Sensori i zjarrit i bazuar në diodë PIN: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Këtu është një sensor zjarri i bazuar në diodë PIN që aktivizon një alarm kur zbulon zjarrin. Alarmet e zjarrit të bazuara në termistor kanë një pengesë; alarmi ndizet vetëm nëse zjarri ngroh termistorin në afërsi. Në këtë qark, një diodë e ndjeshme PIN përdoret si një sensor zjarri për një zbulim zjarri me rreze më të gjatë.

Ai zbulon dritën e dukshme dhe infra të kuqe (IR) në intervalin 430nm - 1100nm. Pra, drita e dukshme dhe IR nga zjarri mund të aktivizojnë me lehtësi sensorin për të shkaktuar alarmin. Ai gjithashtu zbulon shkëndija në instalimet elektrike dhe, nëse ato vazhdojnë, jep një alarm paralajmërues. Isshtë një pajisje ideale mbrojtëse për dyqanet, dollapët, dhomat e regjistrimit etj.

Hapi 1: Lista e Pjesëve

Gjysmëpërçuesit:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (numëruesi CD4060);

_ T1, T2 (BC547 npn transistor);

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

_ D1 (fotodioda BPW34 PIN)

Rezistentët (të gjithë 1/4 vat, carbon 5% karbon):

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

_ R2, R3 (1 kilogramë);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

Kondensatorët:

_ C1 (0, 22 μF disk qeramik)

Të ndryshme:

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

_ PZ1 (zile piezo)

Pra, dioda PIN BPW34 përdoret në qark si sensor drite dhe IR. BPW34 është një fotodiodë me 2 kunja me anodë (A) dhe katodë (K). Fundi i anodës lehtë mund të identifikohet nga sipërfaqja e sheshtë e pamjes së sipërme të fotodiodës. Një pikë e vogël lidhëse me të cilën është lidhur një tel i hollë është anoda dhe tjetra është terminali i katodës.

BPW34 është një fotodiodë e vogël PIN ose mini qelizë diellore me sipërfaqe të ndjeshme rrezatuese që gjeneron tension të qarkut të hapur 350mV DC kur ekspozohet ndaj dritës 900nm. Shtë i ndjeshëm ndaj dritës natyrore të diellit dhe gjithashtu ndaj dritës nga zjarri. Pra, është ideale për përdorim si një sensor drite. Fotodioda BPW34 mund të përdoret në paragjykime zero, si dhe në shtrembërime të kundërta. Rezistenca e tij zvogëlohet kur drita bie mbi të.

Hapi 2: Diagrami i Qarkut

Diagrami i qarkut të sensorit të zjarrit të bazuar në diodën PIN është treguar në Fig. 3. isshtë ndërtuar rreth baterisë 9V, dioda PIN BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), numëruesi CD4060 (IC2), transistorët BC547 (T1 dhe T2), një zile piezo (PZ1) dhe disa përbërës të tjerë.

Në qark, fotodioda PIN BPW34 është e lidhur me hyrjet përmbysëse dhe jo përmbysëse të op-amp IC1 në mënyrë të njëanshme të kundërt për të ushqyer rrymën e fotografisë në hyrjen e op-amp. CA3140 është një op-amp BiMOs 4.5MHz me hyrje MOSFET dhe dalje bipolare. Transistorët MOSFET (PMOS) të mbrojtur nga porta në qarkun e hyrjes sigurojnë një rezistencë shumë të lartë hyrëse, zakonisht rreth 1.5T ohm. IC kërkon rrymë hyrëse shumë të ulët, aq të ulët sa 10pA, për të ndryshuar statusin e daljes në të lartë ose të ulët. Në qark, IC1 përdoret si një përforcues transimpedance për të vepruar si një konvertues i rrymës në tension. IC1 përforcon dhe konverton rrymën e fotografisë të gjeneruar në diodën PIN në tensionin përkatës në daljen e tij. Hyrja jo-përmbysëse është e lidhur me tokën dhe anodën e fotodiodës, ndërsa hyrja përmbysëse merr rrymën e fotografisë nga dioda PIN.

Hapi 3: Funksionimi i qarkut

Rezistenca e reagimit me vlerë të madhe R1 vendos fitimin e amplifikatorit të transimpedancës pasi është në konfigurim përmbysës. Lidhja e hyrjes jo-përmbysëse në tokë siguron ngarkesë të ulët të rezistencës për fotodiodën, e cila mban tensionin e fotodiodës të ulët.

Fotodioda funksionon në modalitetin fotovoltaik pa paragjykime të jashtme. Reagimi i op-amp mban rrymën e fotodiodës të barabartë me rrymën e reagimit përmes R1. Pra, tensioni i kompensuar i hyrjes për shkak të fotodiodës është shumë i ulët në këtë mënyrë fotovoltaike të vetëanshme. Kjo lejon një fitim të madh pa ndonjë tension të kompensuar me dalje të madhe. Ky konfigurim është zgjedhur për të marrë përfitime të mëdha në kushte me dritë të ulët. Normalisht, në gjendje të ndriçimit të ambientit, fotokurrenti nga dioda PIN është shumë i ulët; mban prodhimin e IC1 të ulët. Kur dioda PIN zbulon dritën e dukshme ose IR nga zjarri, rryma e saj e fotografisë rritet dhe përforcuesi i transimpedancës IC1 e shndërron këtë rrymë në tensionin përkatës të daljes. Dalja e lartë nga IC1 aktivizon tranzistorin T1 dhe LED1 shkëlqen. Kjo tregon se qarku ka zbuluar zjarr. Kur T1 përçohet, merr kunjin 12 të IC2 në potencialin tokësor dhe CD4060 fillon të lëkundet.

IC2 është një numërues binar me dhjetë dalje që kthehen lart një nga një kur lëkundet për shkak të C1 dhe R6. Lëkundja e IC2 tregohet nga ndezja e LED2. Kur dalja Q6 (kunja 4) e IC2 kthehet e lartë pas 15 sekondash, T2 përçon dhe aktivizon zilen piezo PZ1, dhe LED3 gjithashtu shkëlqen. Alarmi përsëritet përsëri pas 15 sekondash nëse zjarri vazhdon. Ju gjithashtu mund të ndizni një alarm AC që prodhon një tingull të fortë duke zëvendësuar PZ1 me një qark stafetë (nuk tregohet këtu). Alarmi AC aktivizohet përmes kontakteve të stafetës së përdorur për këtë qëllim.

Hapi 4: Ndërtimi dhe Testimi

Një PCB e njëanshme për sensorin e zjarrit të bazuar në diodën PIN është treguar në Fig. 4 dhe paraqitja e përbërësit të tij në Fig. 5. Mbyllni PCB -në në një kuti të vogël në mënyrë të tillë që të lidhni lehtë diodën PIN BPW34 në anën e pasme të kutia. Instaloni diodën PIN në një vend të përshtatshëm dhe mbulojeni atë në mënyrë që drita/rrezet e diellit normale të mos bien mbi të.

Testimi i qarkut është i thjeshtë. Normalisht, kur nuk ka flakë zjarri pranë diodës PIN, zileja piezo nuk tingëllon. Kur një flakë zjarri ndihet nga dioda PIN, zileja piezo jep një alarm. Gama e zbulimit të tij është rreth dy metra. Gjithashtu mund të zbulojë shkëndija në instalimet elektrike për shkak të qarkut të shkurtër.