安全。此外,酒精测试仪也可以应用于食品加工,酿酒等需要监控空气中酒精浓度的场合。由此可见,酒精测试仪具有巨大的潜在用户群,市场前景十分广阔。

    二、设计要求

    采用整流电路与稳压电路和振荡器的设计思路,运用传感器的基本知识,在对模拟电路基础理论和数字电路基础理论的理解上,设计一种酒精气体报警器。

    (1)基本要求

    用气敏元件(针对酒精)作传感器,用电路实现当酒精浓度达到一定值时,触发报警电路发出报警信号; (2)提高要求

    为保证电路可靠,12V电源延时供电。

    本题目要求设计一个酒精检测报警器。当MQ-3酒精传感器检测到酒精浓度超标后,电阻值急剧减小,气敏传感器的输出端就会输出一个高电平,导致555定时器触发工作,通过555定时器的控制,使报警器报警。在整个设计中主要采用直流稳压电源给酒精检测传感器提供连续且稳定的脉冲,酒精传感器发出模拟信号来控制报警器报警。设计流程如图1所示。

    图1 设计流程图

    四、设计方案选择

    (1)二级远程报警电路设计

    二级远程报警电路框图如图2所示。这种设计采用二级设计[1] ,第一级为气敏开关电路,其作用是探测酒精气体的存在,报警并向远端接收装置发射报警信号。第二级为接收报警电路,其作用是接收第一级信号并在远端发出报警。

    第一级

    第二级

    图2 二级远程报警电路设计框图

    (2)普通报警电路设计

    这种电路设计定位于一定区域内的酒精气体报警,它由电源电路、气敏传感电路和触发报警电路组成,基本原理框图如图3所示。

    图3 普通报警电路设计框图

    通过选择比较,由于二级远程报警电路设计适合用于人流较多的公共场合。这种设计思路的优点是监控范围广,可进行远程报警,对于监测人员来说比较方便,但从实施上来看线路繁多,设计复杂,成本较高。而普通报警电路设计适合于一定区域内的酒精气体报警,如用于检测驾车者是否饮酒。这种设计的优点是简单易行,设计简单,易于实现,而且成本低廉。从设计要求来看,两种方案都达到了设计要求,但对于检测酒精气体来说,一般选择普通的酒精气体报警电路。

    五、电路原理图及电路工作原理

    根据设计的目的和要求,可以得出电路的基本原理图如图4所示,该电路由直流电源连接酒精气敏传感器,并由酒精气敏传感器的输出端电平的高低决定555定时器的4脚触发与否,当通5V直流电后,酒精气敏传感器的2-4端的加热灯丝开始加热,气敏传感器的温度开始上升,经过3分钟的预热时间之后酒精气敏传感器达到正常的

    工作状态,当酒精气体达到一定浓度时,调节R1使555定时器4脚的输入电压为高电平,555定时器开始工作,经过极性电容使扬声器报警。

    (1)酒精气敏传感器mq-3的工作原理

    半导体酒精传感器MQ-3所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时,传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高,可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓度酒精气氛,是一款适合多种应用的低成本传感器。酒精气敏传感器的结构及主要参数分别如图5和表1所示,此元件的两个A端和两个B端分别合并为A端和B端,A(B)端作为输入或输出端,两H端分别接5V直流电和接地。

    图5 酒精气敏传感器

    表1 MQ-3参数

    (2) 555多谐振荡器介绍

    多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路,由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波,故称为多谐振荡器。由555定时器构成的多谐振荡器如图7所示,R2,R3和C7是外接定时元件,电路中将高电平触发端(6脚) 和低电平触发端(2脚)并接后接到R3和C7的连接处,将放电端(7脚)接到R2,R3的连接处。由于接通电源瞬间,电容C7来不及充电,电容器两端电压uc为低电平,小于(1/3)

    Vcc,故高电平触发 端与低电平触发端均为低电平,输出uo为高电平,放电管VT截止。这时,电源经R2,R3对电容C7充电,使电压uc按指数规律上升,当uc上升到(2/3)Vcc时,输出uo为低电平,放电管VT导通,把uc从(1/3)Vcc 上升到(2/3)Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态,其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数T充=(R2+R3)C7。不难理解,接通电源后,电路就在两个暂稳态之间来回翻转,则输出可得矩形波。电路一旦起振后,uc电压总是在(1/3~2/3)Vcc 之间变化。

    图6 555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形 (3) 参数计算

    为使报警器在没有酒精气体时能继续报警一段时间,通过公式

    Tt1t2≈0.7(R2+2R3)C7可取电路中R2=1KΩ,R3=1KΩ,C7=0.47μ

    F.多谐振荡器的振荡周期为

    Tt1t2 (1)t为电容C7上的电压由 V1上升到V2所需要的时间,充电回路的时间常数为(R2R3)C7。t 可用下式估算

    t1(R2R3)C7ln20.7(R2R3)C70.658s

    (2)t为电容,C7上的电压由V1下降到V2所需要的时间,放电回路的时间常数为R3C7,t可用下式估算

    t2R3C7ln20.7R3C70.329s (3)所以,多谐振荡器的振荡周期为

    Tt1t20.7(R22R3)C70.978s (4) f=1.022Hz

    六、设计总结

    在设计过程中,我阅读了很多关于555定时器的结构与用法的内容,还学习了数字电子技术中的相关知识,并学到了很多关于传感器的知识。课程设计对增强我的学习能力,拓宽我的知识面起到了很重要的作用。

    氨气报警器

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    氨气报警器

    氨气报警器特点:

    ★是款内置微型气体泵的安全便携装置★整机体积小,重量轻,防水,防爆,防震设计.★高精度,高分辨率,响应迅速快.

    ★采用大容量可充电锂电池,可长时间连续工作.★数字LCD背光显示,声光、振动报警功能.

    ★上、下限报警值可任意设定,自带零点和目标点校准功能,内置温度补偿,维护方便.

    ★宽量程,最大数值可显示到50000ppm、100.00%Vol、100%LEL.★数据恢复功能,免去误操作引起的后顾之忧.★显示值放大倍数可以设置,重启恢复正常.

    ★外壳采用特殊材质及工艺,不易磨损,易清洁,长时间使用光亮如新.

    氨气报警器产品特性:

    ★是款内置微型气体泵的高精度的手式安全便携装备;

    ★进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能,使用寿命长达3年;

    ★采用先进微处理器技术,响应速度快,测量精度高,稳定性和重复性好;

    ★检测现场具有现场声光报警功能,气体浓度超标即时报警,是危险现场作业的安全保障;★现场带背光大屏幕LCD显示,直观显示气体浓度/类型/单位/工作状态等;★全量程范围温度数字自动跟踪补偿,保证测量准确性;★半导体纳米工艺超低功耗32位微处量器;

    ★全软件自动校准,传感器多达6级目标点校准功能,保证测量的准确性和线性,并且具有数据恢复功能;★全中文/英文操作菜单,简单实用,带温度补偿功能

    ;

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    ★防高浓度气体冲击的自动保护功能;

    氨气报警器技术参数:

    氨气报警器简单介绍:

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    氨气报警器报警器高精度、高分辨率,响应快速,超大容量锂电充电电池,采样距离远,LCD背光显示,声光报警功能,上、下限报警值可任意设定,可进行零点和任意目标点校准,操作简单,具有误操作数据恢复功能.

    氨气报警器应用场所:

    医药科研、学校科研、制药生产车间、烟草公司、环境检测、楼宇建设、消防报警、污水处理、石油石化、化工厂、冶炼厂、钢铁厂、煤炭厂、热电厂、锅炉房、加气站、垃圾处理厂、隧道施工、输油管道、航空航天、工业气体过程控制、室内空气质量检测、地下燃气管道检修、危险场所安全防护、军用设备检测等。

    气体报警器

    气体报警器

    气体报警器就是气体泄露检测报警仪器。当工业环境中可燃或有毒气体泄露,气体报警器检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时,报警器就会发出报警信号,以提醒工作采取安全措施,并驱动排风、切断、喷淋系统,防止发生爆炸、火灾、中毒事故,从而保障安全生产。工业用固定式气体报警器由报警控制器和探测器组成,控制器可放置于值班室内,主要对各监测点进行控制,探测器安装于气体最易泄露的地点,其核心部件为内置的气体传感器,传感器检测空气中气体的浓度。 报警器

    定义

    气体报警器的分类

    气体报警器分为家庭用气体报警器和工业用气体报警器。家庭用气体报警器主要是检测煤气和天然气泄露。工业用气体报警器则是检测氨气等工业有害气体。

    构成原理

    施工接线

    控制器采用三芯屏蔽线与探测器连接(注:单芯线径不低于0.75mm国标线),将屏蔽层与控制器机壳相连并可靠接地。当采用RVV线缆时,应穿金属管并将金属管与机壳相连后可靠接地。 参

    安装位置

    安装方法

    气体报警器由探测器与报警控制主机构成,广泛应用于石油、燃气、化工、油库等存在有毒气体的石油化工行业,用以检测室内外危险场所的泄漏情况,是保证生产和人身安全的重要仪器。当被

    测场所存在有毒气体时,探测器将气信号转换成电压信号或电流信号传送到报警仪表,仪器显示出有毒气体爆炸下限的百分比浓度值。当有毒气体浓度超过报警设定值时发生声光报警信号提示,值班人员及时采取安全措施,避免燃爆事故发生。

    1.应用时的注意事项

    气体报警器固定式安装一经就位,其位置就不易更改,具体应用时应考虑以下几点。

    (1)弄清所要监测的装置有哪些可能泄漏点,分析它们的泄漏压力、方向等因素,并画出探头位置分布图,根据泄漏的严重程度分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种等级。

    (2)根据所在场所的气流方向、风向等具体因素,判断当发生大量泄漏时,有毒气体的泄漏方向。

    (3)根据泄漏气体的密度(大于或小于空气),结合空气流动趋势,综合成泄漏的立体流动趋势图,并在其流动的下游位置作出初始设点方案。

    (4)研究泄漏点的泄漏状态是微漏还是喷射状。如果是微漏,则设点的位置就要靠近泄漏点一些。如果是喷射状泄漏,则要稍远离泄漏点。综合这些状况,拟定出最终设点方案。这样,需要购置的数量和品种即可估算出来。

    (5)对于存在较大有毒气体泄漏的场所,根据有关规定每相距10—20m应设一个检测点。对于无人值班的小型且不连续运转的泵房,需要注意发生有毒气体泄漏的可能性,一般应在下风口安装一台检测器。

    (6)对于有氢气泄漏的场所,应将检测器安装在泄漏点上方平面。

    (7)对于气体密度大于空气的介质,应将检测器安装在低于泄漏点的下方平面上,并注意周围环境特点。对于容易积聚有毒气体的场所应特别注意安全监测点的设定。

    (8)对于开放式有毒气体扩散逸出环境,如果缺乏良好的通风条件,也很容易使某个部位的空气中的有毒气体含量接近或达到爆炸下限浓度,这些都是不可忽视的安全监测点。 根据现场事故的分析结果,其中一半以上是由不正确的安装和校验造成的。因此,有必要介绍正确的安装和校验的注意事项以减少故障。

    2.气体报警器安装的注意事项

    (1)弈扬报警器探头主要是接触燃烧气体传感器的检测元件,由铂丝线圈上包氧化铝和黏合剂组成球状,其外表面附有铂、钯等稀有金属。因此,在安装时一定要小心,避免摔坏探头。

    (2)报警器的安装高度一般应在160—4250px,以便于维修人员进行日常维护。

    (3)报警器是安全仪表,有声、光显示功能,应安装在工作人员易看到和易听到的地方,以便及时消除隐患。

    (4)报警器的周围不能有对仪表工作有影响的强电磁场(如大功率电机、变压器)。

    (5)被测气体的密度不同,室内探头的安装位置也应不同。被测气体密度小于空气密度时,探头应安装在距屋顶750px外,方向向下;反之,探头应安装在距地面750px处,方向向上。 不同分类

    发生燃气爆炸事件,给原本生活艰苦的人们带来太多的财产损失,甚至生命危险,燃气报警器能有效的预警燃气泄露,甚至可以阻断气源泄露 右图为例是款高性能的燃气报警器

    测量单位 报警器中的0-100% LEL与0-n PPM

    (1)“LEL"是指爆炸下限。 可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度,称为爆炸下限—简称%LEL。英文:Lower Explosion Limited。 可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最高浓度,称为爆炸上限—简称%UEL。英文:Upper Explosion Limited。 那么什么是爆炸下限? 可燃性气体的浓度过低或过高它是没有危险的,它只有与空气混合形成混合气或更确切地说遇到氧气形成一定比例的混合气才会发生燃烧或爆炸。燃烧是伴有发光发热的激烈氧化反应,它必须具备三个要素:a、可燃物(燃气);b、助燃物(氧气);c、点火源(温度)。可燃气的燃烧可以分为两类,一类是扩散燃烧,即挥发的或从设备中喷出、泄漏的可燃气,遇到点火源混合燃烧。另一类燃烧,是可燃气与空气混合着火燃烧,这种燃烧反应激烈而速度快,一般会产生巨大的压力和声响,又称之为爆炸。燃烧与爆炸没有严格的区分。 有关权威部门和专家已经对目前发现的可燃气作了燃烧爆炸分析,制定出了可燃性气体的爆炸极限,它分为爆炸上限(英文upper explode limit的简写UEL)和爆炸下限(英文lower explode limit的简写LEL)。低于爆炸下限,混合气中的可燃气的含量不足,不能引起燃烧或爆炸,高于上限混合气中的氧气的含量不足,也不能引起燃烧或爆炸。另外,可燃气的燃烧与爆炸还与气体的压力、温度、点火能量等因素有关。爆炸极限一般用体积百分比浓度表示。 爆炸极限是爆炸下限、爆炸上限的总称,可燃气体在空气中的浓度只有在爆炸下限、爆炸上限之间才会发生爆炸。低于爆炸下限或高于爆炸上限都不会发生爆炸。 各种可燃气体检测仪的测量范围为0-100%LEL。 固定式可燃气体检测仪的通常设有二个报警点(与报警主机的型号有关):10%LEL为一级报警,25%LEL为二级报警。 便携式可燃气体检测仪的通常设有一个报警点:25%LEL为报警点。 举例说明,甲烷的爆炸下限为5%体积比,那也就是说,把这个5%体积比,一百等分,让5%体积比对应100%LEL,也就是说,当检测仪数值到达10%LEL报警点时,相当于此时甲烷的含量为0.5%体积比。当检测仪数值到达25%LEL报警点时,相当于此时甲烷的含量为1.25%体积比。 所以,您不必担心报警后是不是随时有危险了,此时是在提示您,要马上采取相应的措施啦,比如开启排气扇或是切断一些阀门等,离真正有可能出现危险的爆炸下限还有很大一段差距,这样才会起到报警提示的作用。

    (2)ppm是体积比浓度:Parts per million 。

    ①ppm是溶液浓度(溶质质量分数)的一种表示方法,ppm表示百万分之一。

    对于溶液:即1升水溶液中有1/1000毫升的溶质,则其浓度(溶质质量分数)为1ppm。 ②对于气体:对环境大气(空气)中污染物浓度的表示方法之一。

    体积浓度表示法:一百万体积的空气中所含污染物的体积数,即ppm

    大部分气体检测仪器测得的气体浓度都是体积浓度(ppm)。而按我国规定,特别是环保部门,则要求气体浓度以质量浓度的单位(如:mg/m3)表示,我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位(如:mg/m³;)表示。

    燃气报警器

    产品说明

    FS080BS系列燃气泄漏报警器,采用高品质气敏传感器,具有稳定性高、寿命长、抗中毒能力强、输入电压宽等特点,对可燃性气体泄漏可发出声光报警,并有开/闭路信号输出与主机相连,或控制相连设备,是适合于家庭燃气安全使用的高品质产品。

    基本参数:

    适合气体:□天然气 □人工煤气

    报警设定值:<25%LEL

    环境温度范围:-10℃~55℃(室内使用型)

    湿度范围:<95/%

    输入电压范围:AC180~270V/50Hz

    贮存温度范围:-25℃~55℃

    压力限制:86~106KPa

    功耗:静态功耗<1.2W,动态功耗<2W

    使用寿命:5年

    使用场所:室内

    安装说明

    安装方式

    1 报警器应安装于距顶棚小于30cm,距顶棚和墙壁大于2cm的位置处,距厨具小于8m的位置。

    2 安装时应先将挂板固定好,然后插入引出线,再将报警器旋入底座中。如下图所示:

    注意:

    ◆ 报警器应安装于易于观察,易于喷气检查的位置。

    ◆ 报警器应安装在有燃气具、有可能发生燃气泄漏的房间里,其他房间的燃气泄漏有可能不会发生警报。

    ◆ 严禁在安装过程中,振动、跌落、冲击报警器,否则报警器将会失效。 ◆ 报警器的安装位置,不可正对油烟气。

    ◆ 报警器不可安装在通风良好或气流较大处。

    ◆ 报警器不可被其他物体遮蔽。

    ◆ 报警器不可安装在冰箱、空调等振动物体旁。

    使用说明

    1. 按照《安装说明》中的要求将报警器安装固定好。

    2. 接通电源,此时绿色灯闪烁,报警器处于预热状态,不能进行正常的检测工作。

    3. 3、4分钟后,绿色灯停止闪烁,处于长亮状态,报警器进入正常工作状态。

    4. 如果报警器长鸣,红色灯长亮不熄,说明此时传感器已不能正常工作。

    5. 报警:当气体泄漏达到危险浓度时,红色灯闪烁,报警器发出“嘀-嘀-嘀”的报警声,持续10秒钟后,报警器输出开/闭路信号。

    维护和保养

    产品检测

    本产品具有传感器自动失效检测功能,如果报警器处于红灯长亮,喇叭发出长鸣声,信号输出开路状态,此时表示报警器已失效,应及时更换报警器。

    报警器必须每隔一月应进行功能检查,用打火机通过报警器的通气孔喷入气体,观察是否有声光报警。

    注意:

    ◆ 绿灯闪烁时,不可进行喷气检查

    ◆ 不要在报警器周围喷洒油漆,喷洒大量的有刺激性的气体,如杀虫剂、酒精等。

    ◆ 不可切断电源,保证电源正常供电。

    ◆ 安装位置应按照《安装说明》中的要求,不可随意移动和改变安装位置。 产品检修

    如果产品发生故障,必须由厂家或厂家指定单位进行维修或处理,其他任何人不可擅自拆装报警器。厂家不负责未经允许私自拆装所引起的任何责任。

    结构图

    尺寸:Φ=100mm H=50mm(不加底座)

    1------通气孔 2------电源指示灯 3------报警指示灯 4------卡扣 5------出线孔 6------螺丝孔

    光气报警器

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    光气报警器

    光气报警器产品描述:

    光气检测报警器是东日瀛能科技多年来技术积累的杰作,拥有自主知识产权的高精度检测设备,同时、通过国家的防爆电气产品质量监督检验中心和质量技术监督局颁发的相关检测证书,通书为迎合国际市场,通过了CEROHSCCC的国际认证.该系统产品适用于各种环境和特殊环境中的光气光气浓度和泄露,在线检测及现场声光报警,对危险现场的作业安全起到了预警作用,此仪器采用进口的电化学传感器和微控制器技术,具有信号稳定,精度高,重复性好等优点,防爆接线方式适用于各种危险场所,并兼容各种控制器,PLC,DCS等控制系统,可以同时实现现场报警和远程监控,报警功能,4-20mA标准信号输出,继电器开关量输出。

    光气报警器产品特性:

    进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能,适用寿命8年。

    采用先进微处理技术,响应速度快,测量精度高,稳定性和重复性好。

    检测现场具有具有现场声光报警功能,气体浓度超标即时报警,是危险场所作业的安全保障。4现场带背光大屏幕LCD显示,直观显示气体浓度,类型,单位,工作状态等。5独立气室,更换传感器无须现场标定,传感器关键参数自动识别。6全量程范围温度数字自动跟踪补偿,保证测量准确性。检测气体:空气中的光气

    检测范围:0~100ppm,0~200ppm,0~1000ppm,0~1000ppm,0~5000ppm,100%LEL可选。分别率:0.01ppm(0~100ppm);0.1ppm(0~1000ppm);1ppm(0~10000ppm以上);0.1LEL.工作方式:固定式连续工作,扩散式,管道式,流通时,泵吸式可选。检测误差:≦1%(F.S)

    响应时间:≦10S

    输出信号:电流信号输出4-20MA

    报警方式:2

    路无源节点信号输出,报警点可设置。

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    工作环境:-20℃~50℃(特殊要求:(-40℃~+70℃)相对湿度:≦90%RH工作电压:DC12~30V传感器寿命:3年

    防爆形式:探头变送器及传感器均为隔爆型。防爆等级:ExdIICT6

    连接电缆:三芯电缆(单根线径≧1.5mm);建议选用屏蔽电缆。连接距离:≦1000m.防护等级:IP65.

    外形尺寸:183X143X107mm.重量:1.5Kg.

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    光气报警器简单介绍:

    光气报警器●自动温度补偿,零点,满量程漂移补偿●防高浓度气体冲击的自动保护功能●全软件校准功能,用户也可自行校准,用3个按键实现,操作简单●二线制4-20mA输出

    光气报警器应用场所

    医药科研、制药生产车间、烟草公司、环境监测、学校科研、楼宇建设、消防报警、污水处理、工业气体过程控制石油石化、化工厂、冶炼厂、钢铁厂、煤炭厂、热电厂、、锅炉房、垃圾处理厂、隧道施工、输油管道、加气站、地下燃气管道检修、室内空气质量检测、危险场所安全防护、航空航天、军用设备监测等。

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