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基于单片机的瓦斯检测装置

发布时间:2021-02-03 15:58:07

⑴ 基于单片机的环境温湿度检测报警装置元器件

您是需要程序还是需要零件BOM清单啊。
LCD1602 1只;
10K可调电阻版 2只;权
10K电阻 1只 1/4W;
DHT11温湿度传感器 1只;
12M晶振 1只;
跳线 1个,跳线帽 1个;(间距都是2.54);
22pf电容 2个;
AT89C51 DIP40封装 1个;
电源(5.5-2.1mm)接头 1个;
0.01uf电容 3个;
L7805稳压芯片 TO-220封装 1个;
16V 1000uf电解电容 1个;
选择性开关 1个;
6联接线端子 1个;
1K电阻 1只 1/4W
LED电源指示灯 1只 直接为3mm.
以上就是您的图面零件清单的全部。

⑵ 基于87c552的瓦斯传感器

安徽理工大学 来回答
图2-1 原理框图
2.1 变流瓦斯检测方法的原理
2.1.1 变流瓦斯检测方法的基本思想
为了解决上节所提到催化传感器存在的问题,就必须抛开连续电流供电的传统方法,以保证测量元件与参比元件温度永远相等,设计出真正的恒温检测桥路。
实现方法是通过一个硬件电路构成的闭环反馈系统,强迫检测元件与参比元件保持在平衡状态,使测量元件工作在恒温状态下。该检测环路使测量元件的温度与参比元件的温度进行比较,当环境中的CH4气体在测量元件表面燃烧时,测量元件的温度将很快上升使电桥失去平衡,硬件电路构成的闭环反馈系统监测到偏移信号后,输出控制脉冲信号,将已经偏移的桥路“矫正”回来,使回路周而复始地工作在偏移/校正的振荡之中。测量元件的温度是以微小的锯齿波形状的轨迹在恒温区波动,如图2-2所示:

图2-2 传统的检测桥路与恒温桥路的浓度温度特性曲线
Fig2-2 contrasting curve between two methods
这个波动的温差很小,只有零点几度的差别,基本上可以认为参比元件和测量元件的温度是相等的。这种方法保证了在任何CH4浓度下,测量元件的温度不变,彻底有效地杜绝了高浓CH4的燃烧,大大延长了催化元件的使用寿命,也使仪器的零点稳定性、精度稳定性得到了的提高。
本研究所研制的脉冲供电检测桥路与传统的测量机理截然不同,检测元件工作于间歇脉冲供电状态,不随CH4温度变化,反馈环路中的脉冲频率与CH4浓度呈正比关系。从微观的角度上看,单片机检测的是测量元件上温度的上升速率,而传统方法则是检测元件上的绝对温度。测量桥路是恒温的,无论检测多高浓度的瓦斯,检测元件的温度都不变,所以它能够抗高浓冲击,能够拥有更长的寿命和极好的稳定性。
2.1.2 变流瓦斯检测方法的原理
变流检测方法是一种使载体催化传感元件在检测瓦斯气体时保持恒温状态的新型检测方法。它的基本原理是:在瓦斯浓度升高时,通过闭环反馈电路,使工作电流相应减少,以保持催化元件的温度不变,利用电流的减少量和瓦斯含量间的对应关系,实现瓦斯含量的检测。
载体催化元件的静态热平衡方程是[47]:
(2-1)
式中 I—载体催化元件的工作电流;
r—载体催化元件的电阻;
—瓦斯氧化反应燃烧热系数;
—空气中瓦斯体积分数;
—载体催化元件温度;
—环境温度;
—热传导系数;
B—元件面积;
A—辐射系数;
—角系数。
方程式左边是单位时间内工作电流所产生的热量和瓦斯气体在载体催化传感元件表面发生氧化反应所产生的热量之和,后者与瓦斯体积分数成正比;方程式右边是催化传感元件在单位时间内热传导和热辐射损失的热量之和,其中传导热是催化传感元件通过导线和空气传递的热量之和,由于催化传感元件工作在一个半封闭的气罩内,其同空气的对流散热很小,可忽略不计。方程两边在催化传感元件达到热平衡时是相等的。
在变流瓦斯检测中,工作电流随着瓦斯浓度增加而减小,元件处于恒温状态,载体催化元件工作温度和阻值保持不变。故在环境温度一定的情况下,方程式右边为一常数,设
(2-2)
对于该种检测方法,因保持 不变,即当无瓦斯( )时, ;当有瓦斯时
(2-3)
式中I、 分别为有瓦斯、无瓦斯的工作电流,即
(2-4)
此式表明电流变化与瓦斯体积分数不是线性关系。因此,在设计检测电路时,为使电流大小能反映瓦斯体积分数,不能采用一般的可控直流电源,而需采用宽度可调的脉冲电流源,即脉冲电流的幅值恒定,但其宽度可由反馈信号调节。当瓦斯体积分数增加时,减少脉冲的宽度T以减少通过元件的平均电流。
由式(3-3)知,瓦斯体积分数为
(2-5)
与电流平方成线性关系,脉冲电流有效值为
(2-6)
式中T为脉冲电流周期, 为脉冲电流幅值。在 一定的条件下与占空比的平方根 成线性关系,即其平方与占空比成线性关系。又脉冲电流平均值 为,与占空比成线性关系,故脉冲电流的平均值可以线性地反映瓦斯体积分数,即瓦斯浓度。

2.2 变流瓦斯检测电路简介
根据上节所述的变流瓦斯检测原理,设计了如图2-3所示的变流瓦斯检测电路,该电路主要由电桥不平衡信号取样电路、锯齿波发生电路、电压比较器和脉冲稳幅电路四个部分组成。

图2-3 变流检测电路
Fig2-3 methane detecting circuit on variable current
A部分为电桥不平衡信号取样电路,用此信号去调节C部分电压比较器输出的脉冲电压宽度;B部分为锯齿波发生电路,由555构成的时基电路工作在自激状态,振荡频率为1kHz,即周期为T=1ms,输出的锯齿波电压送到电压比较器的正端;C部分电压比较器的负端接受来自A部分的输出电压Uo2,当锯齿波电压超过控制电压Uo2时,比较器输出电压为高电平,锯齿波回扫时,当其电压值低于Uo2时,比较器输出为低电平,这样将形成一个矩形脉冲电压。在一系列锯齿波作用下,比较器就输出一矩形脉冲电压系列;D部分由高准确度可控稳压管TL431构成的脉冲稳幅电路,当通过TL431的电流在(1~100)mA范围内时,只要分压电阻的温度系数相同,则输出电压有很高的稳定性,从而保证了在输入脉冲幅值变化时,输出脉冲的幅值恒定。为保证有足够的电流通过载体催化元件,设置了由三极管组成的脉冲电流放大环节。下面将详细讨论这四部分电路。
2.2.1 恒温控制信号取样电路
图2-4为恒温控制信号取样电路:这里没有采用传统的惠斯通电桥来获取瓦斯

图2-4 恒温控制信号取样电路
Fig2-4 constant temperature controlling signal sampling circuit
与催化元件反应时产生的不平衡电压,而是用运放集成块组成运算电路,对电压信号进行处理,这样做的好处是抑制共模信号的能力增强了,同时由于黑元件上催化燃烧产生的电压只有毫伏级,不能直接与锯齿波信号进行比较,在Uo1的后面加入了同相比例运算电路,对前面输出的电压进行放大,以使其能与锯齿波电压进行比较从而输出所需的脉冲电压。当有瓦斯气体时,在黑元件上发生催化燃烧,黑元件温度上升,其阻值也随之上升,它上面的电压升高,不难推出:
(2-7)
式中 、 为无瓦斯时的阻值, 、 为电流流经元件时温度上升产生的阻值, 为瓦斯气体在元件上燃烧时温度上升产生的阻值,前面已经提及,所谓的恒温是指温度在一个很小的范围内波动近似看成的,因此 、 、 的值都是非常小的,故ΔU也很小,需要经过放大才能与锯齿波进行比较。
在图2-4中有
(2-8)
则 (2-9)
(2-10)
适当选取电阻值,使m=1,n=2,这样便可获得瓦斯在黑元件上燃烧产生的电压。
这里在实验室用QJ23单臂直流电桥对铂丝绕制的黑白元件的阻值进行了测定,当环境温度为16℃~19℃时,测得的黑白元件的阻值分别为8.236Ω和8.227Ω(实际上这时黑白元件的温度已经大于400℃,达到了工作状态)。在检测瓦斯时需要将催化元件加热到500℃左右,给黑白元件提供3V的恒定电压,发生催化燃烧时,假设温度上升10℃,这时候黑元件阻值变为10Ω左右,电流大概是150mA,则黑元件上产生的电压大概为0.265V。在图8中有:
(2-11)
取 为14左右,则可将瓦斯催化燃烧产生的电压放大到合适的幅值与锯齿波电压进行比较。
2.2.2 锯齿波发生电路
555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该芯片使用灵活方便,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器,因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。图2-5为NE555和R2,R3,C1组成的无稳态多谐振荡器:

图2-5 锯齿波发生电路
Fig2-5 toothed wave generating circuit
振荡器的输出频率为:
(2-12)
由此可算得输出频率为1kHz,C2起正反馈作用,即在Q1射级跟随器输出锯齿波的同时,正反馈至R2的上端,故在C1充电期间,R2上的压降保持不变,即C1的充电速率不变,因而极大地保证了锯齿波的线性。其非线性可控制在1%以下,且温度稳定性好。图中在555的电压控制端5脚外接了一个可调的控制电压,用以改变555内部比较器的基准电压值,即比较电平,由此可改变锯齿波的振幅,这里通过调节Rp1使输出锯齿波的最大值为4V。
重要芯片555定时器简介:
各脚主要功能:
•地 GND
•触发
•输出
•复位
•控制电压
•门限(阈值)
•放电
•电源电压Vcc
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555,除单定时器外,还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽,可在 4.5V~16V 工作,7555 可在 3~18V 工作,输出驱动电流约为 200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。
555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 。
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当 5 脚悬空时,则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3,C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3,则比较器 C2 的输出为 0,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3,同时 TR 端的电压大于VCC /3,则 C1 的输出为 0,C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出为 0 电平。
词名:555 timer 中文解释:555定时器
2.2.3 电压比较电路
电压比较器可将模拟信号转换成二值信号,即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。因此可用电压比较器来产生脉冲方波电压信号。电路如图2-7所示:

图2-7 电压比较器电路
Fig2-7 voltage comparing circuit
这里选用的电压比较器的型号为AD790,它有同相和反相两个输入端,同相端接锯齿波电压信号,反相端接瓦斯检测电路的输出电压,也就是脉冲电压宽度的控制信号。比较器采用单电源供电,引脚8接逻辑电平,其取值决定于负载所需高电平,这里接+5V,此时比较器输出高电平为4.3V。引脚5为锁存控制端,当它为低电平时,锁存输出信号。图2-7中C4、C5均为去耦电容,用于滤去比较器输出产生变化时电源电压的波动,R8是输出高电平时的上拉电阻。
2.2.4 脉冲电压稳幅电路
电路中选用TL431芯片对比较器输出的脉冲电压进行稳幅。电路如图2-8所示:

图2-8 脉冲稳压电路
Fig2-8 range of pulse stabilitating circuit
TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源, 它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2.5V)到36V的任何值,工作电流范围为1mA~100mA,K、A脚两端输出电压为:
(2-13)
改变Rp2的阻值,就可以改变输出基准电压大小,这里通过调节Rp2使输出的脉冲电压的幅值稳定在3V。

3 整体硬件介绍
3.1 87c552简介
本设计瓦斯传感器是以单片机为核心,所以对于单片机的选型决定了硬件的复杂和简单。要想把变流瓦斯检测电路、声光报警电路、红外遥控电路和电源电路都融合到单片机控制中,则要对相应的电路分配相应的单片机端口即I/O口。如果使用51系列单片机则由于此类单片机的I/O口只有三个,所以要满足设计要求则必须对单片机的I/O口进行扩展,使其达到设计所需要的口数,而这样就要用到芯片8155进行扩展这样不仅在硬件上显得繁琐,而且从性价比方面考虑成本也是比较高的,同时51系列单片机内部不包括A/D转换器,那么在硬件中还要加入此转换器才能把外部信号转换成单片机能识别的数字信号。
由于87c552单片机有5个外部双向8位输入/输出(I/O)口,这样对于我们的设计就在I/O口数量方面满足了我们的要求,而且它内部还集成了A/D转换装置,同时还满足模数转换的需要,所以综合进行考虑我们首选87c552单片机。
3.1.1 87c552概述
87C552单片机系统
87C552具有如下特点:68个引脚,8k字节的片内程序存储器,可外部扩展64k字节。256字节的随机存取数据存储器(RAM),5个外部双向8位输入/输出(I/O)口,4个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
此外,87C552设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式 下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件 复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。

⑶ 基于单片机的电池容量检测仪的设计

单片机酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件,它属于电化学类型,因此又称为电化学型。
它能使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能

⑷ 急求《基于单片机的功率因数检测仪设计 》,主要是要有详细程序,只有这么多的分了

找别人帮忙吧,这里很难的

⑸ 基于89C52单片机的二极管自动检测装置

用da输出电压,ad采集电压和电流

⑹ 基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计

这个如果只是声音警报,,,,,,,好像都是模块,连接起来就是了。。。。。。。。代码应该是很简单。

⑺ 想利用MQ2设计一个简单的瓦斯浓度检测装置 应该怎么做呢

一般步骤:安全检查-取样-记录-现场班组长签字-填牌板-填报表,已经检查过一次瓦斯,调回零后直接取样(有的煤矿答要求在新鲜风流清洗过瓦斯机才进行调零,有的煤矿要求将瓦斯机、便携式、瓦斯探头三对比调整)检查。

⑻ 基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计该怎么设计

有传感器检测部分,驱动执行装置,声光报警部分,
懂事电子设计 Vgz

⑼ 基于单片机的自动内外径检测装置设计

按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文,称为宏观论文。它研究的面比较宽广,具有较大范围的影响。反之,研究局部性、具体问题的论文,是微观论文。它对具体工作有指导意义,影响的面窄一些。
另外还有一种综合型的分类方法,即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类:
1.专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上,以直接论述的形式发表见解,从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文,从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则,它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。
2.论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解,凭借充分的论据,着重揭露其不足或错误之处,通过论辩形式来发表见解的一种论文。如《家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质吗?》一文,是针对“家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质”的观点,进行了有理有据的驳斥和分析,以论辩的形式阐发了“家庭联产承包责任制并没有改变农村集体所有制”的观点。另外,针对几种不同意见或社会普遍流行的错误看法,以正面理由加以辩驳的论文,也属于论辩型论文。
3.综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上,加以介绍或评论,从而发表自己见解的一种论文。
4.综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状,又提出了几个值得研究的问题。因此,它是一篇综合型的论文。

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