室内气体检测系统总体设计.doc

西安海禄科技建大培训室内气体监控系统 总体设计报告 总 页 第 1 页 编号1-3-1 一、系统概述 1.系统简述 采用意法公司推出的STM32单片机作为“气体监控系统”的控制核心。利用STM32中的 硬件设计使用，初始保证平衡，上位机与间的数据通信采用。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了。 2 图 1 系统实物模拟连接图如图2所示 图 主控制器检测模块 室内气体监控系统期望的功能是当传送至主控制器。主控制器将数据进行处理，得出换算为通过，2.3烟雾浓度控制分析 本系统采用烟雾传感器模块进行检测烟雾浓度并输出相应的 图3 继电器引脚的示意图 2、5为线圈 1、6为公共端 3、4一个常开一个常闭 继电器的三维视图及电气图如图4所示。 图4 继电器三视图模型 a 继电器正视图 b继电器侧视图 c 继电器电气图 d 继电器俯视图 其驱动原理如下： 当STM32单片机的引脚输出低电平时，三极管饱和导通，＋5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。 当STM32单片机的引脚输出高电平时，三极管截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。 3.系统功能及指标 3.1功能指标 该系统主要由控制中心，检测装置，驱动装置以及执行装置构成,其各个装置所执行的功能如下： 控制中心：采用STM32单片机，主要负责对检测装置信号的接受以及对该信号的处理； 检测装置：由烟雾检测传感器组成，主要负责系统内部对于烟雾浓度的检测； 驱动装置：由三极管9013NPN构成，主要用于单片机输出电平信号的放大； 执行装置：由风扇以及继电器组成，继电器用于控制风扇的启动，风扇用于系统内的排风。 3.2技术指标 本次设计所选箱体大小为70L(620*440*330),气体浓度指标为200ppm,将密封箱体中烟雾快速降到指标以下,假定风扇尺寸为80*80*25，额定电压为12V，转速为180010%rpm，风量为21CFM，10s内将箱体内气体进行一次更换。 二、系统方案设计 1.实验对象设计 1.1箱体选择：长方体 产品材质：聚丙烯原料PP 产品尺寸：620×440×330（mm) 产品总容量：70L 选择理由：与纸箱、铁桶等材质的产品相比较，所选塑料箱子具有以下优点： 尺寸形状模拟真实房间比列，具有较实际的试验意义； 价格适合，便于携带，样式美观； 良好的耐热性、良好的力学性能，其强度和硬度、弹性都比较适宜，后期方便箱子加工、打孔； 试验后，还可以重复利用，不浪费，收纳一些生活小物品； 材质无毒、无臭、无味，具有健康的实验环境。 1.2 箱体开口位置及开口尺寸 开口位置在箱体的上方，两侧各开一个口安装风扇，分别作为排风口。对于重力场中的不可压缩均质流体 ，方程为p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c　式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。根据伯努利方程可以看出，流速快压力低压强小，流速慢压力高压强大。所以选择此方法排风不会在拐角造成气流回旋。 开口形状近似为八边形，故其面积可由风扇的尺寸减去四个边角的面积得到，具体效果如图5所示。 排风口尺寸大小由计算得出为： 风扇的面积为：80mm*80mm=64cm2 四个边角的面积：1/2*2.67*2.67=3.56cm2 单个排风口尺寸的大小：64-3.56=60.44cm2 总排风口大小：60.44*2=120.88cm2 为确保箱体有足够进风量，在箱体一侧开有进风口，其尺寸大小为：107*94=100.58cm2，箱体总开口尺寸为100.58+120.88=221.46cm2 图5 风扇开口效果图 1.3 风扇的选择 根据公式P=Q*P(压力)/60*1000*风机效率*传动效率可得到风扇功率，进而选择合适的风扇。 假设风扇风量为21CFM，由1CMM=60CMH=35.245CFM=1000LM可得，风量Q为0.6CMM。由此可大致算出风扇功率为0.9w。 该风扇的风量可换算为：1000/35.245*21.8=618.53LM。 将箱体内气体排出的时间为：t=70L/618.53LM*60s=6.8s, 风扇出风口的风速计算公式： V=Q/F (3-1) (V为风扇的风速，Q为风扇的风量，F为箱体的