BRANDSENSOR: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Hej alla!

Brandsensor är en sensor som är avsedd att upptäcka och reagera på närvaron av en låga eller eld. Här är det en PIN -diodbaserad brandsensor som aktiveras när den upptäcker brand. Termistorbaserade brandlarm har en nackdel; larmet slås bara på om elden värmer termistorn i närheten.

Steg 1: Hårdvara krävs

• CA3140 OP -AMP - 1
• CD4060 RÄKNARE - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• BPW34 PIN -fotodiod
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• 9V BATTERI-1
• 0.22uf keramisk skivkondensator-1
• 1M ohm motstånd- 3
• 1k ohm motstånd - 2
• 100 -ohm motstånd - 3

Steg 2: Kretsdiagram

Kretsschema för den PIN -diodbaserade brandsensorn visas ovan på bilden. Den är byggd runt 9V batteri, PIN-diod BPW34, op-amp CA3140 (IC1), räknare CD4060 (IC2), transistorer BC547, en piezo-summer och några andra komponenter.

I kretsen är PIN-fotodiod BPW34 ansluten till inverterings- och icke-inverterande ingångar för op-amp IC1 i omvänd förspänningsläge för att mata in fotoström till ingången på op-amp. CA3140 är en 4,5 MHz BiMO-op-amp med MOSFET-ingångar och bipolär utgång.

Gate-skyddade MOSFET (PMOS) transistorer i ingångskretsen ger mycket hög ingångsimpedans, vanligtvis runt 1,5T ohm. IC kräver mycket låg ingångsström, så låg som 10pA, för att ändra utgångsstatus till hög eller låg.

I kretsen används IC1 som en transimpedansförstärkare för att fungera som en ström-till-spänningsomvandlare. IC1 förstärker och konverterar fotoströmmen som genereras i PIN -dioden till motsvarande spänning i dess utgång. Den icke-inverterande ingången är ansluten till fotodiodens mark och anod, medan den inverterande ingången får fotoströmning från PIN-dioden.

Steg 3: Kretsdrift

Stort återkopplingsmotstånd R1 ställer in förstärkningen för transimpedansförstärkaren eftersom den är i inverterande konfiguration. Anslutning av icke-inverterande ingång till jord ger låg impedansbelastning för fotodioden, vilket håller fotodiodspänningen låg.

Fotodioden fungerar i fotovoltaiskt läge utan extern förspänning. Återförstärkarens feedback håller fotodiodströmmen lika med återkopplingsströmmen genom R1. Så ingångsförskjutningsspänningen på grund av fotodioden är mycket låg i detta självpartiska fotovoltaiska läge. Detta medger en stor förstärkning utan stor offset-spänning. Denna konfiguration är vald för att få stor förstärkning i förhållanden med svagt ljus.

Normalt är fotoströmmen från PIN -dioden i omgivande ljus mycket låg; det håller utgången från IC1 låg. När PIN -dioden detekterar synligt ljus eller IR från eld, ökar dess fotoström och transimpedansförstärkaren IC1 omvandlar denna ström till motsvarande utspänning. Hög effekt från IC1 aktiverar transistorn T1 och LED1 lyser. Detta indikerar att kretsen har upptäckt brand. När T1 leder, tar det återställningsstift 12 på IC2 till jordpotential och CD4060 börjar svänga.

IC2 är en binär räknare med tio utgångar som blir höga en efter en när den oscillerar på grund av C1 och R6. Oscillering av IC2 indikeras av blinkande LED2. När utgång Q6 (stift 4) på IC2 blir hög efter 15 sekunder, leder och aktiverar T2 piezosummer PZ1 och LED3 lyser också. Larmet upprepas igen efter 15 sekunder om brand kvarstår.

Du kan också slå på ett AC -larm som ger ett högt ljud genom att ersätta PZ1 med en reläkrets (visas inte här). AC -larmet aktiveras genom kontakter på reläet som används för detta ändamål.

Steg 4: Schematisk och layoutdesign

Ett kretskort för PIN-baserad brandsensor är utformat med hjälp av EAGLE. Schemat och tavlan visas ovan i bilden.

Steg 5: Skicka Gerber -filer till tillverkaren

Efter att ha exporterat mina GERBER -filer från EAGLE laddar jag upp dem på LIONCIRCUITS för att få min bräda tillverkad. Jag brukar bara beställa mina PCB från dem. De tillhandahåller billiga prototyper bara inom 6 dagar.

Steg 6: Tillverkade brädor

Jag har tagit emot min tavla från LIONCIRCUITS och jag delar mina Gerber -filer med dig om någon behöver att tavlan ska tillverkas.

Steg 7: Montering och testning

Efter att ha monterat mitt bräde med komponenter ser det ut så här.

Att testa kretsen är enkelt. Normalt, när det inte finns någon eldslåga nära PIN -dioden, låter piezosummer inte. När en eldslåga avkänns av PIN -dioden, ljuder piezo -summern. Detekteringsområdet är cirka två meter.