BRANDSENSOR: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Hej allesammen!

Brandsensor er en sensor designet til at registrere og reagere på tilstedeværelsen af en flamme eller brand. Her er det en PIN -diodebaseret brandsensor, der aktiveres, når den registrerer brand. Termistorbaserede brandalarmer har en ulempe; alarmen tændes kun, hvis ilden opvarmer termistoren i umiddelbar nærhed.

Trin 1: Hardware påkrævet

• CA3140 OP -AMP - 1
• CD4060 TÆLLER - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• BPW34 PIN -fotodiode
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• 9V BATTERI-1
• 0.22uf keramisk disk kondensator-1
• 1M ohm modstand- 3
• 1k ohm modstand - 2
• 100 -ohm modstand - 3

Trin 2: Kredsløbsdiagram

Kredsløbsdiagram over den PIN -diodebaserede brandsensor er vist ovenfor på billedet. Det er bygget op omkring 9V batteri, PIN-diode BPW34, op-amp CA3140 (IC1), tæller CD4060 (IC2), transistorer BC547, en piezo-summer og et par andre komponenter.

I kredsløbet er PIN-fotodiode BPW34 forbundet til inverterende og ikke-inverterende indgange på op-amp IC1 i reverse-bias-tilstand for at indføre fotostrøm til indgangen på op-amp. CA3140 er en 4,5 MHz BiMO'er op-amp med MOSFET-indgange og bipolar output.

Portbeskyttede MOSFET (PMOS) transistorer i inputkredsløbet giver meget høj inputimpedans, typisk omkring 1,5T ohm. IC kræver meget lav indgangsstrøm, så lav som 10pA, for at ændre udgangsstatus til høj eller lav.

I kredsløbet bruges IC1 som en transimpedansforstærker til at fungere som en strøm-til-spændingsomformer. IC1 forstærker og konverterer den fotostrøm, der genereres i PIN -dioden, til den tilsvarende spænding i dens output. Den ikke-inverterende indgang er forbundet til fotodiodens jord og anode, mens den inverterende indgang får fotostrøm fra PIN-dioden.

Trin 3: Kredsløb

Feedback-modstand R1 med stor værdi indstiller forstærkningen af transimpedansforstærkeren, da den er i omvendt konfiguration. Tilslutning af ikke-inverterende input til jord giver lav impedansbelastning for fotodioden, som holder fotodiodespændingen lav.

Fotodioden fungerer i fotovoltaisk tilstand uden ekstern bias. Feedback på op-amp holder fotodiodestrømmen lig feedbackstrømmen gennem R1. Så indgangsforskydningsspændingen på grund af fotodioden er meget lav i denne selvbestemmede fotovoltaiske tilstand. Dette tillader en stor forstærkning uden stor offset spænding. Denne konfiguration er valgt for at få stor gevinst under dårlige lysforhold.

Normalt er fotostrømmen fra PIN -dioden i omgivelsernes lys meget lav; det holder output fra IC1 lavt. Når PIN -dioden registrerer synligt lys eller IR fra ild, øges dens fotostrøm, og transimpedansforstærker IC1 konverterer denne strøm til den tilsvarende udgangsspænding. Høj output fra IC1 aktiverer transistoren T1 og LED1 lyser. Dette indikerer, at kredsløbet har registreret brand. Når T1 leder, tager det nulstillingsstift 12 på IC2 til jordpotentiale, og CD4060 begynder at svinge.

IC2 er en binær tæller med ti output, der bliver høje en efter en, når den svinger på grund af C1 og R6. Oscillation af IC2 angives ved blinkende LED2. Når output Q6 (pin 4) på IC2 bliver høj efter 15 sekunder, leder og aktiverer T2 piezo -summer PZ1, og LED3 lyser også. Alarmen gentages igen efter 15 sekunder, hvis ilden fortsætter.

Du kan også tænde for en vekselstrømalarm, der producerer en høj lyd ved at erstatte PZ1 med et relækredsløb (ikke vist her). Vekselstrømsalarmen aktiveres via kontakter på det relæ, der bruges til dette formål.

Trin 4: Skematisk og layoutdesign

Et printkort til PIN-baseret brandsensor er designet ved hjælp af EAGLE. Skematisk og planelayout er vist ovenfor på billedet.

Trin 5: Send Gerber -filer til producenten

Efter at have eksporteret mine GERBER -filer fra EAGLE uploader jeg dem på LIONCIRCUITS for at få mit bord fremstillet. Jeg bestiller normalt kun mine printkort fra dem. De leverer kun billige prototyper inden for 6 dage.

Trin 6: Fremstillede plader

Jeg har modtaget min tavle fra LIONCIRCUITS, og jeg deler mine Gerber -filer med dig, hvis nogen har brug for, at tavlen skal fremstilles.

Trin 7: Samling og test

Efter at have samlet mit bord med komponenter ser det sådan ud.

Test af kredsløbet er enkelt. Normalt, når der ikke er nogen ild i nærheden af PIN -dioden, lyder piezo -summer ikke. Når en flamme registreres af PIN -dioden, afgiver piezo -summeren en alarm. Dets registreringsområde er omkring to meter.