Sensor ng Fire Diode Batay sa PIN: 4 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Narito ang isang PIN diode based fire sensor na nagpapagana ng isang alarma kapag nakakita ito ng apoy. Ang mga alarma sa sunog na thermistor ay may sagabal; ang alarma ay bubuksan lamang kung ang apoy ay ininit ang thermistor sa malapit na paligid. Sa circuit na ito, ang isang sensitibong PIN diode ay ginagamit bilang isang sensor ng sunog para sa isang mas matagal na pagtuklas ng sunog.

Nakita nito ang nakikitang ilaw at infrared (IR) sa saklaw na 430nm - 1100nm. Kaya't ang nakikitang ilaw at IR mula sa apoy ay maaaring madaling buhayin ang sensor upang ma-trigger ang alarma. Nakita rin nito ang mga spark sa mains wiring at, kung magpapatuloy ito, nagbibigay ito ng isang alarma ng babala. Ito ay isang perpektong aparato ng proteksiyon para sa mga showroom, locker, record room at iba pa.

Hakbang 1: Listahan ng Mga Bahagi

Semiconductors:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 counter);

_ T1, T2 (BC547 npn transistor);

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

_ D1 (BPW34 PIN photodiode)

Mga resistorista (lahat ng 1/4 watt, ± 5% carbon):

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

_ R2, R3 (1 kilo-ohm);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

Mga Capacitor:

_ C1 (0, 22 μF ceramic disk)

Iba't ibang:

_ BATT.1 (9, 0V na baterya);

_ PZ1 (piezo buzzer)

Kaya, ang PIN diode BPW34 ay ginagamit sa circuit bilang ilaw at IR sensor. Ang BPW34 ay isang 2-pin photodiode na may anode (A) at cathode (K). Ang dulo ng anode ay madaling makilala mula sa tuktok na tanawin na tuktok ng photodiode. Ang isang maliit na solder point kung saan nakakonekta ang isang manipis na kawad ay ang anode at ang isa pa ay ang terminal ng cathode.

Ang BPW34 ay isang maliit na PIN photodiode o mini solar cell na may nagliliwanag na sensitibong ibabaw na bumubuo ng 350mV DC open-circuit boltahe kapag nakalantad sa 900nm na ilaw. Sensitibo ito sa natural na sikat ng araw at sa ilaw din mula sa apoy. Kaya't mainam ito para magamit bilang isang light sensor. AngBPW34 photodiode ay maaaring magamit sa zero-bias pati na rin ang mga estado ng reverse-bias. Bumababa ang paglaban nito kapag bumagsak ang ilaw dito.

Hakbang 2: Diagram ng Circuit

Ang diagram ng circuit ng PIN diode based fire sensor ay ipinapakita sa Larawan 3. Ito ay itinayo sa paligid ng 9V baterya, PIN diode BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), counter CD4060 (IC2), transistors BC547 (T1 at T2), isang piezo buzzer (PZ1) at ilang iba pang mga bahagi.

Sa circuit, ang PIN photodiode BPW34 ay konektado sa invertting at non-inverting input ng op-amp IC1 sa reverse-bias mode upang pakainin ang kasalukuyang larawan sa input ng op-amp. Ang CA3140 ay isang 4.5MHz BiMOs op-amp na may mga input ng MOSFET at output ng bipolar. Ang mga transistors na protektado ng GATE na protektado ng MOSFET (PMOS) sa input circuit ay nagbibigay ng napakataas na impedance ng pag-input, karaniwang sa paligid ng 1.5T ohms. Nangangailangan ang IC ng napakababang kasalukuyang pag-input, kasing baba ng 10pA, upang mabago ang katayuan ng output sa mataas o mababa. Sa circuit, ang IC1 ay ginagamit bilang isang transimpedance amplifier upang kumilos bilang isang kasalukuyang-to-boltahe converter. Ang IC1 ay nagpapalakas at nagko-convert ng kasalukuyang larawan na nabuo sa PIN diode sa kaukulang boltahe sa output nito. Ang non-inverting input ay konektado sa ground at anode ng photodiode, habang ang inverting input ay nakakakuha ng kasalukuyang larawan mula sa PIN diode.

Hakbang 3: Pagpapatakbo ng Circuit

Ang resistor ng feedback na may malaking halaga na R1 ay nagtatakda ng pakinabang ng transimpedance amplifier dahil nasa inverting configure ito. Ang koneksyon ng non-inverting input sa ground ay nagbibigay ng mababang impedance load para sa photodiode, na nagpapanatili ng mababang boltahe ng photodiode.

Ang photodiode ay nagpapatakbo sa photovoltaic mode na walang panlabas na bias. Ang feedback ng op-amp ay pinapanatili ang kasalukuyang photodiode na katumbas ng kasalukuyang feedback sa pamamagitan ng R1. Kaya't ang input na offset boltahe dahil sa photodiode ay napakababa sa self-bias na photovoltaic mode na ito. Pinapayagan nito ang isang malaking pakinabang nang walang anumang boltahe ng biglang output. Napili ang pagsasaayos na ito upang makakuha ng malaking pakinabang sa mga magaan na kundisyon. Karaniwan, sa ambient light condition, ang photocurrent mula sa PIN diode ay napakababa; pinapanatili nitong mababa ang output ng IC1. Kapag nakita ng PIN diode ang nakikitang ilaw o IR mula sa apoy, ang kasalukuyang larawan nito ay tumataas at ang transimpedance amplifier na IC1 ay nagpapalit ng kasalukuyang ito sa kaukulang boltahe ng output. Ang mataas na output mula sa IC1 ay nagpapagana ng transistor T1 at LED1 glows. Ipinapahiwatig nito na ang circuit ay nakakita ng sunog. Kapag nagsasagawa ang T1, tumatagal ito ng pag-reset ng pin 12 ng IC2 sa potensyal sa lupa at ang CD4060 ay nagsisimula sa pag-oscillate.

Ang IC2 ay isang binary counter na may sampung mga output na nagiging mataas isa-isa kapag nag-oscillate ito dahil sa C1 at R6. Ang oscillation ng IC2 ay ipinahiwatig ng pagkurap ng LED2. Kapag ang output Q6 (pin 4) ng IC2 ay nagiging mataas pagkatapos ng 15 segundo, ang T2 ay nagsasagawa at nagpapagana ng piezo buzzer PZ1, at ang LED3 ay kumikinang din. Umuulit muli ang alarma pagkalipas ng 15 segundo kung magpapatuloy ang sunog. Maaari mo ring buksan ang isang alarma sa AC na gumagawa ng isang malakas na tunog sa pamamagitan ng pagpapalit ng PZ1 ng isang relay circuitry (hindi ipinakita dito). Ang alarm ng AC ay naaktibo sa pamamagitan ng mga contact ng relay na ginamit para sa hangaring ito.

Hakbang 4: Konstruksiyon at Pagsubok

Ang isang solong panig ng PCB para sa PIN diode based fire sensor ay ipinapakita sa Larawan 4 at ang layout ng bahagi nito sa Larawan 5. Isara ang PCB sa isang maliit na kahon sa isang paraan na maaari mong maikonekta ang PIN diode BPW34 nang madali sa likurang bahagi ng ang kahon. I-install ang PIN diode sa isang angkop na lugar at takpan ito tulad ng ang normal na ilaw / sikat ng araw ay hindi mahuhulog dito.

Ang pagsubok sa circuit ay simple. Karaniwan, kapag walang apoy sa apoy malapit sa PIN diode, ang piezo buzzer ay hindi tunog. Kapag ang apoy ng apoy ay nadama ng diode ng PIN, ang piezo buzzer ay tunog ng isang alarma. Ang saklaw ng pagtuklas nito ay halos dalawang metro. Maaari rin itong tuklasin ang mga spark sa mga kable ng mains dahil sa short-circuit.