سنسور آتش پایه دیود PIN: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

در اینجا یک سنسور آتش مبتنی بر دیود PIN وجود دارد که هنگام تشخیص آتش زنگ هشدار را فعال می کند. هشدارهای آتش سوزی بر اساس ترمیستور دارای اشکال است. زنگ هشدار فقط در صورتی روشن می شود که آتش ترمیستور را در مجاورت خود گرم کند. در این مدار ، از یک دیود PIN حساس به عنوان سنسور آتش برای تشخیص حریق بیشتر استفاده می شود.

نور مرئی و مادون قرمز (IR) را در محدوده 430 نانومتر - 1100 نانومتر تشخیص می دهد. بنابراین نور مرئی و IR ناشی از آتش می تواند به راحتی سنسور را فعال کند تا زنگ هشدار را فعال کند. همچنین جرقه هایی را در سیم کشی شبکه تشخیص می دهد و در صورت تداوم ، زنگ هشدار می دهد. این یک دستگاه محافظ ایده آل برای نمایشگاه ها ، قفسه ها ، اتاق های ضبط و غیره است.

مرحله 1: لیست قطعات

نیمه رساناها:

_ IC1 (CA3140 op-amp) ؛

_ IC2 (شمارنده CD4060) ؛

_ T1 ، T2 (ترانزیستور BC547 npn) ؛

_ LED1 ، LED2 ، LED3 ، (LED 5 میلی متر) ؛

_ D1 (فوتودیود BPW34 PIN)

مقاومت (همه 1/4 وات ، ± 5 carbon کربن):

_ R1 ، R5 ، R6 (1 مگا اهم) ؛

_ R2 ، R3 (1 کیلو اهم) ؛

_ R4 ، R7 ، R8 (100 اهم)

خازن ها:

_ C1 (0 ، دیسک سرامیکی 22 μF)

متفرقه:

_ BATT.1 (باتری 9 ، 0 ولت) ؛

_ PZ1 (پیزو زنگ)

بنابراین ، دیود PIN BPW34 در مدار به عنوان سنسور نور و IR استفاده می شود. BPW34 یک فوتودیود دو پین با آند (A) و کاتد (K) است. انتهای آند را می توان به راحتی از سطح صاف دیود نوری با دید بالا مشخص کرد. یک نقطه لحیم کاری کوچک که سیم نازکی به آن متصل شده است آند و نقطه دیگر ترمینال کاتد است.

BPW34 یک پد کوچک فوتودیود یا سلول خورشیدی کوچک با سطح حساس به تشعشع است که هنگام قرار گرفتن در معرض نور 900 نانومتر ولتاژ مدار باز 350mV را ایجاد می کند. به نور طبیعی خورشید و همچنین به نور ناشی از آتش حساس است. بنابراین برای استفاده به عنوان سنسور نور ایده آل است. فوتودیود BPW34 را می توان در حالت بایاس صفر و همچنین حالت بایاس معکوس استفاده کرد. هنگامی که نور روی آن می افتد مقاومت آن کاهش می یابد.

مرحله 2: نمودار مدار

نمودار مدار سنسور آتش سوزی مبتنی بر دیود PIN در شکل 3 نشان داده شده است. این باتری 9 ولت ، دیود PIN BPW34 (D1) ، op-amp CA3140 (IC1) ، شمارنده CD4060 (IC2) ، ترانزیستورهای BC547 (T1 و T2) ساخته شده است.) ، زنگ پیزو (PZ1) و چند جزء دیگر.

در مدار ، PIN فوتودیود BPW34 به ورودی های معکوس و غیر معکوس op-amp IC1 در حالت جانبداری معکوس متصل می شود تا جریان عکس را در ورودی op-amp تقویت کند. CA3140 یک آمپر BiMOs 4.5 مگاهرتزی با ورودی MOSFET و خروجی دو قطبی است. ترانزیستورهای MOSFET (PMOS) محافظت شده با دروازه در مدار ورودی امپدانس ورودی بسیار بالایی را ارائه می دهند ، معمولاً حدود 1.5T اهم. برای تغییر وضعیت خروجی به بالا یا پایین ، IC نیاز به جریان ورودی بسیار کم ، تا 10pA دارد. در مدار ، IC1 به عنوان تقویت کننده ترانس امپدانس استفاده می شود تا به عنوان مبدل جریان به ولتاژ عمل کند. IC1 جریان عکس ایجاد شده در دیود PIN را تقویت کرده و به ولتاژ مربوطه در خروجی آن تبدیل می کند. ورودی غیر معکوس به زمین و آند فوتودیود متصل می شود ، در حالی که ورودی معکوس از دیود PIN جریان عکس می گیرد.

مرحله 3: عملکرد مدار

مقاومت بازخورد با ارزش زیاد R1 افزایش تقویت کننده ترامپپدانس را تنظیم می کند زیرا در تنظیمات معکوس قرار دارد. اتصال ورودی غیر وارونه به زمین ، بار امپدانس پایینی را برای دیود نوری فراهم می کند ، که ولتاژ دیود نوری را پایین نگه می دارد.

فوتودیود در حالت فتوولتائیک بدون تعصب خارجی عمل می کند. بازخورد op-amp جریان دیود نوری را برابر جریان بازخورد از طریق R1 نگه می دارد. بنابراین ولتاژ جابجایی ورودی ناشی از فوتودیود در این حالت فتوولتائیک خود سوگیری بسیار کم است. این اجازه می دهد تا بدون ولتاژ جبران خروجی زیاد ، افزایش زیادی ایجاد شود. این پیکربندی برای دستیابی به سود زیاد در شرایط کم نور انتخاب شده است. به طور معمول ، در شرایط نور محیطی ، جریان نوری از دیود PIN بسیار کم است. خروجی IC1 را پایین نگه می دارد. هنگامی که دیود PIN نور مرئی یا IR ناشی از آتش را تشخیص می دهد ، جریان عکس آن افزایش می یابد و تقویت کننده ترانس امپدانس IC1 این جریان را به ولتاژ خروجی مربوطه تبدیل می کند. خروجی بالا از IC1 ترانزیستور T1 را فعال می کند و LED1 می درخشد. این نشان می دهد که مدار آتش را تشخیص داده است. وقتی T1 هدایت می شود ، پین 12 IC2 را به پتانسیل زمین بازنشانی می کند و CD4060 شروع به نوسان می کند.

IC2 یک شمارنده دوتایی با ده خروجی است که هنگام نوسان به دلیل C1 و R6 یک به یک بالا می آید. نوسان IC2 با چشمک زدن LED2 نشان داده می شود. هنگامی که خروجی Q6 (پین 4) IC2 پس از 15 ثانیه بالا می رود ، T2 پیزو زنگ PZ1 را هدایت و فعال می کند و LED3 نیز می درخشد. در صورت تداوم آتش زنگ هشدار بعد از 15 ثانیه دوباره تکرار می شود. همچنین می توانید با جایگزینی PZ1 با مدار رله (که در اینجا نشان داده نشده است) زنگ هشدار AC را که صدایی بلند تولید می کند ، روشن کنید. دزدگیر AC از طریق مخاطبین رله مورد استفاده برای این منظور فعال می شود.

مرحله 4: ساخت و آزمایش

PCB یک طرفه برای سنسور آتش سوزی مبتنی بر دیود PIN در شکل 4 و طرح اجزای آن در شکل 5 نشان داده شده است. PCB را در یک جعبه کوچک قرار دهید به گونه ای که بتوانید دیود PIN BPW34 را به راحتی در قسمت عقب متصل کنید. جعبه. دیود PIN را در مکان مناسب نصب کرده و آن را طوری بپوشانید که نور معمولی/نور خورشید به آن نرسد.

آزمایش مدار ساده است. به طور معمول ، هنگامی که شعله آتش در نزدیکی دیود PIN وجود ندارد ، زنگ پیزو به صدا در نمی آید. هنگامی که شعله آتش توسط دیود PIN حس می شود ، پیزو زنگ خطر را به صدا در می آورد. محدوده تشخیص آن در حدود دو متر است. همچنین می تواند جرقه هایی را در سیم کشی شبکه به دلیل اتصال کوتاه تشخیص دهد.