SENSOR KEBAKARAN: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Hai semua!

Sensor kebakaran adalah sensor yang dirancang untuk mengesan dan bertindak balas terhadap kehadiran api atau kebakaran. Di sini, ia adalah sensor api berasaskan diod PIN yang diaktifkan ketika mengesan kebakaran. Penggera kebakaran berasaskan termistor mempunyai kelemahan; penggera menyala hanya jika api memanaskan termistor di kawasan berhampiran.

Langkah 1: Perkakasan Diperlukan

• CA3140 OP-AMP - 1
• KAUNTER CD4060 - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• Fotodiod PIN BPW34
• LED 5 mm - 3
• PEMBUAT PIEZO-1
• BATERAI 9V-1
• Kapasitor cakera seramik 0.22uf-1
• Perintang 1M ohm- 3
• Perintang 1k ohm - 2
• Perintang 100 ohm - 3

Langkah 2: Rajah Litar

Gambarajah litar sensor api berasaskan diod PIN ditunjukkan di atas dalam gambar. Ia dibina di sekitar bateri 9V, diod PIN BPW34, op-amp CA3140 (IC1), kaunter CD4060 (IC2), transistor BC547, buzzer piezo dan beberapa komponen lain.

Dalam litar, PIN fotodiod BPW34 disambungkan ke input pembalik dan bukan pembalik op-amp IC1 dalam mod bias terbalik untuk memberi makan wang tunai ke input op-amp. CA3140 adalah opsional BiMOs 4.5MHz dengan input MOSFET dan output bipolar.

Transistor MOSFET (PMOS) yang dilindungi gerbang dalam litar input memberikan impedans input yang sangat tinggi, biasanya sekitar 1.5T ohm. IC memerlukan arus input yang sangat rendah, serendah 10pA, untuk menukar status output ke tinggi atau rendah.

Di litar, IC1 digunakan sebagai penguat transimpedance untuk bertindak sebagai penukar arus ke voltan. IC1 menguatkan dan menukar photocurrent yang dihasilkan dalam diod PIN ke voltan yang sesuai dalam outputnya. Input bukan pembalik dihubungkan ke tanah dan anod fotodioda, sementara input pembalik akan mendapat arus wang dari dioda PIN.

Langkah 3: Operasi Litar

Perintang maklum balas nilai besar R1 menetapkan keuntungan penguat transimpedans kerana dalam konfigurasi terbalik. Sambungan input bukan pembalik ke tanah memberikan beban impedans rendah untuk photodiode, yang menjaga voltan photodiode rendah.

Fotodiod beroperasi dalam mod fotovoltaik tanpa bias luaran. Maklum balas op-amp memastikan arus fotodiod sama dengan arus maklum balas melalui R1. Oleh itu, voltan mengimbangi input kerana photodiode sangat rendah dalam mod fotovoltaik yang bias diri ini. Ini membenarkan keuntungan besar tanpa voltan offset output besar. Konfigurasi ini dipilih untuk mendapatkan keuntungan besar dalam keadaan cahaya rendah.

Biasanya, dalam keadaan cahaya ambien, mata wang dari diod PIN sangat rendah; ia mengekalkan output IC1 rendah. Apabila diod PIN mengesan cahaya yang dapat dilihat atau IR dari api, arus wang fotonya meningkat dan penguat transimpedance IC1 menukar arus ini kepada voltan keluaran yang sesuai. Output tinggi dari IC1 mengaktifkan cahaya transistor T1 dan LED1. Ini menunjukkan bahawa litar telah mengesan kebakaran. Semasa T1 melakukan, ia memerlukan pin reset 12 dari IC2 ke potensi tanah dan CD4060 mula berayun.

IC2 adalah pembilang binari dengan sepuluh output yang berubah tinggi satu persatu ketika berayun kerana C1 dan R6. Osilasi IC2 ditunjukkan dengan sekelip mata LED2. Apabila output Q6 (pin 4) IC2 bertukar tinggi setelah 15 saat, T2 melakukan dan mengaktifkan piezo buzzer PZ1, dan LED3 juga menyala. Penggera akan berulang sekali lagi setelah 15 saat sekiranya api berterusan.

Anda juga boleh menghidupkan penggera AC yang menghasilkan bunyi kuat dengan menggantikan PZ1 dengan litar relay (tidak ditunjukkan di sini). Penggera AC diaktifkan melalui kenalan geganti yang digunakan untuk tujuan ini.

Langkah 4: Reka Bentuk Skematik dan Susun atur

PCB untuk sensor api berasaskan PIN dirancang menggunakan EAGLE. Skema dan susun atur papan ditunjukkan di atas dalam gambar.

Langkah 5: Menghantar Fail Gerber kepada Pengilang

Setelah mengeksport fail GERBER saya dari EAGLE, saya memuat naiknya di LIONCIRCUITS untuk membuat papan saya dihasilkan. Saya biasanya memesan PCB saya dari mereka sahaja. Mereka menyediakan prototaip kos rendah hanya dalam masa 6 hari.

Langkah 6: Papan Fabrikasi

Saya telah menerima papan saya dari LIONCIRCUITS dan saya berkongsi fail Gerber saya dengan anda sekiranya ada yang memerlukan papan itu dibuat.

Langkah 7: Pemasangan dan Pengujian

Setelah memasang papan saya dengan komponen kelihatan seperti ini.

Menguji litar adalah mudah. Biasanya, apabila tidak ada nyalaan api di dekat diod PIN, bel piezo tidak berbunyi. Apabila nyala api dirasakan oleh diod PIN, bel piezo membunyikan penggera. Jangkauan pengesanannya sekitar dua meter.