ПИН диоден сензор за пожар: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Ето пожарен сензор, базиран на PIN диод, който активира аларма, когато открие пожар. Пожароизвестителите, базирани на термистори, имат недостатък; алармата се включва само ако огънят загрява термистора в непосредствена близост. В тази схема чувствителен PIN диод се използва като сензор за пожар за откриване на пожар на по-дълги разстояния.

Той открива видима светлина и инфрачервена (IR) в диапазона 430nm - 1100nm. Така че видимата светлина и IR от огъня могат лесно да активират сензора, за да задействат алармата. Той също така открива искри в мрежовото окабеляване и, ако те продължат, дава предупредителна аларма. Това е идеално защитно устройство за шоуруми, шкафчета, записи и т.н.

Стъпка 1: Списък на частите

Полупроводници:

_ IC1 (CA3140 оп-усилвател);

_ IC2 (брояч CD4060);

_ T1, T2 (BC547 npn транзистор);

_ LED1, LED2, LED3, (5 мм Led);

_ D1 (BPW34 PIN фотодиод)

Резистори (всички 1/4 вата, ± 5% въглерод):

_ R1, R5, R6 (1 мегаом);

_ R2, R3 (1 кило-ом);

_ R4, R7, R8 (100 ома)

Кондензатори:

_ C1 (0, 22 μF керамичен диск)

Разни:

_ BATT.1 (9, 0V батерия);

_ PZ1 (пиезо зумер)

И така, PIN диод BPW34 се използва във веригата като светлинен и инфрачервен сензор. BPW34 е 2-пинов фотодиод с анод (А) и катод (К). Анодният край може лесно да бъде идентифициран от плоската повърхност на фотодиода с изглед отгоре. Малка спойка, към която е свързан тънък проводник, е анодът, а другата е катодната клема.

BPW34 е малка фотодиодна PIN или мини слънчева клетка с чувствителна към излъчване повърхност, която генерира 350mV DC напрежение в отворена верига, когато е изложена на 900nm светлина. Той е чувствителен към естествена слънчева светлина, а също и към светлина от огън. Така че той е идеален за използване като светлинен сензор. Фотодиодът BPW34 може да се използва в състояния с нулево отклонение, както и в състояние на обратно отклонение. Съпротивлението му намалява, когато върху него падне светлина.

Стъпка 2: Електрическа схема

Електрическа схема на пожароизвестител на базата на PIN диод е показана на фиг. 3. Той е изграден около 9V батерия, PIN диод BPW34 (D1), оп-усилвател CA3140 (IC1), брояч CD4060 (IC2), транзистори BC547 (T1 и T2), пиезо зумер (PZ1) и няколко други компонента.

Във веригата PIN фотодиод BPW34 е свързан към инвертиращите и неинвертиращите входове на оп-усилвател IC1 в режим на обратно отклонение за подаване на фототок към входа на оп-усилвателя. CA3140 е 4.5 MHz BiMO операционен усилвател с MOSFET входове и биполярен изход. Защитените MOSFET (PMOS) транзистори във входната верига осигуряват много висок входен импеданс, обикновено около 1.5T ома. IC изисква много нисък входен ток, до 10pA, за да промени състоянието на изхода на високо или ниско. Във веригата IC1 се използва като трансимпедансен усилвател, който действа като преобразувател на ток към напрежение. IC1 усилва и преобразува фототока, генериран в PIN диода, в съответното напрежение на неговия изход. Неинвертиращият вход е свързан към земята и анода на фотодиода, докато инвертиращият вход получава фототок от PIN диода.

Стъпка 3: Работа на веригата

Резисторът за обратна връзка с голяма стойност R1 задава усилването на трансимпедансния усилвател, тъй като е в инвертираща конфигурация. Свързването на неинвертиращ вход към земята осигурява ниско импедансно натоварване на фотодиода, което поддържа напрежението на фотодиода ниско.

Фотодиодът работи във фотоволтаичен режим без външно отклонение. Обратната връзка на оп-усилвателя поддържа тока на фотодиода равен на тока на обратна връзка през R1. Така че входното изместено напрежение, дължащо се на фотодиода, е много ниско в този самостоятелен фотоволтаичен режим. Това позволява голяма печалба без напрежение за компенсиране на голям изход. Тази конфигурация е избрана за получаване на голяма печалба при условия на слаба светлина. Обикновено при околна светлина фототокът от PIN диода е много нисък; той поддържа ниската продукция на IC1. Когато PIN диодът открие видима светлина или IR от пожар, фототокът му се увеличава и трансимпедансният усилвател IC1 преобразува този ток в съответното изходно напрежение. Високият изход от IC1 активира транзистора T1 и LED1 свети. Това показва, че веригата е открила пожар. Когато Т1 провежда, той отнема нулиране на щифт 12 на IC2 към потенциала на земята и CD4060 започва да се колебае.

IC2 е двоичен брояч с десет изхода, които се въртят високо един по един, когато се колебаят поради C1 и R6. Трептенето на IC2 се обозначава с мигането на LED2. Когато изход Q6 (щифт 4) на IC2 се повиши високо след 15 секунди, Т2 провежда и активира пиезо зумер PZ1, а LED3 също свети. Алармата се повтаря отново след 15 секунди, ако пожарът продължава. Можете също да включите аларма за променлив ток, която произвежда силен звук, като замените PZ1 с релейна схема (не е показана тук). Алармата за променлив ток се активира чрез контакти на релето, използвано за тази цел.

Стъпка 4: Изграждане и тестване

Едностранна печатна платка за пожароизвестител на базата на PIN диод е показана на фиг. 4, а нейното компонентно оформление на фиг. 5. Затворете печатната платка в малка кутия по такъв начин, че да можете лесно да свържете PIN диод BPW34 от задната страна на кутията. Инсталирайте PIN диода на подходящо място и го покрийте така, че нормалната светлина/слънчева светлина да не пада върху него.

Тестването на веригата е просто. Обикновено, когато няма пламък в близост до PIN диода, пиезо зумерът не прозвучава. Когато пламъкът за пожар е засечен от PIN диода, пиезо зумерът издава аларма. Обхватът му на откриване е около два метра. Той също така може да открие искри в мрежовото окабеляване поради късо съединение.