POŽÁRNÍ SENZOR: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Ahoj všichni!

Požární čidlo je čidlo určené k detekci a reakci na přítomnost plamene nebo ohně. Zde je to požární senzor založený na PIN diodě, který se aktivuje, když detekuje požár. Termistorové požární hlásiče mají nevýhodu; alarm se zapne pouze v případě, že oheň ohřívá termistor v těsné blízkosti.

Krok 1: Je vyžadován hardware

• CA3140 OP -AMP - 1
• CD4060 POČÍTAČ - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• Fotodioda BPW34 PIN
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• 9V BATERIE-1
• 0,22 uF keramický diskový kondenzátor-1
• 1M ohmový odpor- 3
• Rezistor 1k ohm - 2
• Odpor 100 ohmů - 3

Krok 2: Schéma zapojení

Schéma zapojení požárního senzoru na bázi diod PIN je uvedeno výše na obrázku. Je postaven na 9V baterii, PIN diodě BPW34, operačním zesilovači CA3140 (IC1), čítači CD4060 (IC2), tranzistorech BC547, piezoelektrickém bzučáku a několika dalších komponentách.

V obvodu je PIN fotodioda BPW34 připojena k invertujícím a neinvertujícím vstupům operačního zesilovače IC1 v reverzně předpjatém režimu pro napájení fotoproudu do vstupu operačního zesilovače. CA3140 je 4,5MHz BiMOs operační zesilovač se vstupy MOSFET a bipolárním výstupem.

Tranzistory MOSFET (PMOS) chráněné bránou ve vstupním obvodu poskytují velmi vysokou vstupní impedanci, obvykle kolem 1,5 T ohmů. Integrovaný obvod vyžaduje velmi nízký vstupní proud, až 10 pA, aby změnil stav výstupu na vysoký nebo nízký.

V obvodu je IC1 použit jako transimpedanční zesilovač, který funguje jako převodník proudu na napětí. IC1 zesiluje a převádí fotoproud generovaný v PIN diodě na odpovídající napětí na jeho výstupu. Neinvertující vstup je připojen k zemi a anodě fotodiody, zatímco invertující vstup získává fotoproud z PIN diody.

Krok 3: Obvodová operace

Zpětnovazební odpor R1 s velkou hodnotou nastavuje zisk transimpedančního zesilovače, protože je v invertující konfiguraci. Připojení neinvertujícího vstupu k zemi poskytuje fotodiodě zátěž s nízkou impedancí, která udržuje napětí fotodiody nízké.

Fotodioda pracuje ve fotovoltaickém režimu bez vnějšího předpětí. Zpětná vazba operačního zesilovače udržuje proud fotodiody stejný jako proud zpětné vazby přes R1. Vstupní ofsetové napětí způsobené fotodiodou je tedy v tomto samoobjektivním fotovoltaickém režimu velmi nízké. To umožňuje velký zisk bez velkého ofsetového napětí. Tato konfigurace je vybrána pro dosažení velkého zisku za špatných světelných podmínek.

Za běžných světelných podmínek je fotoproud z diody PIN velmi nízký; udržuje výstup IC1 nízký. Když dioda PIN detekuje viditelné světlo nebo infračervené záření z ohně, jeho fotoproud se zvýší a transimpedanční zesilovač IC1 převede tento proud na odpovídající výstupní napětí. Vysoký výkon z IC1 aktivuje tranzistor T1 a LED1 svítí. To znamená, že obvod detekoval požár. Když T1 vede, přenese resetovací pin 12 IC2 na zemní potenciál a CD4060 začne oscilovat.

IC2 je binární čítač s deseti výstupy, které se při oscilacích v důsledku C1 a R6 zvyšují jeden po druhém. Oscilace IC2 je indikována blikáním LED2. Když se výstup Q6 (kolík 4) IC2 po 15 sekundách zvýší, T2 provede a aktivuje piezový bzučák PZ1 a LED3 také svítí. Alarm se opakuje po 15 sekundách, pokud požár přetrvává.

Můžete také zapnout alarm AC, který vydává hlasitý zvuk, výměnou PZ1 za reléový obvod (zde není zobrazen). AC alarm je aktivován prostřednictvím kontaktů relé použitého k tomuto účelu.

Krok 4: Schematický a rozvržení

DPS pro požární senzor na bázi PIN je navrženo pomocí EAGLE. Schéma a rozvržení desky je uvedeno výše na obrázku.

Krok 5: Odeslání souborů Gerber výrobci

Po exportu mých GERBER souborů z EAGLE je nahraji na LIONCIRCUITS, aby byla moje deska vyrobena. PCB obvykle objednávám pouze z nich. Poskytují levné prototypování pouze do 6 dnů.

Krok 6: Vyrobené desky

Obdržel jsem svou desku od LIONCIRCUITS a sdílím s vámi své soubory Gerber pro případ, že by někdo potřeboval desku vyrobit.

Krok 7: Sestavení a testování

Po sestavení desky s komponenty to vypadá takto.

Testování obvodu je jednoduché. Za normálních okolností, když v blízkosti PIN diody není plamen ohně, nezní piezo bzučák. Když je PIN diodou detekován plamen ohně, spustí piezo bzučák alarm. Jeho detekční dosah je kolem dvou metrů.