PIN -diode -gebaseerde brand sensor: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hier is 'n PIN -diode -gebaseerde brandsensor wat 'n alarm aktiveer wanneer dit vuur opspoor. Brandalarms gebaseer op termistor het 'n nadeel; die alarm gaan slegs aan as die vuur die termistor in die nabye omgewing verhit. In hierdie kring word 'n sensitiewe PIN-diode gebruik as 'n brandsensor vir 'n brandopsporing oor 'n langer afstand.

Dit bespeur sigbare lig en infrarooi (IR) in die reeks van 430nm - 1100nm. So kan sigbare lig en IR van die vuur die sensor maklik aktiveer om die alarm te aktiveer. Dit bespeur ook vonke in die hoofbedrading, en as dit voortduur, gee dit 'n waarskuwingsalarm.

Stap 1: Onderdele lys

Halfgeleiers:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 -toonbank);

_ T1, T2 (BC547 npn transistor);

_ LED1, LED2, LED3, (5mm Led);

_ D1 (BPW34 PIN fotodiode)

Weerstands (almal 1/4 watt, ± 5% koolstof):

_ R1, R5, R6 (1 mega-ohm);

_ R2, R3 (1 kilo-ohm);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

Kapasitors:

_ C1 (0, 22 μF keramiekskyf)

Diverse:

_ BATT.1 (9, 0V battery);

_ PZ1 (piezo -zoemer)

Dus, PIN -diode BPW34 word in die stroombaan as lig- en IR -sensor gebruik. BPW34 is 'n 2-pins fotodiode met anode (A) en katode (K). Die anode-einde kan maklik geïdentifiseer word aan die boonste vlak oppervlak van die fotodiode. 'N Klein soldeerpunt waaraan 'n dun draad gekoppel is, is die anode en die ander een is die katodeterminaal.

BPW34 is 'n klein PIN-fotodiode of mini-sonsel met 'n stralende sensitiewe oppervlak wat 350mV DC oopkringspanning genereer wanneer dit aan 900nm lig blootgestel word. Dit is sensitief vir natuurlike sonlig en ook vir lig deur vuur. Dit is dus ideaal vir gebruik as 'n ligsensor. BPW34 fotodiode kan gebruik word in nul-vooroordeel sowel as in omgekeerde-vooroordeel toestande. Sy weerstand neem af as lig daarop val.

Stap 2: Kringdiagram

Kringdiagram van die PIN-diode gebaseerde brand sensor word getoon in Fig. 3. Dit is gebou rondom 9V battery, PIN diode BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), toonbank CD4060 (IC2), transistors BC547 (T1 en T2), 'n piezo -zoemer (PZ1) en 'n paar ander komponente.

In die kring is PIN-fotodiode BPW34 gekoppel aan die omkeer- en nie-omkeer-insette van op-amp IC1 in omgekeerde vooroordeel modus om foto-stroom in die ingang van op-amp te voer. CA3140 is 'n 4,5 MHz BiMOs versterker met MOSFET-insette en bipolêre uitset. Poortbeskermde MOSFET (PMOS) transistors in die ingangskring bied baie hoë insetimpedansie, tipies ongeveer 1,5T ohm. Die IC benodig baie lae insetstroom, so laag as 10pA, om die uitsetstatus na hoog of laag te verander. In die stroombaan word IC1 gebruik as 'n transimpedansieversterker om as 'n stroom-na-spanning-omskakelaar op te tree. IC1 versterk en skakel die fotostroom wat in die PIN -diode gegenereer word om na die ooreenstemmende spanning in sy uitset. Die nie-omkeer-invoer is gekoppel aan die grond en anode van fotodiode, terwyl die omkeer-invoer foto-stroom van die PIN-diode kry.

Stap 3: Kringbediening

Terugvoerweerstand R1 met 'n groot waarde stel die versterking van die transimpedansieversterker in, aangesien dit in 'n omgekeerde opset is. Die aansluiting van nie-omkerende insette op die grond bied 'n lae impedansielading vir die fotodiode, wat die fotodiodespanning laag hou.

Die fotodiode werk in die fotovoltaïese modus sonder eksterne vooroordeel. Terugvoer van die op-amp hou die fotodiode stroom gelyk aan die terugvoerstroom tot R1. Die insetspanning as gevolg van die fotodiode is dus baie laag in hierdie self-bevooroordeelde fotovoltaïese modus. Dit laat 'n groot toename toe sonder enige groot uitsetspanning. Hierdie konfigurasie is gekies om 'n groot wins te kry in swak ligstoestande. Normaalweg is die fotostroom van die PIN -diode in omgewingslig baie laag; dit hou die uitset van IC1 laag. As die PIN -diode sigbare lig of IR van vuur opspoor, neem die fotostroom toe en transimpedansieversterker IC1 skakel hierdie stroom om in ooreenstemmende uitgangsspanning. Hoë uitset van IC1 aktiveer transistor T1 en LED1 gloei. Dit dui aan dat die kring brand opgemerk het. As T1 gelei, neem dit die pen 12 van die IC2 na die grondpotensiaal terug en begin CD4060 ossilleer.

IC2 is 'n binêre teller met tien uitsette wat een vir een hoog word wanneer dit ossilleer as gevolg van C1 en R6. Ossillasie van IC2 word aangedui deur die knipper van LED2. As uitset Q6 (pen 4) van IC2 na 15 sekondes hoog word, gelei en aktiveer T2 piëzo -zoemer PZ1, en LED3 brand ook. Die alarm herhaal weer na 15 sekondes as die vuur aanhou. U kan ook 'n wisselstroomalarm aanskakel wat 'n harde geluid produseer deur PZ1 te vervang deur 'n aflosstroombaan (nie hier getoon nie). Die wisselstroomalarm word geaktiveer deur kontakte van die relais wat vir hierdie doel gebruik word.

Stap 4: Konstruksie en toetsing

'N Enkele sy -PCB vir die PIN -diode gebaseerde brand sensor word getoon in Fig. 4 en die komponentuitleg daarvan in Fig. 5. Sluit die printplaat in 'n klein boks in sodat u PIN -diode BPW34 maklik aan die agterkant van die die boks. Installeer die PIN -diode op 'n geskikte plek en bedek dit sodat normale lig/sonlig nie daarop val nie.

Die toets van die stroombaan is eenvoudig. Normaalweg, as daar geen vuurvlam naby die PIN -diode is nie, klink die piezo -gonser nie. As 'n vuurvlam deur die PIN -diode waargeneem word, maak 'n piezo -zoemer 'n alarm. Die opsporingsbereik is ongeveer twee meter. Dit kan ook vonke in die netkabel opspoor as gevolg van kortsluiting.