PIN dióda alapú tűzérzékelő: 4 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Íme egy PIN -dióda -alapú tűzérzékelő, amely riasztást aktivál, amikor tüzet észlel. A termisztoros tűzjelzőknek van hátrányuk; a riasztó csak akkor kapcsol be, ha a tűz felmelegíti a termisztor közvetlen közelében. Ebben az áramkörben egy érzékeny PIN-diódát használnak tűzérzékelőként a nagyobb hatótávolságú tűzérzékeléshez.

Látható fényt és infravörös érzékelést észlel 430–1100 nm tartományban. Így a tűzből származó látható fény és IR könnyen aktiválhatja az érzékelőt a riasztás elindításához. Szikrákat is érzékel a hálózati vezetékekben, és ha ezek továbbra is fennállnak, figyelmeztető riasztást ad. Ideális védőeszköz a bemutatótermek, öltözők, felvevőtermek és így tovább.

1. lépés: Alkatrészlista

Félvezetők:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 számláló);

_ T1, T2 (BC547 npn tranzisztor);

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

_ D1 (BPW34 PIN -fotodióda)

Ellenállások (mindegyik 1/4 watt, ± 5% szén):

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

_ R2, R3 (1 kilo-ohm);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

Kondenzátorok:

_ C1 (0, 22 μF kerámia tárcsa)

Vegyes:

_ BATT.1 (9, 0V akkumulátor);

_ PZ1 (piezo zümmögő)

Tehát a BPW34 PIN -diódát fény- és IR -érzékelőként használják az áramkörben. A BPW34 egy 2 tűs fotodióda anóddal (A) és katóddal (K). Az anódvég könnyen azonosítható a fotodióda felülnézetből álló sík felületéről. Egy kis forrasztási pont, amelyhez egy vékony vezeték csatlakozik, az anód, a másik pedig a katódcsatlakozó.

A BPW34 egy apró PIN fotodióda vagy mini napelem sugárzó érzékeny felülettel, amely 350 nm egyenáramú nyitott áramkörű feszültséget generál 900 nm fény hatására. Érzékeny a természetes napfényre és a tűzből származó fényre is. Így ideális fényérzékelőként való használatra. A BPW34 fotodióda használható zéró- és fordított-torzítási állapotokban is. Ellenállása csökken, ha fény esik rá.

2. lépés: Áramköri diagram

A PIN-dióda-alapú tűzérzékelő kapcsolási rajza a 3. ábrán látható. 9V-os elem, BPW34 (D1) PIN-dióda, CA3140 (IC1), CD4060 (IC2) számláló, BC547 (T1 és T2) tranzisztorok köré épül), piezo zümmere (PZ1) és néhány más alkatrész.

Az áramkörben a BPW34 PIN-fotodióda az op-amp IC1 invertáló és nem invertáló bemeneteihez van csatlakoztatva fordított elfogultságú módban, hogy a fotoáramot az op-amp bemenetére táplálja. A CA3140 egy 4,5 MHz-es BiMO op-erősítő, MOSFET bemenetekkel és bipoláris kimenettel. A bemeneti áramkörben lévő kapuvédett MOSFET (PMOS) tranzisztorok nagyon magas bemeneti impedanciát biztosítanak, jellemzően 1,5T ohm körül. Az IC nagyon alacsony, akár 10pA bemeneti áramot igényel, hogy a kimeneti állapotot magasra vagy alacsonyra változtassa. Az áramkörben az IC1-t transzimpedancia-erősítőként használják, amely áram-feszültség átalakítóként működik. Az IC1 felerősíti és átalakítja a PIN -diódában generált fotóáramot a kimenet megfelelő feszültségévé. A nem invertáló bemenet a fotodióda földjéhez és anódjához van csatlakoztatva, míg az invertáló bemenet fotóáramot kap a PIN diódától.

3. lépés: Az áramkör működése

A nagy értékű R1 visszacsatoló ellenállás beállítja a transzimpedanciás erősítő erősítését, mivel az invertáló konfigurációban van. A nem invertáló bemenet földhöz csatlakoztatása alacsony impedanciájú terhelést biztosít a fotodióda számára, ami alacsonyan tartja a fotodióda feszültségét.

A fotodióda fotovoltaikus üzemmódban működik, külső torzítás nélkül. Az op-erősítő visszacsatolása a fotodióda áramát egyenlővé teszi az R1-en keresztüli visszacsatolóárammal. Tehát a fotodióda miatti bemeneti eltolási feszültség nagyon alacsony ebben a saját elfogultságú fotovoltaikus üzemmódban. Ez nagy nyereséget tesz lehetővé nagy kimeneti eltolási feszültség nélkül. Ezt a konfigurációt úgy választják ki, hogy nagy nyereség érhető el gyenge fényviszonyok mellett. Általában környezeti fényviszonyok között a PIN -dióda fényárama nagyon alacsony; alacsonyan tartja az IC1 kimenetét. Amikor a PIN -dióda látható fényt vagy infravörös fényt észlel a tűztől, annak fényárama növekszik, és az IC1 transzimpedancia -erősítő ezt az áramot a megfelelő kimeneti feszültséggé alakítja át. Az IC1 nagy teljesítménye aktiválja a T1 tranzisztor és a LED1 izzást. Ez azt jelzi, hogy az áramkör tüzet észlelt. Amikor a T1 vezet, az IC2 12 -es nullázócsapját a földpotenciálhoz viszi, és a CD4060 oszcillálni kezd.

Az IC2 egy bináris számláló, tíz kimenettel, amelyek egyenként magasra fordulnak, amikor a C1 és R6 hatására oszcillál. Az IC2 oszcillációját a LED2 villogása jelzi. Amikor az IC2 Q6 kimenete (4. tű) magasra fordul 15 másodperc elteltével, a T2 vezet és aktiválja a PZ1 piezo zümmögőt, és a LED3 is világít. A riasztás 15 másodperc múlva ismétlődik, ha a tűz továbbra is fennáll. Az AC riasztást is bekapcsolhatja, amely hangos hangot ad ki, ha a PZ1 -et egy reléáramkörre cseréli (itt nem látható). Az AC riasztás az erre a célra használt relé érintkezőin keresztül aktiválódik.

4. lépés: Felépítés és tesztelés

A PIN -dióda -alapú tűzérzékelő egyoldalas NYÁK -ja a 4. ábrán, komponenseinek elrendezése pedig az 5. ábrán látható. Zárja be a PCB -t egy kis dobozba úgy, hogy könnyen csatlakoztathassa a BPW34 PIN -diódát a készülék hátoldalán. a doboz. Szerelje be a PIN -diódát egy megfelelő helyre, és takarja le úgy, hogy normál fény/napfény ne essen rá.

Az áramkör tesztelése egyszerű. Általában, ha nincs tűzláng a PIN -dióda közelében, a piezo zümmögő nem szólal meg. Amikor a PIN -dióda tűzlángot érzékel, a piezo zümmögő riasztást ad. Észlelési tartománya két méter körül van. Szikrákat is érzékelhet a hálózati vezetékekben rövidzárlat miatt.