PIN diodinis gaisro jutiklis: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Čia yra PIN diodų pagrindu veikiantis gaisro jutiklis, kuris suaktyvina aliarmą aptikus gaisrą. Priešgaisrinės signalizacijos su termistoriais turi trūkumų; aliarmas įsijungia tik tuo atveju, jei ugnis šildo arti esantį termistorių. Šioje grandinėje jautrus PIN diodas naudojamas kaip gaisro jutiklis, skirtas aptikti ilgesnį nuotolį.

Jis aptinka matomą šviesą ir infraraudonųjų spindulių (IR) diapazoną nuo 430 nm iki 1100 nm. Taigi matoma šviesa ir IR nuo gaisro gali lengvai suaktyvinti jutiklį, kad suveiktų pavojaus signalas. Jis taip pat aptinka kibirkštis tinklo laiduose ir, jei jie išlieka, įspėja aliarmą. Tai idealus apsaugos prietaisas salonams, spintelėms, įrašų salėms ir pan.

1 žingsnis: dalių sąrašas

Puslaidininkiai:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 skaitiklis);

_ T1, T2 (BC547 npn tranzistorius);

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

_ D1 (BPW34 PIN fotodiodas)

Rezistoriai (visi 1/4 vatai, ± 5% anglies):

_ R1, R5, R6 (1 mega omas);

_ R2, R3 (1 kg omų);

_ R4, R7, R8 (100 omų)

Kondensatoriai:

_ C1 (0, 22 μF keraminis diskas)

Įvairūs:

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

_ PZ1 (pjezo garsinis signalas)

Taigi, PIN diodas BPW34 grandinėje naudojamas kaip šviesos ir IR jutiklis. BPW34 yra 2 kontaktų fotodiodas su anodu (A) ir katodu (K). Anodo galą galima lengvai atpažinti iš plokščio fotodiodo paviršiaus iš viršaus. Mažas litavimo taškas, prie kurio prijungta plona viela, yra anodas, o kitas - katodo gnybtas.

BPW34 yra mažas PIN fotodiodas arba mini saulės elementas su spinduliuojančiu jautriu paviršiumi, kuris, veikiant 900 nm šviesai, sukuria 350 mV nuolatinės srovės įtampą. Jis yra jautrus natūraliai saulės šviesai, taip pat ugniai. Taigi jis idealiai tinka naudoti kaip šviesos jutiklis. BPD34 fotodiodas gali būti naudojamas nulinio ir atvirkštinio šališkumo būsenose. Jo atsparumas sumažėja, kai ant jo patenka šviesa.

2 žingsnis: grandinės schema

PIN diodų pagrindu veikiančio gaisro jutiklio grandinės schema parodyta 3 pav. Jis pastatytas aplink 9 V bateriją, PIN diodą BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), skaitiklį CD4060 (IC2), tranzistorius BC547 (T1 ir T2), pjezo garsinį signalą (PZ1) ir keletą kitų komponentų.

Grandinėje PIN fotodiodas BPW34 yra prijungtas prie invertuojančių ir neinvertuojančių op-amp IC1 įėjimų atvirkštinio šališkumo režimu, kad būtų galima tiekti nuotraukos srovę į op-amp įvestį. CA3140 yra 4,5MHz „BiMOs“stiprintuvas su MOSFET įėjimais ir bipoliniu išėjimu. Vartuose apsaugoti MOSFET (PMOS) tranzistoriai įvesties grandinėje užtikrina labai didelę įėjimo varžą, paprastai apie 1,5T omų. Norint pakeisti išvesties būseną į aukštą arba žemą, IC reikia labai mažos įėjimo srovės, kuri yra mažesnė nei 10pA. Grandinėje IC1 naudojamas kaip transimpedansinis stiprintuvas, kuris veikia kaip srovės ir įtampos keitiklis. IC1 sustiprina ir konvertuoja PIN srovės diodo sukurtą foto srovę į atitinkamą jo išėjimo įtampą. Neinvertuojantis įėjimas yra prijungtas prie fotodiodo žemės ir anodo, o invertuojantis įėjimas gauna foto srovę iš PIN diodo.

3 žingsnis: grandinės veikimas

Didelės vertės grįžtamojo ryšio rezistorius R1 nustato transimpedansinio stiprintuvo stiprinimą, nes jis yra apverstos konfigūracijos. Neinvertuojančio įėjimo prijungimas prie žemės užtikrina mažą fotodiodo varža, todėl fotodiodo įtampa yra maža.

Fotodiodas veikia fotoelektriniu režimu be išorinio šališkumo. „Op-amp“grįžtamasis ryšys palaiko fotodiodo srovę lygią grįžtamojo ryšio srovei per R1. Taigi įvesties poslinkio įtampa dėl fotodiodo yra labai maža šiame savaime šališkame fotovoltiniame režime. Tai leidžia pasiekti didelį pelną be didelės išėjimo įtampos. Ši konfigūracija pasirinkta norint gauti didelį pelną esant silpnam apšvietimui. Paprastai esant aplinkos apšvietimui, fotodinaminė srovė iš PIN diodo yra labai maža; jis išlaiko mažą IC1 išėjimą. Kai PIN diodas aptinka matomą šviesą ar IR nuo ugnies, jo foto srovė padidėja ir transimpedansinis stiprintuvas IC1 konvertuoja šią srovę į atitinkamą išėjimo įtampą. Didelis IC1 išėjimas suaktyvina tranzistorių T1, o LED1 šviečia. Tai rodo, kad grandinė aptiko gaisrą. Kai T1 diriguoja, reikia iš naujo nustatyti IC2 12 kaištį į įžeminimo potencialą ir CD4060 pradeda svyruoti.

IC2 yra dvejetainis skaitiklis, turintis dešimt išėjimų, kurie po vieną didėja, kai jis svyruoja dėl C1 ir R6. IC2 svyravimą rodo LED2 mirksėjimas. Kai IC2 išėjimas Q6 (4 kaištis) tampa aukštas po 15 sekundžių, T2 atlieka ir įjungia pjezo signalizatorių PZ1, o LED3 taip pat šviečia. Pavojaus signalas kartojasi po 15 sekundžių, jei ugnis tęsiasi. Taip pat galite įjungti kintamosios srovės signalą, skleidžiantį stiprų garsą, pakeisdami PZ1 relės grandine (čia neparodyta). Kintamosios srovės aliarmas įjungiamas per šiam tikslui naudojamos relės kontaktus.

4 žingsnis: konstravimas ir bandymas

Vienos pusės PCB, skirta PIN diodo pagrindu veikiančiam gaisro jutikliui, parodyta 4 pav., O jo komponentų išdėstymas - 5 pav. Uždėkite PCB į mažą dėžutę taip, kad galėtumėte lengvai prijungti PIN diodą BPW34 galinėje pusėje. dėžė. Įdėkite PIN diodą į tinkamą vietą ir uždenkite taip, kad į jį nepatektų įprasta šviesa/saulės šviesa.

Grandinės testavimas yra paprastas. Paprastai, kai šalia PIN diodo nėra ugnies liepsnos, pjezo garsinis signalas neskamba. Kai PIN diodas nustato liepsną, pjezo garsinis signalas skleidžia aliarmą. Jo aptikimo diapazonas yra apie du metrus. Jis taip pat gali aptikti kibirkštis elektros laiduose dėl trumpojo jungimo.