电工与电子技术
课程设计
-------------------煤气安全报警电路
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目录
一、问题的引入----------------------------------------3
二、设计目的------------------------------------------3
三、设计要求------------------------------------------3
四、所需仪器设备与器件-------------------------------4
五、设计内容、方法与步骤-----------------------------4
六、收获与体会------------------------------------------10
七、参考文献--------------------------------------------11
一、问题的引入：
在实际应用中，常常需要一种能够自动发出报警的装置，比如煤气的安全报警的控制系统。本节设计与制作的电路就具有这种功能。
二、设计目的：
通过这一课程设计，读者可以在如下方面得到锻炼。
（ 1 ）基本了解设计数字系统的一般方法。
（ 2 ）进一步熟悉常用数字器件的使用方法。
（ 3 ）基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。
三、设计要求：
设计并制作出一种用于控制煤气排放量的自动报警电路，它具有如下功能：
（ 1 ）可以控制煤气的排放量。
（ 2 ）可以自动产生空气负离子和臭氧。
（ 3 ）每过一段时间，使排放的过多的ＣＯ气体与臭氧Ｏ３化合成对人体无毒害的ＣＯ２。
（ 4 ）空气成分变化的间隔时间可以自动调节。
四、所需仪器设备与器件
稳压电源， protel99 绘图软件，负离子发生器，扬声器。555集成定时器
五、设计内容、方法与步骤：
．设计内容
１） 全报警器受控的基本原理
当有害气体达到危险浓度时，５５５时基电路Ａ1的2脚电位大于Ｅc／３（４Ｖ），Ａ2的3脚输出为低电平，继电器ＫＡ得电吸合，其常开触点闭合，接通机外报警系统。同时扬声器发出“嘀”声，ＶＨ发光。当煤气泄露故障排除后，电路自动复原。
调节电位器ＲＰ，可改变报警的灵敏度。
2 ） 系统框图
根据设计要求，确定如下图所示系统框图。
气敏 探测 电路 报警电路 电子 开关 电路 电源 电路
开放式空气负离子发生器
（1）电源电路
市电经变压器T1降压、整流桥VC整流、串联型晶体管稳压电路（由三极管VT1、VT2等组成）稳压后，提供12V直流电源
(2)敏探测电路
由气敏元件MQ-N5、电位器RP1、电阻R5和指示灯H组成。H起稳定 气敏元件灯丝的电流作用，以使报警器工作稳定、可靠。因为灯丝电阻随温度（即通过的电流）而正比变化。温度高，电阻大，致使流过灯丝的电流减小；反之，电流增大，从而确保灯丝电流的稳定。分流电阻R5用以减少流过指示灯H的电流，避免灯丝达到正常的白炽化程度（白炽化时就失去稳流作用）。气敏元件预热数分钟后，在清洁的空气中，测量极A-A与B-B之间的电阻为一个稳定值，适当调节电位器RP2，可使B-B端的电压接近为零（即RP2为调零电位器），当气敏元件遇到煤气后，A-A与B-B之间的电阻相继下降，B-B端的电位则上升。利用B-B端的电位去控制电子开关电路。
（3）电子开关电路
由JEC-2施密特集成电路A1和三极管VT3组成。当B-B端（即A1的7脚）为低电平时，2脚输出为高电平，555时基电路A2 不工作。此时VT3因反偏而截止。当7脚为高电平时，A1电路反转，2脚输出为低电平，A2电路被接通，VT3导通，继电器KA得电吸合，其常开触点闭合，接通负离子发生器的电源，使它投入工作。
(4)报警电路
由555时基电路A2、发光二极管VH、扬声器B及阻容元件等组成。A2等组成音频振荡器。工作时，扬声器发出“嘀”的声音，VH发光。当煤气泄露故障排除后，电路自动恢复。
**555定时器的基本电路结构及其工作原理。
555定时器电路是一个中规模的集成电路，可以由TTL电路或CMOS电路构成。它是一种能产生时间延迟和多种脉冲信号的控制电路。只要在外部配上几个适当的电阻元件，就可以构成单稳态触发器。多谐振荡器以及施密特触发器等脉冲产生与整形电路，在工业自动控制，定时，仿声和防盗报警等方面有广泛的应用。
555定时电路结构如下图所示。
开放式空气负离子发生器
(5)开放式空气负离子发生器
由双向晶闸管V、二极管VD1～VD2、升压变压器T2、电阻R11～R13和电容C5～C7组成。市电经R10、C6分压，在V的第一电极和第二电极加有电压。VD1、C5和R11为触发回路，R11、C5起移相。当市电负半周时，C6两端电压为上负、下正，这时经VD3、R12向C7充电，C7两端电压瞬间达8V左右，V导通。当市电电压过零时，由于C5的移相作用，C5两端的电压加到V的控制极上，V仍然保持导通。当市电正半周时，经VD1直接触发V，使其导通。T2初级绕组与C7组成一个LC振荡电路就产生一个衰减式自由振荡，其频率约725Hz，振荡电流经T2升压，再经VD2整流，便在负离子发生器的极板上产生静电高压，于是就电离出空气负离子和臭氧沿着电力线向四周扩散开来。
图中，R13的作用是防止人体触电而设的。由于该装置工作时不会产生高压放电火花，所以不会发生煤气爆炸事故。
由以上个各分组功能元件可以得到整体功能电路图,如下图所示
这次做的是模拟电子课程设计，虽然以前已经做过数字电子课程设计，有了一定的经验，但是还是遇到了重重困难，我运用所学的课本知识，以及查阅相关的文献，对设计过程中、所遇到的问题都一一的攻破，经这次设计证明，将所学的知识和电子设计方法相结合，大大的调动了我们学习的积极性，并有利于我们系统的科学地培养我们的实际动手能力，工程设计能力及创新设计能力，活耀了我们的思维，既符合由简到繁，循序渐进的教学规律，又能激发我们对模拟电子线路设计的兴趣。
通过课程设计，我们对所学的知识有了更深刻地了解，实现了从理论到实践再到理论的几个飞跃，也更加了解到科学知识应该以服务社会为目的，只有掌握了足够的知识才能更好的为社会贡献我们的力量。我们学会了利用所学知识以技术上的知识解决问题的能力。
本次设计得道了老师和同学们的大力帮助，但由于本人知识水平有限，总有许多的不足之处，希望各位老师能够提出宝贵的建议和批评，以助于我以后能够完成更完美的设计。
1、 康华光.电子技术基础.高等教育出版社.2002.
2、 宋春荣.通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社.1995.
3、 赵保经.中国集成电路大全.国防工业出版社.1985.
4、 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002.
5、谢自美.电子线路设计、实验、测试.华中理工大学出版社.2003.
6、 赵志杰.集成电路应用识图方法.机械工业出版社.2003.
7、 张庆双.电子元器件的选用与检测.机械工业出版社.2003.
8、 童本敏.TTL集成电路.电子工业出版社
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