Uguns sensors uz diodes bāzes: 4 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Šeit ir uz PIN diodēm balstīts ugunsdrošības sensors, kas aktivizē trauksmi, konstatējot ugunsgrēku. Ugunsgrēka signalizācijām, kuru pamatā ir termistors, ir trūkums; signalizācija ieslēdzas tikai tad, ja uguns silda termistoru tuvumā. Šajā shēmā jutīga PIN diode tiek izmantota kā uguns sensors, lai atklātu ugunsgrēku lielākā diapazonā.

Tas nosaka redzamo gaismu un infrasarkano staru (IR) diapazonā no 430 nm līdz 1100 nm. Tātad redzamā gaisma un IR no uguns var viegli aktivizēt sensoru, lai iedarbinātu trauksmi. Tas arī konstatē dzirksteles elektrotīkla vados, un, ja tās saglabājas, tas brīdina. Tas ir ideāli piemērots aizsarglīdzekļiem izstāžu zālēm, skapīšiem, ierakstu telpām utt.

1. darbība: detaļu saraksts

Pusvadītāji:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 skaitītājs);

_ T1, T2 (BC547 npn tranzistors);

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

_ D1 (BPW34 PIN fotodiode)

Rezistori (visi 1/4 vati, ± 5% oglekļa):

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

_ R2, R3 (1 kilo-omi);

_ R4, R7, R8 (100 omi)

Kondensatori:

_ C1 (0, 22 μF keramikas disks)

Dažādi:

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

_ PZ1 (pjezo skaņas signāls)

Tātad, PIN diode BPW34 tiek izmantota ķēdē kā gaismas un IR sensors. BPW34 ir 2 kontaktu fotodiods ar anodu (A) un katodu (K). Anoda galu var viegli noteikt no fotodiodes plakanās virsmas no augšas. Neliels lodēšanas punkts, kuram ir pievienots plāns vads, ir anods, bet otrs - katoda spaile.

BPW34 ir niecīga PIN fotodiode vai mini saules baterija ar starojošu jutīgu virsmu, kas 900 nm gaismas iedarbībā rada 350 mV līdzstrāvas atvērtās ķēdes spriegumu. Tas ir jutīgs pret dabisko saules gaismu un arī pret uguni. Tāpēc tas ir ideāli piemērots izmantošanai kā gaismas sensors. BPD34 fotodiodi var izmantot nulles novirzes, kā arī reversās novirzes stāvoklī. Tā pretestība samazinās, kad uz tā nokrīt gaisma.

2. darbība: shēmas shēma

Ugunsdrošības sensora, kura pamatā ir PIN diodes, shēmas shēma ir parādīta 3. attēlā. Tā ir veidota ap 9 V akumulatoru, PIN diode BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), skaitītājs CD4060 (IC2), tranzistori BC547 (T1 un T2), pjezo skaņas signālu (PZ1) un dažas citas sastāvdaļas.

Ķēdē PIN fotodiods BPW34 ir pievienots op-amp IC1 invertējošajai un neinvertējošajai ieejai reversā aizspriedumainā režīmā, lai ievadītu foto strāvu op-amp ieejā. CA3140 ir 4,5 MHz BiMO op-amp ar MOSFET ieejām un bipolāru izeju. Ar vārtiem aizsargāti MOSFET (PMOS) tranzistori ievades ķēdē nodrošina ļoti augstu ieejas pretestību, parasti aptuveni 1,5 T omi. Lai mainītu izejas statusu uz augstu vai zemu, IC ir nepieciešama ļoti zema ieejas strāva, pat 10pA. Ķēdē IC1 tiek izmantots kā transimpedances pastiprinātājs, kas darbojas kā strāvas un sprieguma pārveidotājs. IC1 pastiprina un pārveido PIN diodē ģenerēto foto strāvu atbilstošajā spriegumā tās izejā. Neinvertējošā ieeja ir savienota ar fotodiodes zemi un anodu, savukārt apgrieztā ieeja saņem foto strāvu no PIN diodes.

3. darbība: ķēdes darbība

Lielvērtības atgriezeniskās saites rezistors R1 nosaka transimpedances pastiprinātāja pastiprinājumu, jo tas ir apgrieztā konfigurācijā. Neinvertējošas ieejas pievienošana zemei nodrošina zemu pretestības slodzi fotodiodei, kas uztur zemu fotodiodes spriegumu.

Fotodiods darbojas fotoelementu režīmā bez ārējas novirzes. Op-amp atgriezeniskā saite saglabā fotodiodes strāvu vienādu ar atgriezenisko saiti caur R1. Tātad ieejas nobīdes spriegums fotodiodes dēļ ir ļoti zems šajā pašnovērtētajā fotoelementu režīmā. Tas ļauj iegūt lielu peļņu bez liela izejas nobīdes sprieguma. Šī konfigurācija ir izvēlēta, lai iegūtu lielu pastiprinājumu vājā apgaismojumā. Parasti apkārtējā apgaismojumā PIN strāvas fotostrāva ir ļoti zema; tas saglabā zemu IC1 izvadi. Kad PIN diode atklāj redzamu gaismu vai IR no uguns, tā foto strāva palielinās, un transimpedances pastiprinātājs IC1 pārveido šo strāvu par atbilstošo izejas spriegumu. Augsta IC1 jauda aktivizē tranzistora T1 un LED1 spīdēšanu. Tas norāda, ka ķēde ir atklājusi ugunsgrēku. Kad T1 vada, IC2 atiestata 12. tapu uz zemes potenciālu, un CD4060 sāk svārstīties.

IC2 ir binārs skaitītājs ar desmit izvadiem, kas pa vienam kļūst augsti, kad tas svārstās C1 un R6 dēļ. IC2 svārstības norāda ar LED2 mirgošanu. Kad IC2 izeja Q6 (4. tapa) pēc 15 sekundēm kļūst augsta, T2 vada un aktivizē pjezo skaņas signālu PZ1, un arī LED3 spīd. Modinātājs atkārtojas pēc 15 sekundēm, ja uguns turpinās. Varat arī ieslēgt maiņstrāvas trauksmi, kas rada skaļu skaņu, aizstājot PZ1 ar releja shēmu (šeit nav parādīta). Maiņstrāvas trauksme tiek aktivizēta, izmantojot šim nolūkam izmantotā releja kontaktus.

4. solis: uzbūve un pārbaude

Vienas puses PCB ugunsdrošības sensoram, kura pamatā ir PIN diodes, ir parādīts 4. attēlā, un tā sastāvdaļu izkārtojums ir parādīts 5. attēlā. Iekļaujiet PCB nelielā kastītē tā, lai varētu ērti savienot PIN diodi BPW34 ierīces aizmugurē. kaste. Uzstādiet PIN diodi piemērotā vietā un aizveriet to tā, lai uz tā nenokristu normāla gaisma/saules gaisma.

Ķēdes pārbaude ir vienkārša. Parasti, ja PIN diodes tuvumā nav uguns liesmas, pjezo skaņas signāls neskan. Ja PIN diode uztver uguns liesmu, pjezo skaņas signāls atskan trauksmes signāls. Tās noteikšanas diapazons ir aptuveni divi metri. Tas var arī atklāt dzirksteles tīkla vados īssavienojuma dēļ.