ПОЖАРЕН СЕНЗОР: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Здравейте всички!

Пожарният сензор е сензор, предназначен да открива и реагира на наличието на пламък или пожар. Тук това е пожарен сензор, базиран на PIN диод, който се активира, когато открие пожар. Пожароизвестителите, базирани на термистори, имат недостатък; алармата се включва само ако огънят загрява термистора в непосредствена близост.

Стъпка 1: Изисква се хардуер

• CA3140 OP -AMP - 1
• БРОЙНИК CD4060 - 1
• BC547 NPN ТРАНЗИСТОР - 2
• BPW34 PIN фотодиод
• LED 5 мм - 3
• PIEZO BUZZER-1
• 9V АКУМУЛАТОР-1
• 0.22uf керамичен дисков кондензатор-1
• 1M ом резистор- 3
• Резистор 1k ohm - 2
• 100 -омов резистор - 3

Стъпка 2: Електрическа схема

Схемата на пожароизвестител, базирана на PIN диод, е показана по -горе на изображението. Той е изграден около 9V батерия, PIN диод BPW34, оп-усилвател CA3140 (IC1), брояч CD4060 (IC2), транзистори BC547, пиезо зумер 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.

MOSFET (PMOS) транзисторите, защитени от порта, 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, неговият фототок 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: Схематичен дизайн и оформление

Печатна платка за пожарен сензор на базата на PIN е проектирана с помощта на EAGLE. Схемата и оформлението на дъската са показани по-горе на изображението.

Стъпка 5: Изпращане на Gerber файлове до производителя

След експортирането на моите GERBER файлове от EAGLE ги качвам в LIONCIRCUITS, за да произведа дъската си. Обикновено си поръчвам печатни платки само от тях. Те осигуряват евтини прототипи само в рамките на 6 дни.

Стъпка 6: Изработени дъски

Получих моята дъска от LIONCIRCUITS и споделям файловете си Gerber с вас, в случай че някой се нуждае от производството на дъската.

Стъпка 7: Сглобяване и тестване

След сглобяването на дъската ми с компоненти изглежда така.

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.