PIN -diodipohjainen paloanturi: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tässä on PIN -diodipohjainen paloanturi, joka aktivoi hälytyksen havaitessaan tulipalon. Termistoripohjaisilla palohälytyksillä on haittapuoli; hälytys kytkeytyy päälle vain, jos tuli lämmittää termistorin lähellä. Tässä piirissä herkkää PIN-diodia käytetään paloanturina pidemmän kantaman palon havaitsemiseen.

Se tunnistaa näkyvän valon ja infrapunavalon (IR) alueella 430 - 1100 nm. Joten näkyvä valo ja infrapuna tulipalosta voivat helposti aktivoida anturin hälytyksen laukaisemiseksi. Se tunnistaa myös kipinöitä verkkojohdoissa ja jos ne jatkuvat, se antaa varoituksen.

Vaihe 1: Osaluettelo

Puolijohteet:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 -laskuri);

_ T1, T2 (BC547 npn -transistori);

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

_ D1 (BPW34 PIN -valodiodi)

Vastukset (kaikki 1/4 wattia, ± 5% hiiltä):

_R1, R5, R6 (1 mega-ohmi);

_ R2, R3 (1 kilo-ohmi);

_ R4, R7, R8 (100 ohmia)

Kondensaattorit:

_ C1 (0, 22 μF keraaminen levy)

Sekalaisia:

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

_ PZ1 (pietsosummeri)

Joten PIN -diodia BPW34 käytetään piirissä valo- ja IR -anturina. BPW34 on 2-nastainen fotodiodi, jossa on anodi (A) ja katodi (K). Anodin pää voidaan helposti tunnistaa fotodiodin ylhäältä katsottuna tasaiselta pinnalta. Pieni juotospiste, johon ohut johto on kytketty, on anodi ja toinen katodiliitin.

BPW34 on pieni PIN-fotodiodi tai mini-aurinkokenno, jossa on säteilevä herkkä pinta, joka tuottaa 350 mV DC-avoimen piirin jännitteen 900 nm: n valolle altistettuna. Se on herkkä luonnolliselle auringonvalolle ja myös tulen valolle. Joten se on ihanteellinen käytettäväksi valosensorina. BPW34-fotodiodia voidaan käyttää nolla- ja käänteis-bias-tiloissa. Sen vastus heikkenee, kun valo putoaa siihen.

Vaihe 2: Piirikaavio

Piirikaavio PIN-diodipohjaisesta paloanturista on esitetty kuvassa 3. Se on rakennettu 9 V: n akun, PIN-diodin BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), laskuri CD4060 (IC2), transistorit BC547 (T1 ja T2) ympärille), pietsosummeri (PZ1) ja muutama muu komponentti.

Piirissä PIN-fotodiodi BPW34 on kytketty op-amp IC1: n invertoiviin ja ei-invertoiviin tuloihin käänteisesti esijännitetyssä tilassa syöttääkseen valokuvavirran op-vahvistimen tuloon. CA3140 on 4,5 MHz: n BiMO-op-vahvistin, jossa on MOSFET-tulot ja bipolaarinen lähtö. Porttisuojatut MOSFET (PMOS) -transistorit tulopiirissä tarjoavat erittäin suuren tuloimpedanssin, tyypillisesti noin 1,5 T ohmia. IC vaatii erittäin pienen tulovirran, jopa 10pA, muuttaaksesi lähtötilan korkeaksi tai matalaksi. Piirissä IC1: tä käytetään transimpedanssivahvistimena toimimaan virran ja jännitteen muuntimena. IC1 vahvistaa ja muuntaa PIN -diodissa syntyvän valokuvavirran vastaavaan jännitteeseen sen ulostulossa. Ei-invertoiva tulo on kytketty fotodiodin maahan ja anodiin, kun taas invertoiva tulo saa valokuvavirran PIN-diodista.

Vaihe 3: Piirin toiminta

Suuriarvoinen takaisinkytkentävastus R1 asettaa transimpedanssivahvistimen vahvistuksen, koska se on käänteisessä kokoonpanossa. Ei-invertoivan tulon liittäminen maahan antaa fotodiodille pienen impedanssikuormituksen, joka pitää fotodiodijännitteen alhaisena.

Valodiodi toimii aurinkosähkötilassa ilman ulkoista esijännitettä. Op-vahvistimen palaute pitää fotodiodivirran yhtä suurena kuin R1: n kautta tuleva palautusvirta. Joten fotodiodin aiheuttama tulon offset-jännite on erittäin alhainen tässä itsepuolueellisessa aurinkosähkötilassa. Tämä mahdollistaa suuren vahvistuksen ilman suuren ulostulon offset-jännitettä. Tämä kokoonpano on valittu siten, että saadaan suuri vahvistus hämärässä. Normaalisti ympäristön valossa PIN -diodin valovirta on erittäin alhainen; se pitää IC1: n tuotannon alhaisena. Kun PIN -diodi havaitsee näkyvää valoa tai infrapunaa tulipalosta, sen valokuvavirta kasvaa ja transimpedanssivahvistin IC1 muuntaa tämän virran vastaavaksi lähtöjännitteeksi. IC1: n suuri teho aktivoi transistorin T1 ja LED1 hehkuu. Tämä osoittaa, että piiri on havainnut tulipalon. Kun T1 johtaa, kestää IC2: n nollaustappi 12 maadoituspotentiaaliin ja CD4060 alkaa värähdellä.

IC2 on binäärinen laskuri, jossa on kymmenen lähtöä, jotka muuttuvat korkeiksi yksitellen, kun se värähtelee C1: n ja R6: n vuoksi. IC2: n värähtely ilmaistaan LED2: n vilkkumisella. Kun IC2: n lähtö Q6 (nasta 4) kääntyy korkealle 15 sekunnin kuluttua, T2 johtaa ja aktivoi pietsosummerin PZ1, ja myös LED3 hehkuu. Hälytys toistuu uudelleen 15 sekunnin kuluttua, jos tuli jatkuu. Voit myös kytkeä päälle AC -hälytyksen, joka tuottaa kovaa ääntä, korvaamalla PZ1 relepiirillä (ei tässä). AC -hälytys aktivoituu tähän tarkoitukseen käytetyn releen koskettimien kautta.

Vaihe 4: Rakentaminen ja testaus

Yksipuolinen piirilevy PIN -diodipohjaiselle paloanturille on esitetty kuvassa 4 ja sen osien asettelu kuvassa 5. Sulje piirilevy pieneen laatikkoon siten, että voit liittää PIN -diodin BPW34 helposti laitteen takaosaan. laatikko. Asenna PIN -diodi sopivaan paikkaan ja peitä se siten, ettei normaali valo/auringonvalo pääse siihen.

Piirin testaaminen on yksinkertaista. Normaalisti, kun PIN -diodin lähellä ei ole liekkiä, pietsosummeri ei soi. Kun PIN -diodi tunnistaa liekin, pietsosummeri antaa hälytyksen. Sen tunnistusetäisyys on noin kaksi metriä. Se voi myös havaita oikosulun aiheuttamia kipinöitä verkkojohdoissa.