PIN Diyot Tabanlı Yangın Sensörü: 4 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Yangın algıladığında alarmı devreye sokan PIN diyot tabanlı yangın sensörü burada. Termistör tabanlı yangın alarmlarının bir dezavantajı vardır; alarm, yalnızca yangın termistörü yakın çevrede ısıtırsa açılır. Bu devrede, daha uzun menzilli bir yangın algılama için yangın sensörü olarak hassas bir PIN diyotu kullanılır.

430nm – 1100nm aralığında görünür ışığı ve kızılötesini (IR) algılar. Böylece yangından gelen görünür ışık ve IR, alarmı tetiklemek için sensörü kolayca etkinleştirebilir. Ayrıca şebeke kablolarındaki kıvılcımları da algılar ve devam ederse uyarı alarmı verir. Showroom, soyunma dolabı, kayıt odaları vb. için ideal bir koruyucu cihazdır.

Adım 1: Parça Listesi

Yarı iletkenler:

_ IC1 (CA3140 işlem amfisi);

_ IC2 (CD4060 sayacı);

_ T1, T2 (BC547 npn transistör);

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

_ D1 (BPW34 PIN fotodiyot)

Dirençler (tümü 1/4 watt, ± %5 karbon):

_ R1, R5, R6 (1 megaohm);

_ R2, R3 (1 kilo-ohm);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

kapasitörler:

_ C1 (0, 22 μF seramik disk)

Çeşitli:

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

_ PZ1 (piezo sesli uyarı)

Bu nedenle devrede ışık ve IR sensörü olarak PIN diyot BPW34 kullanılmaktadır. BPW34, anot (A) ve katot (K) içeren 2 pimli bir fotodiyottur. Anot ucu, fotodiyotun üstten görünüşlü düz yüzeyinden kolaylıkla tanımlanabilir. İnce bir telin bağlı olduğu küçük lehim noktası anot, diğeri ise katot terminalidir.

BPW34, 900nm ışığa maruz kaldığında 350mV DC açık devre voltajı üreten radyan duyarlı yüzeye sahip küçük bir PIN fotodiyot veya mini güneş pilidir. Doğal güneş ışığına ve ayrıca ateşten gelen ışığa duyarlıdır. Bu nedenle, bir ışık sensörü olarak kullanım için idealdir. BPW34 fotodiyot, sıfır önyargılı olduğu kadar ters önyargılı durumlarda da kullanılabilir. Üzerine ışık düştüğünde direnci azalır.

Adım 2: Devre Şeması

PIN diyot tabanlı yangın sensörünün devre şeması Şekil 3'te gösterilmiştir. 9V pil, PIN diyot BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), sayaç CD4060 (IC2), transistörler BC547 (T1 ve T2) üzerine inşa edilmiştir.), bir piezo buzzer (PZ1) ve birkaç diğer bileşen.

Devrede, op-amp girişine foto akımı beslemek için op-amp IC1'in evirici ve evirici olmayan girişlerine ters yönlü modda PIN fotodiyodu BPW34 bağlanır. CA3140, MOSFET girişleri ve bipolar çıkışlı bir 4.5MHz BiMOs op-amp'dir. Giriş devresindeki kapı korumalı MOSFET (PMOS) transistörleri, tipik olarak yaklaşık 1.5T ohm olan çok yüksek giriş empedansı sağlar. IC, çıkış durumunu yüksek veya düşük olarak değiştirmek için 10pA kadar düşük çok düşük giriş akımı gerektirir. Devrede, IC1, akım-voltaj dönüştürücü olarak hareket etmek için bir transpedans amplifikatörü olarak kullanılır. IC1, PIN diyotunda üretilen foto akımını yükseltir ve çıkışındaki karşılık gelen voltaja dönüştürür. Evirmeyen giriş, fotodiyotun toprağa ve anotuna bağlanırken, ters çeviren giriş PIN diyotundan foto akımını alır.

Adım 3: Devre Çalışması

Büyük değerli geri besleme direnci R1, ters çevirme konfigürasyonunda olduğu için transempedans yükselticisinin kazancını ayarlar. Tersine çevirmeyen girişin toprağa bağlanması, fotodiyot voltajını düşük tutan fotodiyot için düşük empedans yükü sağlar.

Fotodiyot, harici önyargı olmadan fotovoltaik modda çalışır. Op-amp'in geri beslemesi, fotodiyot akımını R1 üzerinden geri besleme akımına eşit tutar. Bu nedenle, fotodiyottan kaynaklanan giriş ofset voltajı, bu kendinden taraflı fotovoltaik modda çok düşüktür. Bu, herhangi bir büyük çıkış ofset voltajı olmadan büyük bir kazanç sağlar. Bu yapılandırma, düşük ışık koşullarında büyük kazanç elde etmek için seçilmiştir. Normal olarak, ortam ışığı durumunda, PIN diyotundan gelen fotoakım çok düşüktür; IC1 çıkışını düşük tutar. PIN diyotu yangından gelen görünür ışığı veya IR'yi algıladığında, foto akımı artar ve transempedans yükselticisi IC1, bu akımı karşılık gelen çıkış voltajına dönüştürür. IC1'den gelen yüksek çıkış, transistör T1'i etkinleştirir ve LED1 yanar. Bu, devrenin yangın algıladığını gösterir. T1 iletime geçtiğinde, IC2'nin reset pin 12'sini toprak potansiyeline alır ve CD4060 salınım yapmaya başlar.

IC2, C1 ve R6 nedeniyle salındığında birer birer yükselen on çıkışlı bir ikili sayaçtır. IC2'nin salınımı, LED2'nin yanıp sönmesiyle gösterilir. 15 saniye sonra IC2'nin Q6 çıkışı (pim 4) yüksek olduğunda, T2 piezo buzzer PZ1'i iletir ve etkinleştirir ve LED3 de yanar. Yangın devam ederse 15 saniye sonra alarm tekrar eder. PZ1'i bir röle devresi ile değiştirerek (burada gösterilmemiştir) yüksek ses üreten bir AC alarmını da açabilirsiniz. AC alarmı, bu amaçla kullanılan rölenin kontakları üzerinden etkinleştirilir.

Adım 4: Yapım ve Test Etme

PIN diyot tabanlı yangın sensörü için tek taraflı bir PCB Şekil 4'te ve bileşen düzeni Şekil 5'te gösterilmiştir. PCB'yi, PIN diyotu BPW34'ü arka tarafına kolayca bağlayabileceğiniz şekilde küçük bir kutuya yerleştirin kutu. PIN diyotu uygun bir yere kurun ve üzerine normal ışık/güneş ışığı düşmeyecek şekilde kapatın.

Devreyi test etmek basittir. Normalde, PIN diyotunun yakınında alev olmadığında piezo buzzer çalmaz. PIN diyotu tarafından bir yangın alevi algılandığında, piezo buzzer bir alarm çalar. Algılama menzili yaklaşık iki metredir. Ayrıca kısa devre nedeniyle şebeke kablolarındaki kıvılcımları da algılayabilir.