ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Γεια σε όλους!

Ο αισθητήρας πυρκαγιάς είναι ένας αισθητήρας που έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει και να ανταποκρίνεται στην παρουσία φλόγας ή φωτιάς. Εδώ, είναι ένας αισθητήρας πυρκαγιάς με βάση τη δίοδο PIN που ενεργοποιείται όταν εντοπίζει φωτιά. Οι συναγερμοί πυρκαγιάς που βασίζονται σε θερμίστορ έχουν ένα μειονέκτημα. ο συναγερμός ενεργοποιείται μόνο εάν η φωτιά θερμαίνει το θερμίστορ σε κοντινή απόσταση.

Βήμα 1: Απαιτείται υλικό

• CA3140 OP -AMP - 1
• CD4060 COUNTER - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• Φωτοδίοδος BPW34 PIN
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• ΜΠΑΤΑΡΙΑ 9V-1
• Πυκνωτής κεραμικού δίσκου 0,22uf-1
• Αντίσταση 1M ohm- 3
• Αντίσταση 1k ohm - 2
• Αντίσταση 100 ohm - 3

Βήμα 2: Διάγραμμα κυκλώματος

Το διάγραμμα κυκλώματος του αισθητήρα πυρκαγιάς με βάση τη δίοδο PIN φαίνεται παραπάνω στην εικόνα. Είναι χτισμένο γύρω από μπαταρία 9V, δίοδο PIN BPW34, op-amp CA3140 (IC1), μετρητή CD4060 (IC2), τρανζίστορ BC547, πιεζοηχητικό βομβητή και μερικά άλλα εξαρτήματα.

Στο κύκλωμα, η φωτοδίοδος PIN BPW34 συνδέεται με τις αναστροφικές και μη αντιστρεπτές εισόδους του op-amp IC1 σε λειτουργία αντίστροφης μεροληψίας για να τροφοδοτήσει το φωτορεύμα στην είσοδο του op-amp. Το CA3140 είναι ένας ενισχυτής BiMOs 4,5 MHz με εισόδους MOSFET και διπολική έξοδο.

Τα τρανζίστορ MOSFET (PMOS) που προστατεύονται από πύλες στο κύκλωμα εισόδου παρέχουν πολύ υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου, συνήθως περίπου 1,5T ohm. Το IC απαιτεί πολύ χαμηλό ρεύμα εισόδου, τόσο χαμηλό όσο 10pA, για να αλλάξει την κατάσταση εξόδου σε υψηλή ή χαμηλή.

Στο κύκλωμα, το IC1 χρησιμοποιείται ως ενισχυτής διαπερατότητας για να λειτουργήσει ως μετατροπέας ρεύματος σε τάση. Το IC1 ενισχύει και μετατρέπει το φωτορεύμα που δημιουργείται στη δίοδο PIN στην αντίστοιχη τάση στην έξοδό του. Η μη αναστρέψιμη είσοδος συνδέεται με τη γείωση και την άνοδο της φωτοδιόδου, ενώ η αναστρέφουσα είσοδος λαμβάνει φωτορεύμα από τη δίοδο PIN.

Βήμα 3: Λειτουργία κυκλώματος

Η αντίσταση ανατροφοδότησης μεγάλης αξίας R1 καθορίζει το κέρδος του ενισχυτή διαπερατότητας, δεδομένου ότι βρίσκεται σε ανεστραμμένη διαμόρφωση. Η σύνδεση της μη αναστρέψιμης εισόδου στη γείωση παρέχει χαμηλό φορτίο σύνθετης αντίστασης για τη φωτοδίοδο, γεγονός που διατηρεί χαμηλή την τάση της φωτοδιόδου.

Η φωτοδίοδος λειτουργεί σε φωτοβολταϊκή λειτουργία χωρίς εξωτερική προκατάληψη. Η ανατροφοδότηση του op-amp διατηρεί το ρεύμα φωτοδιόδου ίσο με το ρεύμα ανάδρασης μέσω του R1. Έτσι, η τάση μετατόπισης εισόδου λόγω της φωτοδίοδος είναι πολύ χαμηλή σε αυτήν την αυτο-μεροληπτική φωτοβολταϊκή λειτουργία. Αυτό επιτρέπει ένα μεγάλο κέρδος χωρίς τάση μετατόπισης μεγάλης εξόδου. Αυτή η διαμόρφωση έχει επιλεγεί για να έχει μεγάλο κέρδος σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Κανονικά, σε συνθήκες φωτισμού περιβάλλοντος, το φωτορεύμα από τη δίοδο PIN είναι πολύ χαμηλό. διατηρεί την έξοδο του IC1 χαμηλή. Όταν η δίοδος PIN ανιχνεύει ορατό φως ή IR από τη φωτιά, αυξάνεται το φωτορεύμα και ο ενισχυτής διαπερατότητας IC1 μετατρέπει αυτό το ρεύμα στην αντίστοιχη τάση εξόδου. Η υψηλή έξοδος από το IC1 ενεργοποιεί το τρανζίστορ Τ1 και η λάμψη LED1. Αυτό υποδεικνύει ότι το κύκλωμα εντόπισε πυρκαγιά. Όταν το T1 διεξάγεται, χρειάζεται επαναφορά του πείρου 12 του IC2 στο δυναμικό γείωσης και το CD4060 αρχίζει να ταλαντεύεται.

Το IC2 είναι ένας δυαδικός μετρητής με δέκα εξόδους που γυρίζουν ψηλά ένας -ένας όταν ταλαντεύεται λόγω των C1 και R6. Η ταλάντωση του IC2 υποδεικνύεται από το αναβοσβήσιμο του LED2. Όταν η έξοδος Q6 (ακίδα 4) του IC2 γίνεται υψηλή μετά από 15 δευτερόλεπτα, το T2 διεξάγει και ενεργοποιεί τον πιεζοηχητικό βομβητή PZ1 και το LED3 επίσης ανάβει. Ο συναγερμός επαναλαμβάνεται ξανά μετά από 15 δευτερόλεπτα εάν η φωτιά επιμένει.

Μπορείτε επίσης να ενεργοποιήσετε έναν συναγερμό AC που παράγει δυνατό ήχο αντικαθιστώντας το PZ1 με ένα κύκλωμα ρελέ (δεν φαίνεται εδώ). Ο συναγερμός AC ενεργοποιείται μέσω επαφών του ρελέ που χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό.

Βήμα 4: Σχηματικός σχεδιασμός και διάταξη

Ένας αισθητήρας πυρκαγιάς με βάση PCB για PIN έχει σχεδιαστεί με χρήση EAGLE. Το σχηματικό σχήμα και η διάταξη του πίνακα φαίνονται παραπάνω στην εικόνα.

Βήμα 5: Αποστολή αρχείων Gerber στον κατασκευαστή

Αφού εξάγω τα αρχεία μου GERBER από τον EAGLE, τα ανεβάζω στα LIONCIRCUITS για να κατασκευαστεί ο πίνακας μου. Συνήθως παραγγέλνω τα PCB μου μόνο από αυτά. Παρέχουν πρωτότυπο χαμηλού κόστους μόνο εντός 6 ημερών.

Βήμα 6: Κατασκευασμένες σανίδες

Έχω λάβει τον πίνακα μου από την LIONCIRCUITS και μοιράζομαι μαζί σας τα αρχεία Gerber μου σε περίπτωση που κάποιος χρειαστεί την πλακέτα για να κατασκευαστεί.

Βήμα 7: Συναρμολόγηση και δοκιμή

Αφού συναρμολογήσω τον πίνακα μου με εξαρτήματα, μοιάζει με αυτό.

Ο έλεγχος του κυκλώματος είναι απλός. Κανονικά, όταν δεν υπάρχει φλόγα πυρκαγιάς κοντά στη δίοδο PIN, ο πιεζοηχητικός βομβητής δεν ακούγεται. Όταν γίνεται αντιληπτή μια φλόγα πυρκαγιάς από τη δίοδο PIN, ο πιεζοηχητικός βομβητής κρούει συναγερμό. Το εύρος ανίχνευσής του είναι περίπου δύο μέτρα.