PIN -dioodil põhinev tuleandur: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Siin on PIN -dioodil põhinev tuleandur, mis käivitab tulekahju tuvastamisel häire. Termistoripõhistel tulekahjusignalisatsioonidel on puudus; alarm lülitub sisse ainult siis, kui tuli soojendab läheduses asuvat termistorit. Selles vooluringis kasutatakse tundliku PIN-dioodi tuleandurina pikema ulatusega tulekahju avastamiseks.

See tuvastab nähtava valguse ja infrapuna (IR) vahemikus 430–1100 nm. Nii et tulest nähtav valgus ja infrapuna võivad anduri kergesti aktiveerida, et häire käivitada. Samuti tuvastab see sädemed toitejuhtmetes ja kui need püsivad, annab see hoiatussignaali. See on ideaalne kaitseseade müügisalongide, kappide, salvestusruumide jms jaoks.

Samm: osade loend

Pooljuhid:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 loendur);

_ T1, T2 (BC547 npn transistor);

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

_ D1 (BPW34 PIN -fotodiood)

Takistid (kõik 1/4 vatti, ± 5% süsinikku):

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

_ R2, R3 (1 kilo-oom);

_ R4, R7, R8 (100 oomi)

Kondensaatorid:

_ C1 (0, 22 μF keraamiline ketas)

Mitmesugused:

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

_ PZ1 (piesosummer)

Niisiis kasutatakse ahelas valguse ja IR -andurina PIN -dioodi BPW34. BPW34 on 2-kontaktiline fotodiood, millel on anood (A) ja katood (K). Anoodi otsa saab hõlpsasti tuvastada fotodioodi pealtvaates tasase pinna järgi. Väike jootepunkt, millega on ühendatud õhuke traat, on anood ja teine on katoodiklemm.

BPW34 on pisike PIN-valgusdiood või väike päikesepatarei, millel on kiirgav tundlik pind, mis tekitab 900 nm valguse käes 350 mV alalisvoolu pinget. See on tundlik loodusliku päikesevalguse ja ka tulekahju valguse suhtes. Seega on see ideaalne kasutamiseks valgussensorina. Fotodioodi BPW34 saab kasutada nii null- kui ka vastupidise nihkega olekutes. Selle vastupanu väheneb valguse langemisel.

2. samm: vooluahela skeem

PIN-dioodil põhineva tuleanduri lülitusskeem on näidatud joonisel 3. See on ehitatud 9 V aku, PIN-dioodi BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), loenduri CD4060 (IC2), transistoride BC547 (T1 ja T2) ümber), piesosummer (PZ1) ja mõned muud komponendid.

Vooluahelas on PIN-fotodiood BPW34 ühendatud op-amp IC1 inverteerivate ja mitte-inverteerivate sisenditega pöördpingestatud režiimis, et toita fotovool op-amp sisendisse. CA3140 on 4,5MHz BiMO op-amp MOSFET sisendite ja bipolaarse väljundiga. Väravaga kaitstud MOSFET (PMOS) transistorid sisendahelas pakuvad väga suurt sisendtakistust, tavaliselt umbes 1,5T oomi. IC vajab väljundi oleku muutmiseks kõrgeks või madalaks väga madalat sisendvoolu (kuni 10pA). Vooluahelas kasutatakse IC1 transimpedantsvõimendina, mis toimib voolu-pinge muundurina. IC1 võimendab ja teisendab PIN -dioodis loodud fotovoolu oma väljundis vastavaks pingeks. Mitteinverteeriv sisend on ühendatud fotodioodi maa ja anoodiga, samas kui inverteeriv sisend saab fotovoolu PIN-dioodilt.

3. samm: vooluahela toimimine

Suure väärtusega tagasiside takisti R1 määrab transimpedantsvõimendi võimenduse, kuna see on pöördkonfiguratsioonis. Mitteinverteeriva sisendi ühendamine maapinnaga tagab fotodioodile madala impedantskoormuse, mis hoiab fotodioodi pinget madalal.

Fotodiood töötab fotogalvaanilises režiimis ilma väliste nihketeta. Op-amp tagasiside hoiab fotodioodi voolu võrdväärsena tagasisidevooluga R1 kaudu. Niisiis on fotodioodist tingitud sisendnihke pinge selles iseenesest kallutatud fotogalvaanilises režiimis väga madal. See võimaldab suurt võimendust ilma suure väljundpingeta. See konfiguratsioon on valitud suure võimenduse saamiseks hämaras. Tavaliselt on ümbritseva valguse tingimustes PIN -dioodi fotovool väga madal; see hoiab IC1 väljundi madalal. Kui PIN -diood tuvastab tulest nähtava valguse või infrapuna, suureneb selle fotovool ja transimpedantsvõimendi IC1 teisendab selle voolu vastavaks väljundpingeks. IC1 kõrge väljund aktiveerib transistori T1 ja LED1 helendab. See näitab, et vooluahel on tuvastanud tulekahju. Kui T1 juhib, võtab IC2 lähtestusnõel 12 maanduspotentsiaalile ja CD4060 hakkab võnkuma.

IC2 on kümne väljundiga binaarloendur, mis muutuvad C1 ja R6 tõttu võnkudes ükshaaval kõrgeks. IC2 võnkumist näitab LED2 vilkumine. Kui IC2 väljund Q6 (tihvt 4) muutub 15 sekundi pärast kõrgeks, juhib ja aktiveerib T2 piesosummerit PZ1, samuti süttib LED3. Kui tulekahju jätkub, kordub häire uuesti 15 sekundi pärast. Samuti saate valju heli tekitava vahelduvvoolu alarmi sisse lülitada, asendades PZ1 releeskeemiga (siin pole näidatud). Vahelduvvooluhäire aktiveeritakse selleks kasutatava relee kontaktide kaudu.

4. samm: ehitamine ja katsetamine

PIN -dioodil põhineva tuleanduri ühepoolne trükkplaat on näidatud joonisel 4 ja selle komponentide paigutus joonisel 5. Pange trükkplaat väikesesse kasti nii, et saate PIN -dioodi BPW34 hõlpsalt ühendada kast. Paigaldage PIN -diood sobivasse kohta ja katke see nii, et tavaline valgus/päikesevalgus ei satuks sellele.

Vooluahela testimine on lihtne. Tavaliselt, kui PIN -dioodi läheduses ei põle leek, ei kostu piesosummer. Kui PIN -diood tuvastab tuleleeki, annab piesosummer häire. Selle avastamisulatus on umbes kaks meetrit. Samuti võib see tuvastada sädemeid toitejuhtmetes lühise tõttu.