根据表1,将CO浓度与报警控制处理方式进行规定,如下表所示:
表2 CO浓度与控制处理
CO浓度(ppm) 控制处理方式 说明
﹤A(400) 正常情况 正常
≧A(400) 一般情况 关闭气阀,打开排气扇
≧B(800) 严重报警 关闭气阀,打开排气扇,声光报警
本文设计的家用煤气报警器为居民家庭用的煤气报警器,一般安装在厨房,是利用传感器对一氧化碳浓度信号进行监测并且转变成电压信号,然后与设定的电压信号进行比较,当气体浓度超过设定值A时实现关闭气阀,打开排气扇进行换气;当气体浓度超过设定值B时实现智能报警以提醒疏散人群并关闭气阀,打开排气扇进行换气,由此在引起周边人群注意的同时也可避免引起不必要的恐慌。
目前市场上家用煤体报警器的价格一直居高不下,并且需要定期更换传感器,更让人们加大了投资,使得一般家庭难以承受。本文设计的煤气报警控制装置的线路简单,各种器件的价格相对低廉,大大降低整体成本。相信在科技飞速发展的今天,煤气报警控制装置的价格逐步降低是发展的必然趋势,煤气报警控制装置将广泛地被人们认可并普及使用,为人们的人身及财产安全多树立一道可靠的屏障。
2. 硬件设计
2.1 总控制原理
本文是基于AT89S51单片机实现煤气报警控制系统的设计(具体方案如图1所示)。该方案主要包括了气体检测模块,A/D转换模块,数据分析模块,显示模块和驱动模块。气体传感器输出为模拟量,很微弱需要进行放大电路的处理,单片机处理的是数字信号,需要利用A/D转换器将模拟量转换成数字量送给AT89S51单片机进行数据的处理,声光报警电路里使用蜂鸣器作为报警用,同时还用LED灯进行相应的指示,以便于提醒注意,单片机的最小系统是AT89S51单片机工作的前提条件,显示电路采用了四位七段数码管进行显示,由AT89S51单片机进行控制实现显示。
1)气体检测模块:主要有MQ-7气敏传感器组成,其作用是将煤气的泄露与否转换为有利于单片机识别的高低电平,并将此信号传送到A/D转换器中;
2)A/D转换模块:ADC0809,作用是将检测到的模拟信号转换为数字信号,并将其送入单片机中;
3)主控模块:即单片机AT89S51,其作用是根据气体检测模块输出的高低电平,控制声光报警模块的工作状态,并完成浓度的采集及显示功能。
4)显示模块:四位七段数码管,其作用是显示当前室内煤气的浓度值;
5) 驱动模块:主要有排气装置和气阀组成,其作用是当检测到有煤气泄漏时,关闭气阀,同时开启排气装置;
6)声光报警模块:由蜂鸣器和LED构成,其作用是当检测到室内CO浓度高于B值时,发出声光报警信号,提醒周边人有爆炸的危险,采取疏散人群等相应措施;
图1 系统结构图
2.2 气体检测模块
目前检测气体的方法很多种,如:电化学法、光化学法、电学法等,其中电学法中的半导体气敏传感器件由于灵敏度高、响应速度快、输出信号大、寿命长、体积小等多重优点受到人们的青睐。
所谓的半导体气敏传感器,是利用半导体气敏元件与气体接触,造成半导体的性质发生变化,借此来检测特定气体的成分和浓度的一种传感器。可用于工厂和车间的各种有害气体检测、工业装置的废气成分检测和一般家庭的可燃性气体检测[4]。
本文采用的是MQ-7气敏传感器。MQ-7气敏传感器所用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的SnO2,对CO的灵敏度高,电导率随空气中CO浓度的增加而增大,使用简单的电路便可将电导率的变化转换成与之相对应的输出信号,而且寿命长,成本低,探测范围广,响应时间及恢复时间短,是一种适合于家用煤气泄露监测的便携式气敏传感器。 AT89S51单片机家用煤气报警控制系统设计(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_1439.html