瓦斯安全研究与改良.doc

瓦斯安全研究與改良 組員呂祐任、姜政廷、李品漾、李政龍 德霖技術學院機械工程系日四技0941 指導老師李志良 教授 摘 要 新聞上常常在播報瓦斯中毒事件，當人們發覺聞到瓦斯時，有意識但沒辦法自由控制身體，也就是俗稱的一氧化碳中毒，於是我們開始創作瓦斯改良偵測器及據有未來E化廚房設備，想要與市面上感測器有所不同，小小提醒避免大大的災害發生。我們製作時最困難的地方應該算是寫程式，對於我們機械人來說8051可說是一個相當陌生的東西，無論從裡面的寫程式到燒錄對我們來說都不是那麼樣的順利，最後藉由老師的幫助與電子科同學的協助，還是可以順利解決這方面的問題。我們完成的作品跟市面上來做比較，市面上的感測器也沒有我們目前做的成品來的精小，況且也沒也MP3的音樂設計，最重要的就是我們的成品操作容易、價格低廉，也算是今年度廚房E化設計最具有創作的作品 66 一、 製作目的 「瓦斯中毒」事件就不斷頻傳，憾事也一件件地被媒體報導著，可是「瓦斯」有著難聞的臭味，人們避之為唯恐不及，「瓦斯中毒」其實是不太可能發生的，因為不論是液化天然氣或液化石油氣，都已經依照法令添加臭劑，使得原本無色、無味的氣體變得很難聞，其目的就是在示警，只要一有瓦斯外洩時，民眾自然會察覺而有所防範，除非是在完全密閉的空間氧氣被用完，否則「瓦斯中毒」幾乎是不會發生的。「一氧化碳中毒」簡單來說是指在不通風的環境下，任何燃燒不完全而產生有毒氣體一氧化碳的堆積，人們在不知情的情況下吸入體內的意外事故。「一氧化碳中毒」的發生多數是民眾使用瓦斯爐不當所引起的。首先我們必須知道，瓦斯爐在使用時，瓦斯的燃燒並非那麼的完全，尤其在氧氣不足的情況下更加嚴重，冬季時因為氣溫低，在怕冷的前題下窗戶都會緊閉，室內空氣不流通，很容易就會產生氧氣不足、一氧化碳堆積的情形；因為一氧化碳本身同樣無色、無味，但它卻有劇毒，當室內的一氧化碳開始堆積時，人們並不會有太明顯的感覺，可以一氧化碳吸入人 體後會使紅血球的攜氧能力喪失，進而出現頭痛、想吐、暈眩等情形，嚴重者甚至意識不清、昏睡而死亡，所以它又被稱為無聲無息的致命隱形殺手，這也就是為什麼一到了冬季或是寒流來襲時，「瓦斯中毒」或「一氧化碳中毒」事件會頻傳的原因了。 二、設計概念與理論基礎 為了避免使用瓦斯不注意，感測器偵測瓦斯連接MP3音樂播放系統，使用瓦斯時會有音樂播放，一但偵測到瓦斯時暫停音樂撥放，音樂時停止，同時也加入警報聲音，提醒使用者火源已熄滅，迅速來把瓦斯關掉給使用者使用同時也可以有娛樂效果，一個生活中的小巧思可以做為E化廚房的基本元件與概念，生活中多一分小心與注意就可以減少許多遺憾的發生。現在訪間有許多瓦斯偵測系統，但是並不是每個家庭都會安裝，要再加裝市面上的偵測系統也會因安裝不易施工造成不便，我們有別於市面上，我們的感測器安裝方便利用簡單瓦斯感測器搭配家裡普遍的110V的插頭與斷電系統，減少意外的 發生。 三、製作電路板及感測器過程 圖1.IC電路圖 表1.感測器電路 項次 項次名稱 規格 功能說明 1 R32 1K SENSON負載電阻 2 R33 470 分壓電阻 3 R34 3.9K 分壓電阻 4 R35 330 限流電阻 5 R37 47K 洩放電阻 6 R38 4.7K 限流電阻 7 R39 2M 延時電阻 8 R41 330 限流電阻 9 R41 1K 壓降電阻 10 R 10K 限流電阻 11 R31 可調電阻 5V可調 提供U2A第二腳位之比較偏壓 12 C4 470uF電解 延時電容與R37組成延時電路 13 C2 47uF 電解 延時電容與R39組成延時電路 14 Q4 C1815 推動電晶體 15 Q2 C1815 延時開關電晶體 16 U2A LM358 比較器 17 SENSOR 空氣感測器 感測空氣品質，檢測其電壓 18 D7、D8 1N4148 單向開關二極體 19 D4 LED黃 臨界點電壓顯示LED 20 D6 LED綠 暖機時間終了LED顯示 電路分析 1. 電源電路如圖1 以7805穩壓成DC5V的電源則供應SENSOR電路 2. 暖機電路 TG-135需要12分鐘的暖機時間，才會有正常的動作，暖機電路則由U3A電路所提供，當開機時U3A第六腳約5V而第五腳電壓則是VCC經R39向C2充電，電壓慢慢上升，經一分多鐘後電壓超過第6隻腳，致使U3A輸出轉態，由L-H綠燈亮，Q2因此獲得正常的順向偏壓，Q4與Q2係串連，Q2 ON後，Q4得以正常的工作，每次關機時C2的充電壓經D8快速的放電，所以每次關機後在重新開機時都要12分鐘的等待時間，綠燈才會亮。 3. 感測啟動電路如圖2 當TG-135獲得暖機後R32會降落一定值的電壓降大約0.32V間不等，是SENSOR而定。當綠燈亮時則下個步驟調整R31目的是要切除R32的靜態直流電壓，調R31使U2A第二角電壓稍高於第三隻腳電壓大約0.2V左右，這時候TG-135感度最佳，此時D4是不亮狀態，D4的定義是U2A的臨界點。當屋內的空氣品質差時如抽菸 U2A第三腳電壓上升D4亮。 開始 等待熱機 調整比較電壓使黃燈暗 熱機完成，綠燈亮 是否開啟警報功能 有無偵測到瓦斯 警報器響 是否按下解除鍵 是否關閉警報功能 等待按鍵 是 否 是 是 是 否 否 否 否 是 圖2.流程圖 製作過程及製作過程 一開始我們沒有了解電路板如何接，導致失敗連連也浪費了很多材料，之後我們必須了解了電路分析，感測器的種類，市面上感測器大多偵測氣體、煙、溫度這幾種感測器的方式氣體感測器反應時間過慢，恐會來不及偵測，溫度感測器是由溫度棒直接接觸式火源溫度，感測溫度大約在攝氏200600度但是如果是直接接觸的時候恐怕會有火熄滅了，但火爐本身也有溫度若溫度沒有降下來則感測器會無法反應的類似問題，直接火源監視器感覺起來是最可行的感測器，但是價位偏高將會是執行的阻礙。由電子零件商店找到我們所謂的煙霧探測器時，接下來要連接的就是8051電子零件，最困難的地方應該算是寫程式，對於我們機械人來說8051可說是一個相當陌生的東西，無論從裡面的寫程式到燒錄對我們來說都不是那麼樣的順利，最後藉由老師的幫助與電子科同學的協助，還是可以順利解決這方面的問題，,之後就是進行零件電阻、可調電阻、電容、電晶體、煙霧偵測器、二極體、LED燈紅黃綠、穩壓IC、電源線、插座組裝，這樣就完成了電路板製作，再來就是將喇叭及MP3插上，用打火機替代瓦斯漏氣於是發出警報，宣告完成。 四、感測器之操作說明 將成品的電源插入如3史感測器通上電源,之後先讓整個感測器暖機一下,直到綠色的指示燈亮起來如圖4,這樣才能確認整個機器運作正常,之後按下啟動/關閉鍵，按一下會閃黃燈，表示開始偵測，若再按一次，不會閃黃燈，表示不作任何偵測如圖5,整個開始之後有音樂響起,直到偵測器偵測到瓦斯, 紅色燈亮起如圖6，RELAY送110V至插座上,音樂關掉之後會一直”嗶嗶”叫,讓使用者知道瓦失漏氣了一分鐘之後就會自動回到音樂撥放系統,繼續撥放,前提是瓦斯已經偵測不到了,若還是有則會一直叫不停 圖3插入DC電源插頭 圖4暖機完成綠色指示燈亮起 圖5按下啟動/關閉鍵，按一下閃黃燈，表示開始偵測，若再按一下，不閃黃燈，表示不作偵測 圖6在啟動狀態下，若有煙霧則紅色燈亮 起，RELAY送110V至插座 六、結論 當初我們這一組想要設計的是能將此感測器放在瓦斯爐內，但由於瓦斯爐使用時溫度太過於高，導致有些塑膠成品會融化，還有整個感測器組裝起來也比較大，所以無法放置在瓦斯爐內，由於這些問題的存在導致於我們改變想法，作成現在的成品我們現在做的作品跟市面上來做比較，市面上的感測器也沒有我們目前做的成品來的精小，況且也沒也MP3的音樂設計，最重要的就是我們的成品操作容易、價格低廉，也算是今年度廚房E化設計最具有創作的作品 七、資料回顧 大華紀錄器公司022592-5119 台灣基恩斯股份有限公司022718-8700 增誠企業有限公司 07 312-2698 科安企業股公司 022728-2767 幸託有限公司 02 2598-1199 能諅實業 03 368-3444 感測器原理與應用 作者許桂樹、陳克群、李怡銘出版社全華科技 感測器原理及技術 作者孟立凡鄭賓主編 出版社國防工業出版社 8051單晶片為電腦專題製作 編著郭庭吉 出版社台科大圖書