车载酒精浓度传感器设计.docVIP

目 录 第1章 绪论 2 1.1选题的依据及课题的意义 2 第2章 设计内容 3 2.1设计要求 3 2.2 总体设计 3 2.2.1传感器部分 3 2.2.2器件选型...............................................................................................7 2.2.3原理图设计 7 2.2.4接收装置模块 8 第3章 电路仿真 10 第4章 可靠性和抗干扰设计 12 第5章 设计心得和体 13 参考文献 14 绪论 1.1选题的依据及课题的意义 2000年以来，随着中国经济的高速发展，人民生活水平的迅速提高，中国逐渐步入“汽车社会”，酒后驾车行为所造成事故越来越多，对社会的影响也越来越大，酒精正成为越来越凶残的“马路杀手”。据有关资料统计，全世界每年因车祸丧生的人数就超过60万人，留下永久性伤残者在400万以上，一般受伤者不计其数。在许多国家，车祸已成为第一位意外交通死亡原因。 此外，因为交通事故造成的经济损失也相当惊人。据事故调查统计，大约50%-60%的车祸于饮酒有关。中国公安部门在2009年8月，在全国各地加强查处酒后驾驶的力度，以减少想因酒后驾驶造成的恶性交通事故。要查处就涉及到检测人体内的酒精含量和使用设备来检测的问题。 为了实现对人权的尊重，对生命的关爱，使更多人的生命权、健康权及幸福美满的家庭能得到更好的保护，需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。酒精检测仪的设计与使用有着不可替代的作用，也有着相当的前景和意义。这次的选题是酒精浓度传感器信号调理电路设计与仿真。 设计内容 2.1设计要求 选用酒精浓度传感器进行气体中酒精浓度测量，要求测量范围10-1000PPM、精度为5PPM。 设计传感器的信号调理电路，实现以下要求： （1）设计信号调理将传感器输出0.2-1.4 V的信号转换为0-5V直流电压信号； （2）对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据； （3）电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容； （4）电路的基本工作原理应有一定说明； （5）电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性。 2.2 总体设计 2.2.1传感器部分 根据被检测气体的不同，气敏传感器可分为以下三类: （1）可燃性气体气敏传感器。目前该类气敏传感器需求量最大，包含各种无机和有机类气体检测，主要用于抽油烟机、泄露报警器和空气清新剂等方面，并已经形成生产规模，在油田、矿区、化工、企业及家庭等生产和生活领域广泛用作气体泄露报普，特别是用于家庭气体泄露报警，需求量不断增加，使该类传感器有着广泛的发展空间。 （2）CO和H2气敏传感器。CO气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等CO泄露和不完全燃烧检测报警；H2气敏元件除应用于工业等领域外，主要用于家庭管道煤气泄露报警。由于我国管道煤气中H2含量很高，而氢敏元件较氧化碳元件价格低，灵敏度高，因此，用氢敏元件做城市管道煤气泄露报警更为适宜。 （3）毒性气体传感器。毒性气体传感器又称为环境有毒有害气体传感器，主要用于检测烟气、尾气、废气等环境污染气体，虽然SnO2气敏传感器对CO，H2S等有毒有害气体敏感，但应用最多的仍是电解式化学传感器。 传感器的分类方式有很多种，以上是根据被检测气体的性质进行的分类，也有根据元件的物理特性进行分类的。 一个新型的气体检测系统应该包括： （1）基于一种或几种传感技术的气体传感器。 （2）组合了气体传感器和采样调理电路的探头。 （3）配有人机接口软件的中心监测和控制系统。 （4）在一些应用中，与其它安全系统和仪器的接口。 本设计中的酒精气体传感器采用的MQ-3型,它属于MQ系列气敏元件的一种。如图2-2所示： 图2-1 MQ-3 MQ-3型气敏传感器的敏感部分是由金属氧化物（二氧化锡）的N型半导体微晶烧结层构成。当其表面吸附有被测气体酒精分子时，表面导电电子比例就会发生变化，从而其表面电阻会随着被测气体浓度的变化而变化。由于这种变化是可逆的，所以能重复使用。 为了更好地使用酒精传感器MQ3，现将MQ3 的标准工作条件和环境条件进行介绍，如表一和表二所示。 表2-1标准工作条件： 表2-2酒精传感器MQ3 的环境条件： 使用方法和注意事项： 元件开始通电工作时，没有接触检测气体，其电导率也急剧增加，约1分钟后达到稳定，这时方可正常使用，这段变化在设计中电路时可采用延时处理解决。基本酒精测试电路如图2-1所示：