חיישן אש מבוסס דיודות PIN: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

להלן חיישן אש מבוסס דיודה PIN המפעיל אזעקה כאשר הוא מזהה אש. לאזעקות אש המבוססות על תרמיסטור יש חסרון; האזעקה מופעלת רק אם האש מחממת את התרמיסטור בקרבת מקום. במעגל זה, דיודת PIN רגישה משמשת כחיישן אש לגילוי אש לטווח ארוך יותר.

הוא מזהה אור גלוי ואינפרא אדום (IR) בטווח של 430nm - 1100nm. כך שאור גלוי ו- IR מהאש יכולים להפעיל את החיישן בקלות כדי להפעיל את האזעקה. הוא גם מזהה ניצוצות בחיווט החשמל ואם אלה נמשכים, הוא נותן אזעקת אזהרה. זהו מכשיר הגנה אידיאלי לאולמות תצוגה, ארונות, חדרי תקליטים וכן הלאה.

שלב 1: רשימת חלקים

מוליכים למחצה:

_ IC1 (מגבר אופטי-מגבר CA3140);

_ IC2 (מונה CD4060);

_ T1, T2 (טרנזיסטור npn BC547);

_ LED1, LED2, LED3, (5 מ מ לד);

_ D1 (פוטודיודה PIN PIN BPW34)

נגדים (כולם 1/4 וואט, ± 5% פחמן):

_ R1, R5, R6 (1 מגה-אוהם);

_ R2, R3 (1 קילו אוהם);

_ R4, R7, R8 (100 אוהם)

קבלים:

_ C1 (0, 22 µF דיסק קרמי)

שונות:

_ BATT.1 (סוללה 9, 0V);

_ PZ1 (זמזם פיצו)

אז דיודת PIN BPW34 משמשת במעגל כחיישן אור וחיישן IR. BPW34 היא פוטודיודה בעלת 2 פינים עם אנודה (A) וקתודה (K). ניתן לזהות את קצה האנודה בקלות מן המשטח השטוח של הפוטודיודה. נקודת הלחמה קטנה שאליה מחובר חוט דק היא האנודה והאחרת היא מסוף הקתודה.

BPW34 הוא פוטודיודה זעירה או תא סולארי מיני עם משטח רגיש קורן, המייצר מתח במעגל פתוח של 350mV DC כאשר הוא נחשף לאור 900 ננומטר. הוא רגיש לאור השמש הטבעי וגם לאור האור. אז הוא אידיאלי לשימוש כחיישן אור. ניתן להשתמש בפוטודיודה BPW34 במצבי אפס וגם במצבי הטייה הפוכה. עמידותו יורדת כאשר האור נופל עליה.

שלב 2: תרשים מעגלים

תרשים מעגלים של חיישן האש המבוסס על דיודות PIN מוצג באיור 3. הוא בנוי סביב סוללת 9V, דיודת PIN BPW34 (D1), מגבר אופטי CA3140 (IC1), מונה CD4060 (IC2), טרנזיסטורים BC547 (T1 ו- T2), זמזם פיצו (PZ1) ועוד כמה רכיבים.

במעגל, פוטודיודה PIN BPW34 מחוברת לכניסות ההופכות והבלתי הפיכות של מגבר ה- IC1 op-amp במצב מוטה הפוכה כדי להזין זרם צילום לקלט של מגבר אופ. CA3140 הוא מגבר אופני BiMO של 4.5 מגה-הרץ עם כניסות MOSFET ויציאה דו קוטבית. טרנזיסטורים מוגנים מסוג MOSFET (PMOS) המוגנים במעגל הקלט מספקים עכבת כניסה גבוהה מאוד, בדרך כלל סביב 1.5T אוהם. ה- IC דורש זרם קלט נמוך מאוד, עד 10pA, כדי לשנות את מצב הפלט לגבוה או נמוך. במעגל, IC1 משמש כמגבר טרנזימפנס כדי לפעול כממיר זרם למתח. IC1 מגביר וממיר את זרם הצילום שנוצר בדיודת ה- PIN למתח המתאים ביציאתו. הכניסה הבלתי הפיכה מחוברת לקרקע ולאנודה של פוטודיודה, בעוד הכניסה ההפוכה מקבלת זרם צילום מדיודת ה- PIN.

שלב 3: פעולת מעגל

נגד משוב בעל ערך גדול R1 קובע את הרווח של מגבר הטרנסמפידנס מכיוון שהוא בתצורה הפוכה. חיבור קלט שאינו הפוך לקרקע מספק עומס עכבה נמוך לפוטודיודה, ששומר על מתח הפוטודיודה נמוך.

הפוטודיודה פועלת במצב הפוטו -וולטאי ללא הטיה חיצונית. משוב של מגבר ה- op מגנה על זרם הפוטודיודה שווה לזרם המשוב עד R1. כך שמתח קיזוז הכניסה עקב הפוטודיודה נמוך מאוד במצב פוטו-וולטאי זה המוטה על עצמו. זה מאפשר רווח גדול ללא מתח קיזוז פלט גדול. תצורה זו נבחרה כדי להשיג רווח גדול בתנאי תאורה נמוכה. בדרך כלל, באור הסביבה, זרם הצילום מתוך דיודת ה- PIN נמוך מאוד; הוא שומר את התפוקה של IC1 נמוך. כאשר דיודת ה- PIN מזהה אור גלוי או אינפרא אדום מאש, זרם הצילום שלה גדל ומגבר הטרנסמפידנס IC1 ממיר זרם זה למתח יציאה תואם. תפוקה גבוהה מ- IC1 מפעילה את זוהר הטרנזיסטור T1 ו- LED1. זה מצביע על כך שהמעגל זיהה שריפה. כאשר T1 מתנהל, הוא לוקח את סיכה 12 של IC2 לאפס לפוטנציאל הקרקע ו- CD4060 מתחיל להתנדנד.

IC2 הוא מונה בינארי עם עשר יציאות שהופכות גבוהות אחת אחת כשהן מתנדנדות עקב C1 ו- R6. תנודה של IC2 מסומנת על ידי מהבהב של LED2. כאשר פלט Q6 (סיכה 4) של IC2 הופך גבוה לאחר 15 שניות, T2 מוליך ומפעיל זמזם פיז'ו PZ1, וגם LED3 זוהר. האזעקה חוזרת על עצמה לאחר 15 שניות אם האש נמשכת. ניתן גם להפעיל אזעקת AC המייצרת צליל חזק על ידי החלפת PZ1 במעגל ממסר (לא מוצג כאן). אזעקת AC מופעלת באמצעות אנשי קשר של הממסר המשמש למטרה זו.

שלב 4: בנייה ובדיקות

לוח יחיד בצד אחד לחיישן האש המבוסס על דיודות PIN מוצג באיור 4 ופריסת המרכיבים שלו באיור 5. סגרו את הלוח בקופסה קטנה באופן שתוכלו לחבר דיודת PIN BPW34 בקלות בצד האחורי של התיבה. התקן את דיודת ה- PIN במקום המתאים וכיסה אותה כך שאור/אור שמש לא יפול עליה.

בדיקת המעגל פשוטה. בדרך כלל, כאשר אין להבת אש ליד דיודת ה- PIN, זמזם הפיצו לא נשמע. כאשר דיודת ה- PIN מזהה להבת אש, זמזם פאיזו משמיע אזעקה. טווח הזיהוי שלה הוא סביב שני מטרים. הוא גם יכול לזהות ניצוצות בחיווט החשמל עקב קצר חשמלי.