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傳感器讀書(shū)心得:《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》

一、讀書(shū)內(nèi)容

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民的生活水平迅速提高，越來(lái)越多的人有了自己的私家車(chē)，酒后駕車(chē)是導(dǎo)致交通事故的一個(gè)主要因素，資料顯示,我國(guó)近幾年發(fā)生的重大交通事故中,有將近三分之一是由酒后駕車(chē)引起的。由于人們安全意識(shí)論文聯(lián)盟增強(qiáng)酒精傳感器，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求的提高,為了防止機(jī)動(dòng)車(chē)輛駕駛?cè)藛T酒后駕車(chē)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)對(duì)人體呼氣中酒精含量的檢測(cè)已日益受到重視，酒精濃度測(cè)試儀逐漸得到廣泛應(yīng)用。此外，酒精測(cè)試儀也可應(yīng)用于食品加工、釀酒等需要監(jiān)控空氣中酒精濃度的場(chǎng)合。如今，氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，因此，酒精濃度檢測(cè)儀具有十分廣闊的現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)和潛在的市場(chǎng)要求。

氣敏傳感器

氣敏傳感器是酒精檢測(cè)系統(tǒng)的核心，通常安裝在探測(cè)頭內(nèi)。從本質(zhì)上講氣敏傳感器是一種將某種氣體的體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。探測(cè)頭通過(guò)氣敏傳感器對(duì)氣體樣品進(jìn)行調(diào)理酒精傳感器，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸，甚至對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，以便化學(xué)傳感器進(jìn)行更快速的測(cè)量。

目前普遍使用的氣敏傳感器有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。他們能夠制造便攜型呼氣酒精濃度測(cè)試器硫化氫報(bào)警器，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用。與半導(dǎo)體傳感器相比，燃料電池酒精傳感器具有穩(wěn)定性好、精度高、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)。由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求很精密，制造難度大，目前世界上只有美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠生產(chǎn)。

本測(cè)試器采用MQK2酒精濃度傳感器，檢測(cè)人體呼出氣體中酒精濃度并且輸出電壓信號(hào)。MQK2酒精濃度傳感器主要由氣敏元件和電阻絲組成，MQK2傳感器外接+5V電壓時(shí)酒精傳感器，能將電阻絲加熱到270℃～300℃。，電路將MQK2傳感器的阻值變化轉(zhuǎn)化成輸出電壓的變化，從而可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量供單片機(jī)處理。

根據(jù)分析，乙醇濃度增加時(shí)元件電阻R減小反之異亦反，所以呼出氣體中的氣態(tài)乙醇逐漸擴(kuò)散后元件電阻R敏感的變化

二、設(shè)計(jì)原理與方案

它將酒精濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)

單片機(jī)酒精濃度測(cè)試儀用MQK2酒精傳感器采集氣體信號(hào)，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，并將所得的結(jié)果顯示出來(lái)二氧化碳報(bào)警器，可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置不同環(huán)境下酒精濃度的不同閥值，如果所檢測(cè)出的酒精濃度超過(guò)了所設(shè)定的閥值，那么單片機(jī)就能控制蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。鍵盤(pán)采用3個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入設(shè)定；顯示部分用5個(gè)數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)，數(shù)碼管分別用2個(gè)74HC573鎖存器控制段選和位選。溫度采集采用DS18B20,與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(xiàn)(單線(xiàn)接口)讀寫(xiě)，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線(xiàn)，總線(xiàn)本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。經(jīng)過(guò)軟件處理送至數(shù)碼管顯示當(dāng)前環(huán)境溫度。

系統(tǒng)方框圖

通過(guò)測(cè)量MQK2輸出信號(hào)同酒精濃度為近似的線(xiàn)性關(guān)系，如圖1所示。

圖1 酒精濃度同輸出電壓的近似關(guān)系

傳感器信號(hào)采集電路

電路的前端部分MQK2傳感器按照常規(guī)設(shè)計(jì)即可，如圖2所示。MQK3外接+5V電壓將時(shí)，可將電阻絲加熱至270℃～300℃.電路將MQK2的阻值變化轉(zhuǎn)

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