CẢM BIẾN CHÁY: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Chào mọi người!

Cảm biến cháy là một cảm biến được thiết kế để phát hiện và phản hồi khi có ngọn lửa hoặc đám cháy. Ở đây, nó là một cảm biến lửa dựa trên diode PIN sẽ kích hoạt khi nó phát hiện cháy. Các thiết bị báo cháy dựa trên nhiệt điện trở có một nhược điểm; báo động chỉ bật nếu ngọn lửa làm nóng điện trở nhiệt ở gần.

Bước 1: Yêu cầu phần cứng

• CA3140 OP-AMP - 1
• BỘ ĐẾM CD4060 - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• Điốt quang mã PIN BPW34
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• PIN 9V-1
• Tụ đĩa gốm 0,22uf-1
• Điện trở 1M ohm- 3
• Điện trở 1k ohm - 2
• Điện trở 100 ohm - 3

Bước 2: Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch của cảm biến cháy dựa trên diode PIN được hiển thị ở trên trong hình ảnh. Nó được xây dựng xung quanh pin 9V, diode PIN BPW34, op-amp CA3140 (IC1), bộ đếm CD4060 (IC2), bóng bán dẫn BC547, bộ rung piezo và một số thành phần khác.

Trong mạch, diode quang PIN BPW34 được kết nối với đầu vào đảo ngược và không đảo ngược của op-amp IC1 ở chế độ phân cực ngược để cấp dòng quang vào đầu vào của op-amp. CA3140 là op-amp BiMOs 4,5MHz với đầu vào MOSFET và đầu ra lưỡng cực.

Các bóng bán dẫn MOSFET (PMOS) được bảo vệ cổng trong mạch đầu vào cung cấp trở kháng đầu vào rất cao, thường khoảng 1,5T ohms. IC yêu cầu dòng điện đầu vào rất thấp, thấp tới 10pA, để thay đổi trạng thái đầu ra thành cao hoặc thấp.

Trong mạch, IC1 được sử dụng như một bộ khuếch đại trở kháng để hoạt động như một bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp. IC1 khuếch đại và chuyển đổi dòng quang được tạo ra trong diode PIN thành điện áp tương ứng ở đầu ra của nó. Đầu vào không đảo ngược được kết nối với mặt đất và cực dương của diode quang, trong khi đầu vào đảo ngược nhận dòng quang từ diode PIN.

Bước 3: Hoạt động mạch

Điện trở phản hồi giá trị lớn R1 đặt mức tăng của bộ khuếch đại cản trở vì nó ở cấu hình đảo ngược. Kết nối đầu vào không đảo ngược với đất cung cấp tải trở kháng thấp cho điốt quang, giúp giữ cho điện áp điốt quang ở mức thấp.

Điốt quang hoạt động ở chế độ quang điện không có phân cực bên ngoài. Phản hồi của op-amp giữ cho dòng điốt quang bằng với dòng phản hồi qua R1. Vì vậy điện áp bù đầu vào do điốt quang rất thấp trong chế độ quang điện tự phân cực này. Điều này cho phép một độ lợi lớn mà không cần bất kỳ điện áp bù đầu ra lớn nào. Cấu hình này được chọn để có được độ lợi lớn trong điều kiện ánh sáng yếu.

Thông thường, trong điều kiện ánh sáng xung quanh, dòng quang từ diode PIN rất thấp; nó giữ cho đầu ra của IC1 ở mức thấp. Khi diode PIN phát hiện ánh sáng nhìn thấy hoặc IR từ ngọn lửa, dòng quang của nó tăng lên và bộ khuếch đại cản trở IC1 chuyển đổi dòng điện này thành điện áp đầu ra tương ứng. Đầu ra cao từ IC1 kích hoạt bóng bán dẫn T1 và LED1 phát sáng. Điều này cho thấy rằng mạch đã phát hiện cháy. Khi T1 dẫn, nó sẽ đặt lại chân 12 của IC2 thành điện thế nối đất và CD4060 bắt đầu dao động.

IC2 là một bộ đếm nhị phân với mười đầu ra lần lượt tăng cao khi nó dao động do C1 và R6. Dao động của IC2 được biểu thị bằng sự nhấp nháy của LED2. Khi ngõ ra Q6 (chân 4) của IC2 tăng cao sau 15 giây, T2 dẫn và kích hoạt bộ rung piezo PZ1, đồng thời LED3 cũng phát sáng. Báo động lặp lại một lần nữa sau 15 giây nếu đám cháy vẫn tiếp diễn.

Bạn cũng có thể bật cảnh báo AC tạo ra âm thanh lớn bằng cách thay thế PZ1 bằng một mạch rơ le (không được hiển thị ở đây). Cảnh báo AC được kích hoạt thông qua các tiếp điểm của rơ le được sử dụng cho mục đích này.

Bước 4: Thiết kế sơ đồ và bố cục

PCB cho cảm biến cháy dựa trên mã PIN được thiết kế bằng EAGLE. Sơ đồ và bố cục bảng được hiển thị ở trên trong hình ảnh.

Bước 5: Gửi tệp Gerber cho nhà sản xuất

Sau khi xuất các tệp GERBER của tôi từ EAGLE, tôi đang tải chúng lên LIONCIRCUITS để sản xuất bảng của tôi. Tôi thường chỉ đặt hàng PCB của mình từ họ. Họ cung cấp dịch vụ tạo mẫu với chi phí thấp chỉ trong vòng 6 ngày.

Bước 6: Bo mạch chế tạo

Tôi đã nhận được bảng của mình từ LIONCIRCUITS và tôi đang chia sẻ các tệp Gerber của tôi với bạn trong trường hợp có ai đó cần sản xuất bảng.

Bước 7: Lắp ráp và kiểm tra

Sau khi lắp ráp bảng của tôi với các thành phần, nó trông như thế này.

Kiểm tra mạch rất đơn giản. Thông thường, khi không có ngọn lửa cháy gần diode PIN, còi piezo không phát ra âm thanh. Khi ngọn lửa cháy được diode PIN cảm nhận, còi piezo phát ra âm thanh báo động. Phạm vi phát hiện của nó là khoảng hai mét.