酒精測(cè)試儀電路設(shè)計(jì)報(bào)告

1、蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院傳感器原理及工程應(yīng)用報(bào)告課題名稱酒精測(cè)試儀電路設(shè)計(jì)姓 名學(xué)號(hào)學(xué)院機(jī)電工程系專業(yè)電子信息工程專業(yè)指導(dǎo)教師2013年11月26日酒精測(cè)試儀電路設(shè)計(jì)最近的幾年以來，我們國家的經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展著，家家戶戶基本上都有了自己的車。但是隨著馬路上行駛的車輛的增多，汽車的行駛安全引起了我們大家的關(guān)注。尤其是酒后駕車。酒后駕車引起的交通事故是由于司機(jī)的過量飲酒造成人體內(nèi)酒精濃度過高，麻痹神經(jīng)，造成大腦反應(yīng)遲緩，肢體不受控制等癥狀。少量飲酒并不會(huì)有上述癥狀，即人體內(nèi)酒精濃度比較低時(shí)，而人體內(nèi)酒精超過某一個(gè)值時(shí)就會(huì)引起危險(xiǎn)。為此，酒精測(cè)試儀就被用來檢測(cè)駕駛員體內(nèi)的酒精含量，來確保駕駛安全。此外，空

2、氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀還能監(jiān)測(cè)某一特定環(huán)境的酒精濃度如酒精生產(chǎn)車間可避免發(fā)生起火、爆炸及工業(yè)場(chǎng)地酒精中毒等惡性事故，確保環(huán)境安全。本課題研究的是一種以氣敏傳感器為主，監(jiān)測(cè)空氣酒精濃度，并具有LCD顯示功能的空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀。其可監(jiān)測(cè)出空氣環(huán)境中酒精濃度值，并根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值，對(duì)超過的閾值進(jìn)行光報(bào)警來提示危害。一、思路：酒精測(cè)試儀要能夠應(yīng)用，就一定要有四個(gè)部分。第一部分是信號(hào)取樣電路。通過信號(hào)取樣電路，我們才能夠把酒精濃度這個(gè)信號(hào)收取進(jìn)來。第二部分是信號(hào)處理電路。取進(jìn)來的信號(hào)是一個(gè)模擬量，且信號(hào)很弱還有干擾，所以我們需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以及濾波和放大。第三部分是控制及電路處理部分。有

3、了信號(hào)后，必須經(jīng)過控制電路控制何時(shí)輸出多少電壓，來使得后面的燈可以亮滅。第四部分就是驅(qū)動(dòng)顯示電路了。就是燈，以及燈的驅(qū)動(dòng)控制。只有正確的控制燈的亮滅，才能夠知道酒精濃度是否超標(biāo)，以此才能使酒精測(cè)試儀真正的發(fā)揮作用。1) ：總體方案圖、原理:本課題選用的是MQ3型氣敏傳感器。具有很高的靈敏度、良好的選擇性、 長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。 MQ3型氣敏傳感器由微型 A12O3,陶瓷管和 SnO2敏感層、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體 內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩 部分組成。其一為加熱回路，其二為信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表

4、面電阻值的變化。為了使測(cè)量的精度達(dá)到最高，誤差最小，需要找到合適的溫 度，一般在測(cè)量前需將傳感器預(yù)熱 5分鐘。半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用待測(cè)氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感 元件阻值變化來檢測(cè)氣體的種類和濃度的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)， 在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時(shí)，被吸附的分子首先在表面自由擴(kuò)散，失去 運(yùn)動(dòng)能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附 處時(shí)，如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放電 子，而形成正離子吸附。如 H2、CO碳?xì)浠衔锏?，被稱為還原型氣體。當(dāng)還 原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上時(shí)，載流子增多，使半導(dǎo)體電阻值下降。根據(jù)模

5、 塊電路的設(shè)計(jì)，當(dāng)吹進(jìn)一定量的含有酒精的氣體時(shí)，測(cè)試電壓從電路中輸出。另外一個(gè)模塊電路是回路電壓產(chǎn)生，同樣我們利用運(yùn)放將標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓進(jìn)行放大得到10V的回路電壓并進(jìn)過濾波除噪，電路中的穩(wěn)壓管保證輸出回路電壓能 穩(wěn)定在10V左右。通過濾波放大電路，比較器等電路，使小燈可以在不同的酒精濃度下被點(diǎn)VCC三、電路:圖（2）電路總圖:R11D1VCC1=1-r121k1kR34.7kR4C11HAR14.7kR11.8kR220k四、分析:330nt AR1Sr 1C2_L 330n20kR81K6 u-71K R98i9圖（3）信號(hào)采集電路:UU1A45乂 U2BU3CX1K R10 S1SW-PB

6、C3iri10ufX D3J-XZ/UR710k*：D2R131kD4VCCR141k圖（4）信號(hào)處理電路:圖（5）控制及電路處理電路:圖（6）驅(qū)動(dòng)顯示電路:入的模擬量轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)，輸出給比較器；比較器通過分壓器產(chǎn)生的各個(gè)分 壓信息，來控制LED燈的亮。還有一個(gè)復(fù)位電路，使小燈滅。這些都通過小燈 來顯示。濾波電路設(shè)計(jì)成帶反饋的有源低通濾波器，電壓增益為2。通過濾波器后，信號(hào)被放大。輸入為 5V,輸出變成10V。10V的電壓傳給比較器。三個(gè)比 較器的負(fù)向輸入端相并聯(lián)，都接到輸入信號(hào)上；正向輸入端通過并聯(lián)電阻，接 到輸出電源上。并聯(lián)的電阻都選擇了1KQ,所以，當(dāng)每級(jí)分壓器上的電壓均為 1/3U0

7、,逐級(jí)比較電平分別為1/3 U0,23 U0, U0。當(dāng)輸入模擬信號(hào)小于1/3 U0時(shí)，3級(jí)比較器均輸出高電平；當(dāng)輸入信號(hào)高于 1/3 U0 時(shí)，則第一比較器輸出低電平；超過Z3 Uo時(shí)，第二比較器輸出低電平；當(dāng)信號(hào)超過Uo時(shí)，第三級(jí)比較器輸出低電平。在這3個(gè)輸出端接上發(fā)光二極管 LER即可線性地顯示輸入模擬 信號(hào)的大小?？偨Y(jié)雖然還沒有焊電路板，做成實(shí)物，也不知道自己設(shè)計(jì)的電路到底能不能成功的制作成酒精測(cè)試儀，但是我對(duì)于自己在查找相關(guān)資料，整理，到設(shè)計(jì)出這個(gè)電路的過程中收獲到的東西感到非常滿意。我非常感謝諸老師在這么課上對(duì)我們的良苦用心。我覺得，我本來學(xué)到的都是一些空空泛泛的東西，但是經(jīng)過這次的電路設(shè)