جهاز استشعار الحريق: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

مرحبا بالجميع!

مستشعر الحريق عبارة عن مستشعر مصمم لاكتشاف وجود لهب أو حريق والاستجابة لهما. هنا ، هو مستشعر حريق قائم على الصمام الثنائي PIN ينشط 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.

الخطوة 1: الأجهزة المطلوبة

• CA3140 OP-AMP - 1
• عداد CD4060 - 1
• BC547 NPN ترانزستور -2
• الثنائي الضوئي BPW34 PIN
• ليد 5 مم - 3
• بيزو بازر -1
• بطارية 9 فولت -1
• 0.22 فائق التوهج قرص السيراميك مكثف -1
• 1M أوم المقاوم -3
• 1 كيلو أوم المقاوم - 2
• مقاوم 100 أوم - 3

الخطوة 2: مخطط الدائرة

يظهر الرسم التخطيطي لدائرة مستشعر الحريق القائم على الصمام الثنائي PIN أعلاه في الصورة. تم تصميمه حول بطارية 9 فولت ، صمام ثنائي PIN BPW34 ، op-amp CA3140 (IC1) ، عداد CD4060 (IC2) ، الترانزستورات BC547 ، صفارة بيزو وعدد قليل من المكونات الأخرى.

في الدائرة ، يتم توصيل الثنائي الضوئي PIN BPW34 بالمدخلات العكسية وغير المقلوبة لـ op-amp IC1 في الوضع المنحاز العكسي لتغذية التيار الضوئي في مدخلات المرجع أمبير. CA3140 هو OP-amp بتردد 4.5 ميجا هرتز BiMOs 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 التيار الضوئي المتولد في الصمام الثنائي PIN إلى الجهد المقابل في خرجه. يتم توصيل المدخلات غير المقلوبة بالأرض والأنود الخاص بالديود الضوئي ، بينما يحصل الإدخال المقلوب على تيار ضوئي 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 ؛ يحافظ على إخراج IC1 منخفضًا. عندما يكتشف الصمام الثنائي PIN الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء من النار ، يزداد التيار الضوئي 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: التصميم التخطيطي والتخطيطي

تم تصميم PCB لمستشعر الحريق القائم على PIN باستخدام EAGLE. يظهر التخطيط التخطيطي وتخطيط اللوحة أعلاه في الصورة.

الخطوة 5: إرسال ملفات Gerber إلى الشركة المصنعة

بعد تصدير ملفات GERBER الخاصة بي من EAGLE ، أقوم بتحميلها على LIONCIRCUITS لتصنيع لوحتي. عادة ما أطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاصة بي منهم فقط. أنها توفر نماذج أولية منخفضة التكلفة في غضون 6 أيام فقط.

الخطوة السادسة: الألواح المُصنَّعة

لقد استلمت لوحة من LIONCIRCUITS وأنا أشارك ملفات Gerber الخاصة بي معك في حال احتاج أي شخص إلى تصنيع اللوحة.

الخطوة 7: التجميع والاختبار

بعد تجميع لوحي مع المكونات يبدو هكذا.

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 صوت الجرس الإنذار. نطاق الكشف حوالي مترين.