مستشعر الحريق القائم على الصمام الثنائي PIN: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

إليك مستشعر حريق قائم على الصمام الثنائي PIN يقوم بتنشيط الإنذار عندما يكتشف حريقًا. أجهزة إنذار الحريق القائمة على الثرمستور لها عيب ؛ يتم تشغيل الإنذار فقط في حالة ارتفاع درجة حرارة النار في الثرمستور في مكان قريب. في هذه الدائرة ، يتم استخدام الصمام الثنائي PIN الحساس كمستشعر للحريق لاكتشاف الحرائق بعيد المدى.

يكتشف الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء (IR) في نطاق 430 نانومتر - 1100 نانومتر. لذلك يمكن للضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء من النار تنشيط المستشعر بسهولة لتشغيل الإنذار. كما أنه يكتشف الشرر في الأسلاك الرئيسية ، وإذا استمر ذلك ، فإنه يعطي إنذارًا تحذيريًا. إنه جهاز حماية مثالي لصالات العرض والخزائن وغرف التسجيل وما إلى ذلك.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

أشباه الموصلات:

_ IC1 (CA3140 المرجع أمبير) ؛

_ IC2 (عداد CD4060) ؛

_ T1 ، T2 (ترانزستور BC547 npn) ؛

_ LED1 ، LED2 ، LED3 ، (5 مم Led) ؛

_ D1 (الثنائي الضوئي BPW34 PIN)

المقاومات (كلها 1/4 واط ، ± 5٪ كربون):

_ R1 ، R5 ، R6 (1 ميغا أوم) ؛

_ R2 ، R3 (1 كيلو أوم) ؛

_ R4، R7، R8 (100 أوم)

المكثفات:

_ C1 (قرص سيراميك 0 ، 22 μF)

متنوع:

_ BATT.1 (بطارية 9 ، 0 فولت) ؛

_ PZ1 (الجرس بيزو)

لذلك ، يتم استخدام PIN الثنائي BPW34 في الدائرة كمستشعر للضوء والأشعة تحت الحمراء. BPW34 عبارة عن ثنائي ضوئي ثنائي السنون به أنود (A) وكاثود (K). يمكن التعرف بسهولة على نهاية الأنود من السطح المسطح للرؤية العلوية للديود الضوئي. نقطة اللحام الصغيرة التي يتصل بها سلك رفيع هي الأنود والأخرى هي محطة الكاثود.

BPW34 عبارة عن ثنائي ضوئي صغير PIN أو خلية شمسية صغيرة ذات سطح حساس مشع يولد جهد دائرة مفتوحة 350mV DC عند تعرضه لضوء 900nm. إنه حساس لأشعة الشمس الطبيعية وكذلك للضوء من النار. لذلك فهو مثالي للاستخدام كجهاز استشعار للضوء. يمكن استخدام الثنائي الضوئي PW34 في حالات التحيز الصفري وكذلك حالات التحيز العكسي. تنخفض مقاومته عندما يسقط عليه الضوء.

الخطوة 2: مخطط الدائرة

يظهر الرسم التخطيطي لدائرة مستشعر الحريق القائم على الصمام الثنائي PIN في الشكل 3. وهو مبني حول بطارية 9 فولت ، الصمام الثنائي PIN BPW34 (D1) ، المرجع أمبير CA3140 (IC1) ، عداد CD4060 (IC2) ، الترانزستورات BC547 (T1 و T2) ، وجرس بيزو (PZ1) وبعض المكونات الأخرى.

في الدائرة ، يتم توصيل الثنائي الضوئي PIN BPW34 بالمدخلات العكسية وغير المقلوبة لـ op-amp IC1 في وضع منحاز عكسي لتغذية تيار الصورة في مدخلات op-amp. CA3140 عبارة عن منفذ تشغيل BiMOs 4.5 ميجا هرتز مع مدخلات MOSFET وإخراج ثنائي القطب. توفر ترانزستورات MOSFET المحمية بالبوابة (PMOS) في دائرة الإدخال مقاومة عالية جدًا للمدخلات ، عادةً حوالي 1.5T أوم. يتطلب IC تيار إدخال منخفض جدًا ، يصل إلى 10pA ، لتغيير حالة الإخراج إلى مرتفع أو منخفض. في الدائرة ، يتم استخدام IC1 كمضخم للمقاومة ليعمل كمحول تيار إلى جهد. يقوم IC1 بتضخيم وتحويل تيار الصورة المتولد في الصمام الثنائي PIN إلى الجهد المقابل في خرجه. يتم توصيل المدخلات غير المقلوبة بالأرض وأنود الصمام الثنائي الضوئي ، بينما يحصل المدخل المقلوب على تيار الصورة من الصمام الثنائي PIN.

الخطوة 3: تشغيل الدائرة

يحدد المقاوم ذو القيمة المرتدة R1 مكاسب مضخم المقاومة لأنه في تكوين معكوس. يوفر توصيل المدخلات غير العاكسة بالأرض حمل مقاومة منخفضًا للديود الضوئي ، مما يحافظ على جهد الثنائي الضوئي منخفضًا.

يعمل الثنائي الضوئي في الوضع الكهروضوئي بدون أي تحيز خارجي. تحافظ تعليقات المرجع أمبير على تيار الثنائي الضوئي مساويًا لتيار التغذية المرتدة من خلال R1. لذا فإن جهد تعويض الدخل الناتج عن الثنائي الضوئي منخفض جدًا في هذا الوضع الكهروضوئي المتحيز ذاتيًا. هذا يسمح بمكاسب كبيرة دون أي جهد إزاحة كبير الإخراج. يتم تحديد هذا التكوين للحصول على مكاسب كبيرة في ظروف الإضاءة المنخفضة. عادة ، في حالة الإضاءة المحيطة ، يكون التيار الضوئي من الصمام الثنائي PIN منخفضًا جدًا ؛ إنها تحافظ على إنتاج IC1 منخفضًا. عندما يكتشف الصمام الثنائي PIN الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء من النار ، يزداد تيار الصورة ويحول مضخم المقاومة IC1 هذا التيار إلى جهد الخرج المقابل. يعمل الإخراج العالي من IC1 على تنشيط توهجات الترانزستور T1 و LED1. يشير هذا إلى أن الدائرة قد اكتشفت حريقًا. عندما يتم إجراء T1 ، فإنه يتطلب إعادة تعيين دبوس 12 من IC2 إلى إمكانية التأريض ويبدأ CD4060 في التذبذب.

IC2 هو عداد ثنائي به عشرة مخرجات تتحول إلى ارتفاع واحدًا تلو الآخر عندما يتأرجح بسبب C1 و R6. تتم الإشارة إلى تذبذب IC2 من خلال وميض LED2. عندما يتحول خرج Q6 (دبوس 4) من IC2 إلى مستوى عالٍ بعد 15 ثانية ، يقوم T2 بإجراء وتنشيط الجرس الانضغاطي PZ1 ، كما يتوهج LED3. يتكرر الإنذار مرة أخرى بعد 15 ثانية إذا استمر الحريق. يمكنك أيضًا تشغيل منبه تيار متردد يصدر صوتًا عاليًا عن طريق استبدال PZ1 بدائرة مرحل (غير معروضة هنا). يتم تنشيط إنذار التيار المتردد من خلال ملامسات المرحل المستخدم لهذا الغرض.

الخطوة 4: البناء والاختبار

يظهر PCB أحادي الجانب لمستشعر الحريق القائم على الصمام الثنائي PIN في الشكل 4 وتخطيط مكوناته في الشكل 5. قم بإحاطة PCB في صندوق صغير بطريقة يمكنك من خلالها توصيل PIN الثنائي BPW34 بسهولة في الجانب الخلفي من الصندوق. قم بتركيب الصمام الثنائي PIN في مكان مناسب وقم بتغطيته بحيث لا يسقط عليه الضوء الطبيعي / ضوء الشمس.

اختبار الدائرة بسيط. عادة ، عندما لا يكون هناك لهب حريق بالقرب من الصمام الثنائي PIN ، لا يصدر صوت الجرس الانضغاطي. عندما يتم استشعار لهب حريق بواسطة الصمام الثنائي PIN ، يصدر صفارة بيزو إنذارًا. نطاق الكشف حوالي مترين. يمكنه أيضًا اكتشاف الشرر في الأسلاك الكهربائية بسبب قصر الدائرة.