酒精浓度传感器信号调理电路设计与仿真报告.doc

电子工艺实习

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目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章 绪论 -1-

1.1设计背景 -1-

1.2设计目的 -1-

1.3设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） -1-

1.4设计工作任务及工作量的要求 -2-

第二章 酒精浓度传感器的设计 -3-

2.1传感器的概述 -3-

2.2传感器的选择 -4-

2.2.1MQ-3酒精浓度传感器的特点 -4-

2.2.2MQ-3工作原理简介 -5-

2.3可靠性与抗干扰设计 -6-

第三章 酒精传感器信号调理电路的设计 -7-

3.1设计思路综述 -7-

3.2电压跟随器 -7-

3.3减法器 -8-

3.4比例放大电路 -9-

3.5器件选型表 -9-

3.6设计心得体会 -10-

第四章 仿真与PCB设计 -11-

4.1信号调理电路仿真 -11-

4.2PCB图 -11-

4.3PROTUES图3D效果图 -12-

参考文献 -13-

绪论

1.1设计背景?

近年来，随着我国经济的发展，人民的生活水平提高，越来越多的人有了自己的车，而酒后驾车造成的交通事故也越来越多，国家也出台了一系列的法律法规，试图通过法律的手段遏制这一现象的进一步发展。介于人们对于醉驾的逐渐重视，酒精测试课题便更加受人关注。

酒驾引起的交通事故是由于司机饮酒过量造成酒精麻痹神经，使大脑反应迟钝，肢体不受控制的症状。酒后驾车发生事故的概率高达27%。随着摄入酒精量的增加，发生事故的几率也随之增加，当血液中酒精含量由0.5‰增至1‰，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍。汽车司机“酒后驾车”以及“醉酒驾车”都极易引发交通事故,严重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。人饮酒后,酒精被消化系统吸收后,通过血液循环,大概90%的酒精通过呼吸排除体外,因此测量车内的酒精含量,就可判断其醉酒程度。开车司机只要进入车内，仪器就能根据空气中的酒精含量显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，然后通过控制发动机的启动来避免事故的发生。这样就可以从根本上解决酒后驾车问题。

1.2设计目的

了解常用电子元器件基本知识（电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路）；

了解印刷电路板的设计和制作过程；

掌握电子元器件选型的基本原理和方法；

了解电路焊接的基本知识和掌握电路焊接的基本技巧；

掌握pH值传感器信号调理电路的设计，并利用仿真软件进行电路的调试。

1.3设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）

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：

设计信号调理将传感器输出0.2-1.4V的信号转换为0-5V直流电压信号；

对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；

2.2传感器的选择

本设计中的酒精气体传感器采用的MQ-3型,如图2-1所示，它属于MQ系列气敏元件

图2-1Mq-3实物图

的一种。MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种

传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-3酒精传感器对乙醇蒸气有很高的灵敏度，并且响应和恢复快速。另外，MQ-3酒精传感器简单的驱动回路和可靠的稳定性是相比较于其他型号传感器的优点。MQ-3酒精传感器可用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也可用于其他场所乙醇蒸气的检测。

2.2.1MQ-3酒精浓度传感器的特点??

（1）双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）；

（2）TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）；??????????????????

（3）模拟量输出电压，浓度越高电压越高；?

（4）对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性；?

（5）具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；?

（6）快速的响应恢复特性；

（7）检测范围是10ppm-2000ppm1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6?常用来表示气体浓度，或者溶液浓度。根据这个参数就可以在单片机里面将测得的模拟量电压值转换为浓度值。输出浓度和电压关系的比值趋于线性；

（8）MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓