瓦斯气体浓度控制新版系统.docx
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1、计算机控制系统设计性试验汇报学生姓名:邱博学 号:20学 院:自动化工程学院班 级:自动133题 目:瓦斯气体浓度控制系统目录1.选题背景42. 方案论证53. 过程论述63.1传感器的选择63.2 A/D转换电路63.3 控制电路73.4 数码管显示电路73.5 D/A转换器和执行机构83.6 总电路图83.7 系统程序框图94. 结果分析105. 总结106. 心得体会10参考文献111.选题背景目前,伴随采矿技术不停发展,井下作业安全越来越有保障,不过仍然有很多采矿企业机械化程度低,对现场采矿工作人员生命安全造成潜在威胁,尤其是针对瓦斯气体检测和报警依旧存在隐患,每十二个月因为瓦斯泄露造
2、成特大事故仍然很多。瓦斯是在成煤过程中形成并大量储存和煤层之中气体,是煤矿井下危害最大气体。瓦斯是一个无色无味气体,关键成份是甲烷(CH4),密度为0.716kg/ m3,对人体危害是超时限能引发人窒息死亡。在地下采矿时候,井内常常会泄露一定量CH4、CO和SO2等气体,后一个含量少,切易溶于水。经煤矿开采时喷水处理后变成酸。但前两种气体含量多,且几乎不容于水,属于易燃易爆气体。瓦斯浓度在4以下是安全,大于4就会引发爆炸很危险。控制通风系统工作,确保环境安全稳定。因为瓦斯气体本身危险性和对人民生产生活造成巨大危害,所以在这里设计一款瓦斯气体浓度浓度控制系统,其控制算法对气体浓度有预判性,经过气
3、体传感器技术,将检测到瓦斯气体浓度和标准值进行比较,当高过一定浓度时候控制排风扇对矿井进行通风排气,避免发生安全事故。因资源有限,故只能在proteus软件中进行仿真模拟。2. 方案论证被控对象传感器A/D转换单片机D/A转换放大器实施机构数码管显示电路本设计瓦斯气体浓度控制器由六个部分组成:传感器、数码管、控制电路、A/D转换器,D/A转换器和实施机构。传感器部分采取气体传感器,能感知环境中某种气体,并将和气体种类和浓度相关信息转换成电信号,这种电信号是连续改变模拟信号,需要经过A/D转换将其转化离散数字信号,然后送给控制机构。控制电路以单片机为关键,能够对采集数字信号进行处理和判定,利用一
4、定算法计算出待检测气体成份及浓度并送到数码管显示出来。当检测气体浓度超出设定值时,实施机构动作,驱动排气风扇,将气体进行置换,以降低瓦斯浓度至安全值。本系统能够对检测数据和设定阀值参数进行存放并自备电源。系统框图图1所表示。 图1该瓦斯浓度控制器是一个操作方便、电路设计新奇、控制能力强、参数测量正确、成本低、结构简单瓦斯浓度控制器。它有测量范围宽、精度高优点,且含有自动控制瓦斯浓度为定值功效。3. 过程叙述3.1传感器选择甲烷传感器采取MQ-4气敏传感器,用于探测采集瓦斯浓度。它在较宽浓度范围内对可燃气体有良好灵敏度,对甲烷灵敏度较高,其次其寿命长、成本低,单价只有一元,使用简单电路即可驱动。
5、其关键技术指标及结构图图2、图3所表示。 图2图33.2 A/D转换电路因为MQ-4传感器输出信号为模拟电压信号,要想将采集到得数据送至单片机系统进行数据处理则需要将模拟信号转换成数字信号,所以在这里我们还要选择ADC0808芯片进行模数转换处理。ADC0808是采样分辨率为8位、以逐次迫近原理进行A/D转换器件。其内部有一个8通道多路开关,它能够依据地址码锁存译码后信号,只选通8路模拟输入信号中一个进行A/D转换。3.3 控制电路控制电路主体为AT89C51型单片机,AT89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器(FPEROMFlashProgrammableandErasable
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