POŽIAROVÝ SENZOR: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Ahojte všetci!

Požiarny senzor je snímač určený na zisťovanie prítomnosti plameňa alebo ohňa a reagovanie na ne. Tu ide o požiarny senzor na báze diódy PIN, ktorý sa aktivuje, keď detekuje požiar. Termistorové požiarne hlásiče majú nevýhodu; alarm sa zapne iba vtedy, ak oheň ohreje termistor v tesnej blízkosti.

Krok 1: Vyžaduje sa hardvér

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

Krok 2: Schéma zapojenia

Schéma zapojenia požiarneho senzora na báze diódy PIN je zobrazená vyššie na obrázku. Je postavený na 9V batérii, PIN dióde BPW34, operačnom zosilňovači CA3140 (IC1), počítadle CD4060 (IC2), tranzistoroch BC547, piezoelektrickom bzučiaku a niekoľkých ďalších komponentoch.

V obvode je PIN fotodióda BPW34 pripojená k invertujúcim a neinvertujúcim vstupom operačného zosilňovača IC1 v reverznom predpätom režime na napájanie fotoprúdu do vstupu operačného zosilňovača. CA3140 je 4,5 MHz BiMO operačný zosilňovač so vstupmi MOSFET a bipolárnym výstupom.

Tranzistory MOSFET (PMOS) chránené bránou vo vstupnom obvode poskytujú veľmi vysokú vstupnú impedanciu, typicky okolo 1,5 T ohmov. Na zmenu stavu výstupu na vysoký alebo nízky vyžaduje integrovaný obvod veľmi nízky vstupný prúd až 10 pA.

V obvode sa IC1 používa ako transimpedančný zosilňovač, ktorý slúži ako prevodník prúdu na napätie. IC1 zosilňuje a prevádza fotoprúd generovaný v PIN dióde na zodpovedajúce napätie na jeho výstupe. Neinvertujúci vstup je pripojený k zemi a anóde fotodiódy, zatiaľ čo invertujúci vstup získava fotoprúd z PIN diódy.

Krok 3: Obvodová prevádzka

Veľkohodnotný odpor so spätnou väzbou R1 nastavuje zosilnenie transimpedančného zosilňovača, pretože je v invertnej konfigurácii. Pripojenie neinvertujúceho vstupu k zemi poskytuje fotodióde nízke impedančné zaťaženie, ktoré udržuje nízke napätie fotodiódy.

Fotodióda funguje vo fotovoltaickom režime bez vonkajšieho zaujatosti. Spätná väzba operačného zosilňovača udržiava prúd fotodiódy rovnaký ako prúd spätnej väzby cez R1. Vstupné ofsetové napätie spôsobené fotodiódou je teda v tomto samosvornom fotovoltaickom režime veľmi nízke. To umožňuje veľký zisk bez akéhokoľvek ofsetového napätia s veľkým výstupom. Táto konfigurácia je zvolená tak, aby dosahovala vysokého zisku pri slabom osvetlení.

Za normálnych svetelných podmienok je fotoprúd z diódy PIN veľmi nízky; udržuje výstup IC1 nízky. Keď PIN dióda detekuje viditeľné svetlo alebo IR požiar, jeho fotoprúd sa zvýši a zosilňovač transimpedancie IC1 prevedie tento prúd na zodpovedajúce výstupné napätie. Vysoký výkon z IC1 aktivuje tranzistor T1 a LED1 svieti. To znamená, že obvod zistil požiar. Keď T1 vedie, privedie resetovací kolík 12 IC2 na uzemňovací potenciál a CD4060 začne oscilovať.

IC2 je binárne počítadlo s desiatimi výstupmi, ktoré sa pri oscilácii v dôsledku C1 a R6 jeden po druhom zvyšujú. Oscilácia IC2 je indikovaná blikaním LED2. Keď sa výstup Q6 (kolík 4) IC2 po 15 sekundách zvýši na vysokú hodnotu, T2 vedie a aktivuje piezový bzučiak PZ1 a LED3 tiež svieti. Ak požiar pretrváva, alarm sa zopakuje po 15 sekundách.

Môžete tiež zapnúť alarm AC, ktorý vydáva hlasný zvuk, nahradením PZ1 reléovým obvodom (tu nie je zobrazený). Alarm AC sa aktivuje prostredníctvom kontaktov relé použitého na tento účel.

Krok 4: Schematický návrh a návrh rozloženia

DPS pre požiarny senzor na báze PIN je navrhnutá pomocou EAGLE. Schéma a rozloženie dosky sú uvedené vyššie na obrázku.

Krok 5: Odoslanie súborov Gerber výrobcovi

Po exportovaní mojich GERBER súborov z EAGLE ich vkladám na LIONCIRCUITS, aby bola moja doska vyrobená. Moje PCB zvyčajne objednávam iba z nich. Poskytujú lacné prototypovanie iba do 6 dní.

Krok 6: Vyrobené dosky

Dostal som svoju dosku od LIONCIRCUITS a zdieľam s vami svoje súbory Gerber pre prípad, že by niekto potreboval výrobu dosky.

Krok 7: Zostavenie a testovanie

Po zostavení dosky s komponentmi to vyzerá takto.

Testovanie obvodu je jednoduché. Normálne, keď v blízkosti diódy PIN nie je plameň, piezový bzučiak nezaznie. Keď je PIN dióda rozpoznaný plameňom ohňa, spustí piezo bzučiak alarm. Jeho detekčný dosah je okolo dvoch metrov.