家用燃氣泄漏報警控制器

摘 要:煤氣報警系統采用了RCM5700為系統的CPU，通過單片機系統設計實現對家用煤氣的控制功能，由NG-CO-001電化學一氧化碳氣體傳感器對煤氣進行檢測，將所得的濃度值與設定濃度值相比較得到偏差。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，去調節煤氣出氣閥的通斷，四個單元的煤氣濃度對應模擬量利用A/D轉換為數字量，并加入了鍵盤輸入，從而實現對家用煤氣漏氣的控制。整個系統的硬件電路設計合理，性能安全可靠。

關鍵詞:電位器采樣報警臨界值煤氣濃度

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0046-02

Abstract:Coal gas warning system adopt RCM5700 computer CPU of system，Design a realization through a single slice of machine system to the control function of household-use coal gas. The NG-CO-001 electricity chemistry carbon monoxide air spreads a feeling machine to carry on an examination to the coal gas and compares density value and enactment density value gaining to get deviation，the processing that passes to the deviation signal acquires control signal and regulate coal gas to give vent to anger the of valve break.four coal gas density corresponding analog quantity of unit utilize A/D person who changes figure into， and has joined key in，carry out the control that leaks air to the household-use coal gas thus.The hardware circuit of the whole system is reasonable in design， performance is safe and reliable.

Key Words:potentiometers sampling; alarm threshold; gas concentration

1 概述

煤氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種可燃性氣體，遇到明火會發生燃燒甚至爆炸，甲烷的不完全燃燒可能會生成一氧化碳，人體吸入有毒氣體一氧化碳后，一氧化碳將會迅速與血液中的紅細胞結合導致人體中毒昏迷，每年，因燃氣灶本身的質量問題，導致煤氣泄露，造成的煤氣中毒、爆炸事故全國均有不少事例。面對燃氣泄漏而造成的種種事故威脅，有關部門經長期測試得出結論，燃氣報警器是對付燃氣這種無形殺手的重要手段之一。

2 系統設計基礎

基于Mini Core RCM5700芯片。主要特點:

(1)微處理器為Rabbit 5000(內含128KB的SDRAM)，主頻為50MHz;

(2)程序存儲器為1MB閃存;

(3)32個GPIO(可配置);

(4)6個(可配置)CMOS兼容的串El;

(5)帶實時時鐘(電池供電);

(6)10個8位定時器，10位和l6位定時器各1個;

(7)有兩路觸發輸入和兩路正交解碼輸入;

(8)帶有看門狗;

(9)支持10/100Base—T以太網功能;

RCM5700硬件組成:

(1)RCM5700模塊;

(2)配有支架/接頭的接口板;

(3)配有支架/接頭的應用電路開發板;

(4)能通過接口板對RCM5700進行編程的USB線。

傳感器的選擇:

(1)一氧化碳傳感器的選擇

本設計一氧化碳氣體傳感器選擇了NG-CO-001型電化學一氧化碳氣體傳感器，主要用于工廠一氧化碳濃度檢測儀器;氣體計量器具;空氣質量監測器;氣體變送器;便攜式儀器配套元件等。

電化學氣體傳感器優點:

①對于氣體的濃度能夠線形輸出信號重現性好;

②對被測氣體具有良好選擇性，不受溫濕度的影響;

③空氣中的輸出值漂移小，可以獲得穩定的輸出信號;

④功耗低，電池即可驅動器工作;

⑤體積小，重量輕，作為便攜式儀器首選;

⑥本質安全結構，機械性能穩。

(2)氫氣傳感器的選擇

TGS822TF傳感器因裝有活性炭過濾器，消除了雜質氣體的影響，對有機溶劑或其他揮發性氣體的靈敏度低，而對氫氣和一氧化碳的靈敏度高，非常適合用于檢測人工煤制氣。在這里我們主要利用他對氫氣的檢測。

(3)烷類傳感器的選擇

TGS813傳感器對甲烷、丙烷、丁烷的靈敏度高，對天然氣、液化氣的監視也很理想。這種傳感器可檢知多種可燃氣體，所以是對各種應用方式都很優越的低成本傳感器。這里我們主要利用他對烷類氣體的檢測。

(1)儀表放大器的選擇

AD623是一個集成單電源儀表放大器，它能在單電源(+3V到+12V)下提供滿電源幅度的輸出。AD623允許使用單個增益設置電阻進行增益編程，以得到更好的用戶靈活性，且符合8引腳的工業標準引腳配置。

(2)A/D轉換器選擇

本文A/D轉換器選擇了TLC2543，它具有l2位的分辨率，使用開關電容逐次逼近技術完成AD轉換過程，提供的最大采樣率為66KSPS，供電電流僅需1mA(典型值)。它除具有高速的轉換器和通用的控制能力外，還具有通用靈活的串行接口(SPI)，廣泛運用于數據采集系統中。

3基于RCM5700的系統電路設計

系統硬件電路總體設計。系統的工作原理是利用煤氣傳感器將煤氣濃度變換為mV級模擬電流信號，放大器把信號放大后，經低通濾波濾掉干擾信號送到A/D轉換器，變換成數字量送主控芯片進行數據分析，并輸出信號到顯示器。當感應信號達到設定的任意一個危險區域值時，主控芯片將輸出信號驅動報警，控制顯示器顯示出相應空氣質量等級，驅動蜂鳴器發出聲響，報警LED發光，同時控制電磁閥關閉，以讓監控人員進行處理。

如圖1所示。

4 系統電路調試

(1)模塊的連通性調試

按照逐級檢查的方式，對各個連接電路部分進行仔細測試檢查，保證整體系統的連通性正確。連通性調試期間，各模塊均以LED代替，外接一個發光二級管，控制每個端口的連接，直到各個接口燈亮，連通性調試結束。

(2)系統各硬件的檢測及控制性調試

①放大電路與A/D轉換電路的調試;

②一氧化碳氣體檢測測試;

③串口通信模塊測試。

(3)系統主控硬件的通信性能調試

系統主控硬件電路的通信性能調試主要是對RS-232電路進行調試和測試，保證通信可以正常運行。

(4)系統軟硬件綜合性能測試

結合系統軟件測試，利用硬件平臺進行功能性檢測，主要包括了溫濕度傳感器電路、二氧化碳氣體傳感器電路、鍵盤輸入、液晶顯示等功能的正常。并實現各部分功能的綜合測試，二氧化碳氣體檢測綜合測試。

(5)系統誤差分析

放大電路的誤差r1的計算。根據AD623的特征可知，其輸入失調電壓為100μV;失調電壓漂移為1μV/℃;放大倍數G>1是有0.35%的偏差。而其輸入失調電壓造成的誤差在調試時會被電橋的調節補償，放大倍數的誤差也會在放大電路的調試中被補償。

5結語

在現代電子科技的高速發展過程中，微型化、集成化、高密度化以及設備的高精度化已經成為一種長期的趨勢，這就要求我們力求使用更精確的設備。我們要不斷的學習，不斷的豐富和更新我們的產品，提出更高的要求。

就在當前亞洲金融風暴使經濟形勢出現低迷的情況下，電子產品要找到新的增長點，唯一的出路是數字化。數字化的時代已經到來，“數字化的魅力無窮、模擬處處數字化”的景象已經展現，今后將會迎來新的高潮。

參考文獻

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