PIN -diodni požarni senzor: 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Tukaj je požarni senzor na osnovi diod PIN, ki aktivira alarm, ko zazna požar. Požarni alarmi na osnovi termistorjev imajo pomanjkljivost; alarm se vklopi le, če ogenj segreje termistor v neposredni bližini. V tem vezju se občutljiva dioda PIN uporablja kot požarni senzor za odkrivanje požara na daljše razdalje.

Zaznava vidno svetlobo in infrardečo svetlobo (IR) v območju 430nm - 1100nm. Tako lahko vidna svetloba in IR od ognja enostavno aktivirata senzor, da sproži alarm. Prav tako zazna iskrice v omrežnem ožičenju in, če se ti pojavijo, sproži opozorilni alarm. To je idealna zaščitna naprava za razstavne prostore, omarice, snemalne sobe itd.

Korak: Seznam delov

Polprevodniki:

_ IC1 (op-amp CA3140);

_ IC2 (števec CD4060);

_ T1, T2 (BC547 npn tranzistor);

_ LED1, LED2, LED3, (5 mm LED);

_ D1 (BPW34 PIN fotodioda)

Upori (vsi 1/4 vati, ± 5% ogljika):

_ R1, R5, R6 (1 mega-ohm);

_ R2, R3 (1 kilo ohm);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

Kondenzatorji:

_ C1 (0, 22 μF keramični disk)

Razno:

_ BATT.1 (9, 0V baterija);

_ PZ1 (piezo zvočni signal)

PIN dioda BPW34 se torej uporablja v vezju kot svetlobni in IR senzor. BPW34 je 2-polna fotodioda z anodo (A) in katodo (K). Anodni konec je mogoče zlahka prepoznati po ravni površini fotodiode od zgoraj. Majhna točka spajkanja, na katero je priključena tanka žica, je anoda, druga pa katodni priključek.

BPW34 je majhna fotodioda PIN ali mini sončna celica s PIN-om z občutljivo površino, ki pri izpostavljenosti 900 nm svetlobi ustvari napetost odprtega toka 350 mV DC. Občutljiv je na naravno sončno svetlobo in tudi na svetlobo ognja. Zato je idealen za uporabo kot svetlobni senzor. Fotodiodo BPW34 lahko uporabljate v ničelnih in povratnih stanjih. Njegov upor se zmanjša, ko nanj pade svetloba.

2. korak: Shema vezja

Shema vezja požarnega senzorja na osnovi diod PIN je prikazana na sliki 3. Zgrajena je iz 9V baterije, PIN diode BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), števca CD4060 (IC2), tranzistorjev BC547 (T1 in T2), piezo zvočni signal (PZ1) in nekaj drugih komponent.

V vezju je PIN fotodioda BPW34 priključena na invertirajoče in neinvertirajoče vhode op-amp IC1 v obratno pristranskem načinu za napajanje fototoka na vhod op-amp. CA3140 je 4,5 MHz BiMO op-amp z MOSFET vhodi in bipolarnim izhodom. Tranzistorji MOSFET (PMOS), zaščiteni z vrati, v vhodnem vezju zagotavljajo zelo visoko vhodno impedanco, običajno okoli 1,5 T ohmov. IC potrebuje zelo nizek vhodni tok, tako nizek kot 10pA, da spremeni stanje izhoda na visoko ali nizko. V vezju se IC1 uporablja kot transimpedančni ojačevalnik, ki deluje kot pretvornik toka v napetost. IC1 ojača in pretvori foto tok, ki nastane v diodi PIN, v ustrezno napetost na svojem izhodu. Neinvertirni vhod je priključen na ozemljitev in anodo fotodiode, medtem ko invertirni vhod dobi foto tok iz diode PIN.

3. korak: Delovanje vezja

Odporni povratni upor R1 velike vrednosti nastavi ojačanje transimpedančnega ojačevalnika, saj je v obratni konfiguraciji. Priključitev neinvertirajočega vhoda na tla zagotavlja nizko impedančno obremenitev fotodiode, kar ohranja nizko napetost fotodiode.

Fotodioda deluje v fotovoltaičnem načinu brez zunanje pristranskosti. Povratna informacija op-ojačevalnika ohranja tok fotodiode enak povratnemu toku skozi R1. Torej je vhodna odmična napetost zaradi fotodiode zelo nizka v tem avtonomnem fotonapetostnem načinu. To omogoča velik dobiček brez izhodne napetosti velikih izhodov. Ta konfiguracija je izbrana za doseganje velikega dobička pri šibki svetlobi. Običajno je v svetlobnem okolju fototok iz diode PIN zelo nizek; ohranja nizko izhodnost IC1. Ko dioda PIN zazna vidno svetlobo ali IR iz ognja, se njen fototok poveča in transimpedančni ojačevalnik IC1 pretvori ta tok v ustrezno izhodno napetost. Visoka moč IC1 aktivira tranzistor T1 in LED1 sveti. To kaže, da je vezje zaznalo požar. Ko T1 izvede prevod, ponastavi pin 12 IC2 na ozemljitveni potencial in CD4060 začne nihati.

IC2 je binarni števec z desetimi izhodi, ki se vrtijo eden za drugim, ko niha zaradi C1 in R6. Nihanje IC2 je označeno z utripanjem LED2. Ko izhod Q6 (pin 4) IC2 po 15 sekundah postane visok, T2 izvede in aktivira piezo -brenčalo PZ1, LED3 pa tudi zasveti. Če se požar nadaljuje, se alarm po 15 sekundah znova ponovi. Alarm za izmenični tok, ki oddaja glasen zvok, lahko vklopite tudi tako, da PZ1 zamenjate z relejnim vezjem (tukaj ni prikazano). Alarm za izmenični tok se aktivira prek kontaktov releja, ki se uporablja v ta namen.

4. korak: Gradnja in testiranje

Enostransko tiskano vezje za požarni senzor s PIN -diodami je prikazano na sliki 4, njegova postavitev komponent pa na sliki 5. Osebno vezje zaprite v majhno škatlo tako, da lahko enostavno priključite PIN -diodo PIN BPW34 na zadnji strani škatla. Diodo PIN namestite na primerno mesto in jo pokrijte tako, da nanjo ne pade običajna svetloba/sončna svetloba.

Testiranje vezja je preprosto. Običajno, če v bližini diode PIN ni ognja, piezo -zvočni signal ne zveni. Ko dioda PIN zazna ognjeni plamen, se piezo zvočni signal oglasi. Njegov domet zaznavanja je približno dva metra. Prav tako lahko zazna iskre v omrežnem ožičenju zaradi kratkega stika.