SENSOR D'INCENDI: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Hola a tothom!

El sensor d'incendi és un sensor dissenyat per detectar i respondre a la presència d'una flama o un foc. Aquí es tracta d’un sensor de foc basat en díodes PIN que s’activa quan detecta un foc. Les alarmes contra incendis basades en termistor tenen un inconvenient; l'alarma només s'activa si el foc escalfa el termistor a prop.

Pas 1: es requereix maquinari

• CA3140 OP-AMP - 1
• CD4060 COUNTER - 1
• BC547 TRANSISTOR NPN - 2
• Fotodiode PIN BPW34
• LED de 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• BATERIA 9V-1
• Condensador de disc ceràmic 0.22uf-1
• Resistència 1M ohm- 3
• Resistència d'1 k ohm - 2
• Resistència de 100 ohms: 3

Pas 2: diagrama del circuit

A la imatge es mostra el diagrama de circuits del sensor de foc basat en el díode PIN. Està construït al voltant de bateria de 9 V, díode PIN BPW34, amplificador operatiu CA3140 (IC1), comptador CD4060 (IC2), transistors BC547, un brunzidor piezoelèctric i alguns altres components.

Al circuit, el fotodiode PIN BPW34 està connectat a les entrades inversores i no inversores de l’ampli operatiu IC1 en mode de polarització inversa per alimentar fotocorrent a l’entrada de l’amplificador operatiu. CA3140 és un amplificador operatiu BiMO de 4,5 MHz amb entrades MOSFET i sortida bipolar.

Els transistors MOSFET (PMOS) protegits per porta del circuit d’entrada proporcionen una impedància d’entrada molt alta, normalment d’uns 1,5T ohms. L'IC requereix un corrent d'entrada molt baix, tan baix com 10 pA, per canviar l'estat de sortida a alt o baix.

Al circuit, IC1 s’utilitza com a amplificador de transimpedància per actuar com a convertidor de corrent a voltatge. IC1 amplifica i converteix la fotocorrent generada al díode PIN a la tensió corresponent a la seva sortida. L'entrada no inversora està connectada a la terra i l'ànode del fotodiode, mentre que l'entrada inversora obté fotocorrent del díode PIN.

Pas 3: funcionament del circuit

La resistència de retroalimentació de gran valor R1 estableix el guany de l'amplificador de transimpedància, ja que està en configuració d'inversió. La connexió d’entrada no inversora a terra proporciona una càrrega d’impedància baixa per al fotodiode, que manté la tensió del fotodiode baixa.

El fotodiode funciona en mode fotovoltaic sense biaix extern. La retroalimentació de l’ampli operatiu manté el corrent del fotodiode igual al corrent de retroalimentació a través de R1. Així, doncs, el voltatge de compensació d’entrada degut al fotodiode és molt baix en aquest mode fotovoltaic autosuficient. Això permet obtenir un gran guany sense cap tensió de desplaçament de sortida gran. Aquesta configuració està seleccionada per obtenir un gran guany en condicions de poca llum.

Normalment, en condicions de llum ambiental, la fotocorrent del díode PIN és molt baixa; manté baixa la sortida d’IC1. Quan el díode PIN detecta llum visible o IR del foc, augmenta la seva corrent de fotocorrent i l'amplificador de transimpedància IC1 converteix aquest corrent a la tensió de sortida corresponent. L’alta sortida d’IC1 activa els transistors T1 i LED1. Això indica que el circuit ha detectat foc. Quan es condueix T1, es necessita el pin de restabliment 12 de l'IC2 al potencial de terra i el CD4060 comença a oscil·lar.

IC2 és un comptador binari amb deu sortides que augmenten una a una quan oscil·la a causa de C1 i R6. L’oscil·lació d’IC2 s’indica amb el parpelleig de LED2. Quan la sortida Q6 (pin 4) de l'IC2 gira al cap de 15 segons, T2 condueix i activa el brunzidor piezoelèctric PZ1 i el LED3 també brilla. L'alarma es repeteix de nou al cap de 15 segons si el foc persisteix.

També podeu activar una alarma de CA que produeixi un so fort substituint PZ1 per un circuit de relé (no es mostra aquí). L'alarma de CA s'activa a través dels contactes del relé utilitzat per a aquest propòsit.

Pas 4: disseny esquemàtic i de disseny

Un PCB per a un sensor de foc basat en PIN està dissenyat mitjançant EAGLE. A la imatge es mostren l’esquema i el disseny del tauler.

Pas 5: Enviament de fitxers Gerber al fabricant

Després d'exportar els meus fitxers GERBER des d'EAGLE, els penjo a LIONCIRCUITS per fabricar la meva placa. Normalment només demano els meus PCBs. Proporcionen prototips de baix cost només en 6 dies.

Pas 6: Taulers fabricats

He rebut el meu tauler de LIONCIRCUITS i estic compartint els meus fitxers Gerber per si algú necessita la fabricació del tauler.

Pas 7: Muntatge i prova

Després de muntar la meva placa amb components, queda així.

Provar el circuit és senzill. Normalment, quan no hi ha flama de foc a prop del díode PIN, el brunzidor piezoelèctric no sona. Quan el díode PIN detecta una flama de foc, el zumbador piezoelèctric fa sonar una alarma. El seu abast de detecció ronda els dos metres.