PIN დიოდზე დაფუძნებული ცეცხლის სენსორი: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

აქ არის PIN დიოდზე დაფუძნებული ხანძრის სენსორი, რომელიც ააქტიურებს სიგნალიზაციას ხანძრის გამოვლენისას. თერმისტორზე დაფუძნებული ხანძრის სიგნალიზაციას აქვს ნაკლი; სიგნალიზაცია ჩართულია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ცეცხლი ათბობს თერმისტორს ახლომდებარე სიახლოვეს. ამ წრეში, მგრძნობიარე PIN დიოდი გამოიყენება როგორც ხანძრის სენსორი უფრო დიდი მანძილზე ხანძრის გამოვლენისთვის.

ის აღმოაჩენს ხილულ სინათლეს და ინფრაწითელ (IR) დიაპაზონს 430nm - 1100nm. ასე რომ, ხილული სინათლე და ცეცხლიდან გამოსული სხივები ადვილად ააქტიურებს სენსორს სიგნალიზაციის გასააქტიურებლად. ის ასევე ცნობს ნაპერწკალს მაგისტრალურ გაყვანილობაში და, თუკი ეს კვლავ შენარჩუნდება, ის იძლევა გამაფრთხილებელ სიგნალს. ეს არის იდეალური დამცავი მოწყობილობა შოურუმებისთვის, სათავსოებისთვის, ჩამწერი ოთახებისთვის და ასე შემდეგ.

ნაბიჯი 1: ნაწილების სია

ნახევარგამტარები:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 მრიცხველი);

_ T1, T2 (BC547 npn ტრანზისტორი);

_ LED1, LED2, LED3, (5 მმ Led);

_ D1 (BPW34 PIN ფოტოდიოდი)

რეზისტორები (ყველა 1/4 ვატი, carbon 5% ნახშირბადი):

_ R1, R5, R6 (1 მეგა-ომი);

_ R2, R3 (1 კილო-ომი);

_ R4, R7, R8 (100 ohm)

კონდენსატორები:

_ C1 (0, 22 μF კერამიკული დისკი)

სხვადასხვა:

_ BATT.1 (9, 0V ბატარეა);

_ PZ1 (პიეზო ზუზერი)

ასე რომ, PIN დიოდი BPW34 გამოიყენება წრეში, როგორც სინათლის და IR სენსორი. BPW34 არის 2 პინიანი ფოტოდიოდი ანოდთან (A) და კათოდთან (K). ანოდის დასასრული მარტივად შეიძლება განისაზღვროს ფოტოდიოდის ბინის ზედაპირიდან. პატარა გამაგრების წერტილი, რომელსაც თხელი მავთული უკავშირდება არის ანოდი, ხოლო მეორე არის კათოდური ტერმინალი.

BPW34 არის პატარა PIN ფოტოდიოდი ან მინი მზის უჯრედი გასხივოსნებული მგრძნობიარე ზედაპირით, რომელიც წარმოქმნის 350mV DC ღია წრის ძაბვას 900 ნმ სინათლის ზემოქმედებისას. ის მგრძნობიარეა მზის ბუნებრივი სინათლის მიმართ და ასევე ცეცხლისგან. ასე რომ, ის იდეალურია სინათლის სენსორისთვის. BPW34 ფოტოდიოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნულოვანი მიკერძოებულობის, ასევე უკუ-მიკერძოებული მდგომარეობების დროს. მისი წინააღმდეგობა მცირდება, როდესაც მასზე შუქი მოდის.

ნაბიჯი 2: სქემის დიაგრამა

PIN დიოდზე დაფუძნებული ცეცხლის სენსორის მიკროსქემის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 3. ის აგებულია 9V ბატარეის გარშემო, PIN დიოდი BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), მრიცხველი CD4060 (IC2), ტრანზისტორი BC547 (T1 და T2)), პიეზო ზუზუნი (PZ1) და რამდენიმე სხვა კომპონენტი.

მიკროსქემში, PIN ფოტოდიოდი BPW34 უკავშირდება op-amp IC1- ის შემობრუნებასა და არაინვერტირებას, საპირისპირო მიკერძოებულ რეჟიმში, ფოტო მიმდინარეობის შესანახად op-amp- ის შესასვლელში. CA3140 არის 4.5MHz BiMOs op-amp MOSFET შეყვანისა და ბიპოლარული გამომავალი. კარიბჭეებით დაცული MOSFET (PMOS) ტრანზისტორი შეყვანის წრეში უზრუნველყოფს ძალიან მაღალ შეყვანის წინაღობას, როგორც წესი, დაახლოებით 1.5T ohms. IC მოითხოვს ძალიან დაბალ შეყვანის დენს, 10pA– მდე, რომ შეცვალოს გამომავალი სტატუსი მაღალი ან დაბალი. მიკროსქემში, IC1 გამოიყენება როგორც ტრანსიპედენტური გამაძლიერებელი, რათა იმოქმედოს როგორც ძაბვისა და ძაბვის გადამყვანი. IC1 აძლიერებს და გარდაქმნის PIN დიოდში წარმოქმნილ ფოტო მიმდინარეობას მის გამოსავალში შესაბამის ძაბვაში. არაინვერტირებული შეყვანა დაკავშირებულია ფოტოდიოდის მიწასთან და ანოდთან, ხოლო შემობრუნებული შეყვანა იღებს ფოტოს მიმდინარეობას PIN დიოდიდან.

ნაბიჯი 3: წრიული ოპერაცია

დიდი ღირებულების უკუკავშირის რეზისტორი R1 ადგენს ტრანსმისიულობის გამაძლიერებლის მომატებას, ვინაიდან ის ინვერსიულ კონფიგურაციაშია. არაინვერსიული შეყვანის მიწასთან შეერთება უზრუნველყოფს დაბალ წინაღობას დატვირთვას ფოტოდიოდისთვის, რაც ინარჩუნებს ფოტოდიოდის ძაბვას დაბალ დონეზე.

ფოტოდიოდი მუშაობს ფოტოელექტრული რეჟიმში გარე მიკერძოების გარეშე. Op-amp- ის გამოხმაურება ინარჩუნებს ფოტოდიოდის დენს ტოლფასია უკუკავშირის დენის R1- ით. ასე რომ, ფოტოდიოდის გამო შეყვანის ოფსეტური ძაბვა ძალიან დაბალია ამ მიკერძოებულ ფოტოელექტრულ რეჟიმში. ეს იძლევა დიდ მოგებას დიდი გამავალი ძაბვის გარეშე. ეს კონფიგურაცია შერჩეულია დაბალი შუქის პირობებში დიდი მოგების მისაღებად. ჩვეულებრივ, ატმოსფერული განათების პირობებში, PIN დიოდიდან ფოტო მიმდინარეობა ძალიან დაბალია; ის ინარჩუნებს IC1– ის გამომუშავებას დაბალ დონეზე. როდესაც PIN დიოდი ამოიცნობს ხილულ სინათლეს ან IR- ს ცეცხლიდან, მისი ფოტო მიმდინარეობა იზრდება და transimpedance გამაძლიერებელი IC1 გარდაქმნის ამ დენს შესაბამის გამომავალ ძაბვაზე. IC1– დან მაღალი გამომუშავება ააქტიურებს ტრანზისტორ T1– ს და LED1 ანათებს. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ წრემ აღმოაჩინა ხანძარი. როდესაც T1 გადის, მას სჭირდება IC2- ის პინ 12 გადატვირთვა მიწის პოტენციალზე და CD4060 იწყებს რხევას.

IC2 არის ორობითი მრიცხველი, რომელსაც აქვს ათი გამოსავალი, რომელიც მაღლა იწევს სათითაოდ, როდესაც ის იცვლება C1 და R6 გამო. IC2– ის რხევა მითითებულია LED2– ის მოციმციმე. როდესაც IC2– ის გამომავალი Q6 (პინ 4) მაღალი ხდება 15 წამის შემდეგ, T2 ატარებს და ააქტიურებს პიეზო ზუმერს PZ1 და LED3 ასევე ანათებს. სიგნალი კვლავ მეორდება 15 წამის შემდეგ, თუ ხანძარი შენარჩუნებულია. თქვენ ასევე შეგიძლიათ ჩართოთ AC სიგნალიზაცია, რომელიც აწარმოებს ხმამაღალ ხმას, PZ1 სარელეო სქემით შეცვლით (აქ ნაჩვენები არ არის). AC სიგნალი გააქტიურებულია ამ მიზნით გამოყენებული რელეს კონტაქტების საშუალებით.

ნაბიჯი 4: მშენებლობა და ტესტირება

PIN დიოდზე დაფუძნებული ხანძრის სენსორის ცალმხრივი PCB ნაჩვენებია ნახ. 4 -ში და მისი კომპონენტის განლაგება ნახ. 5. დახურეთ PCB პატარა ყუთში ისე, რომ ადვილად დააკავშიროთ PIN დიოდი BPW34 უკანა მხარეს ყუთი. დააინსტალირეთ PIN დიოდი შესაბამის ადგილას და დაფარეთ იგი ისე, რომ ნორმალური შუქი/მზის შუქი არ მოხვდეს მასზე.

მიკროსქემის ტესტირება მარტივია. ჩვეულებრივ, როდესაც PIN დიოდთან არ არის ცეცხლის ალი, პიეზო ზუზუნი არ ისმის. როდესაც ცეცხლის ალი იგრძნობა PIN დიოდის საშუალებით, პიეზო ზუზუნი განგაშია. მისი აღმოჩენის დიაპაზონი დაახლოებით ორი მეტრია. მას ასევე შეუძლია ქსელში ნაპერწკლების გამოვლენა მოკლე ჩართვის გამო.