SENSOR KEBAKARAN: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Halo semuanya!

Sensor api adalah sensor yang dirancang untuk mendeteksi dan merespon adanya nyala api atau api. Di sini, ini adalah sensor api berbasis dioda PIN yang aktif ketika mendeteksi api. Alarm kebakaran berbasis termistor memiliki kelemahan; alarm menyala hanya jika api memanaskan termistor di sekitar.

Langkah 1: Diperlukan Perangkat Keras

• CA3140 OP-AMP - 1
• Penghitung CD4060 - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• Fotodioda PIN BPW34
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• BATERAI 9V-1
• 0.22uf kapasitor disk keramik-1
• Resistor 1M ohm - 3
• resistor 1k ohm - 2
• Resistor 100 ohm - 3

Langkah 2: Diagram Sirkuit

Diagram rangkaian sensor api berbasis dioda PIN ditunjukkan di atas pada gambar. Itu dibangun di sekitar baterai 9V, dioda PIN BPW34, op-amp CA3140 (IC1), penghitung CD4060 (IC2), transistor BC547, buzzer piezo dan beberapa komponen lainnya.

Di sirkuit, PIN fotodioda BPW34 terhubung ke input pembalik dan non-pembalik dari op-amp IC1 dalam mode bias mundur untuk memasukkan arus foto ke input op-amp. CA3140 adalah op-amp BiMOs 4,5MHz dengan input MOSFET dan output bipolar.

Transistor MOSFET (PMOS) yang dilindungi gerbang di sirkuit input memberikan impedansi input yang sangat tinggi, biasanya sekitar 1,5T ohm. IC membutuhkan arus input yang sangat rendah, serendah 10pA, untuk mengubah status output menjadi tinggi atau rendah.

Dalam rangkaian, IC1 digunakan sebagai penguat transimpedansi untuk bertindak sebagai konverter arus ke tegangan. IC1 memperkuat dan mengubah arus foto yang dihasilkan di dioda PIN ke tegangan yang sesuai dalam outputnya. Input non-inverting terhubung ke ground dan anoda fotodioda, sedangkan input pembalik mendapat arus foto dari dioda PIN.

Langkah 3: Operasi Sirkuit

Resistor umpan balik bernilai besar R1 menetapkan penguatan penguat transimpedansi karena berada dalam konfigurasi pembalik. Koneksi input non-pembalik ke ground memberikan beban impedansi rendah untuk fotodioda, yang menjaga tegangan fotodioda tetap rendah.

Fotodioda beroperasi dalam mode fotovoltaik tanpa bias eksternal. Umpan balik op-amp menjaga arus fotodioda sama dengan arus umpan balik melalui R1. Jadi tegangan offset input karena photodiode sangat rendah dalam mode photovoltaic self-bias ini. Hal ini memungkinkan gain yang besar tanpa tegangan offset output yang besar. Konfigurasi ini dipilih untuk mendapatkan gain yang besar dalam kondisi minim cahaya.

Biasanya, dalam kondisi cahaya sekitar, arus foto dari dioda PIN sangat rendah; itu membuat output IC1 rendah. Ketika dioda PIN mendeteksi cahaya tampak atau IR dari api, arus fotonya meningkat dan penguat transimpedansi IC1 mengubah arus ini menjadi tegangan keluaran yang sesuai. Output tinggi dari IC1 mengaktifkan transistor T1 dan LED1 bersinar. Ini menunjukkan bahwa sirkuit telah mendeteksi kebakaran. Ketika T1 berjalan, dibutuhkan reset pin 12 dari IC2 ke potensial ground dan CD4060 mulai berosilasi.

IC2 adalah pencacah biner dengan sepuluh output yang berubah tinggi satu per satu ketika berosilasi karena C1 dan R6. Osilasi IC2 ditunjukkan dengan berkedipnya LED2. Ketika output Q6 (pin 4) dari IC2 menjadi tinggi setelah 15 detik, T2 melakukan dan mengaktifkan buzzer piezo PZ1, dan LED3 juga menyala. Alarm akan berulang lagi setelah 15 detik jika api terus berlanjut.

Anda juga dapat menyalakan alarm AC yang menghasilkan suara keras dengan mengganti PZ1 dengan sirkuit relai (tidak ditampilkan di sini). Alarm AC diaktifkan melalui kontak relai yang digunakan untuk tujuan ini.

Langkah 4: Desain Skema dan Tata Letak

PCB untuk sensor api berbasis PIN dirancang menggunakan EAGLE. Skema dan tata letak papan ditunjukkan di atas pada gambar.

Langkah 5: Mengirim File Gerber ke Pabrikan

Setelah mengekspor file GERBER saya dari EAGLE, saya mengunggahnya di LIONCIRCUITS untuk membuat papan saya diproduksi. Saya biasanya memesan PCB saya hanya dari mereka. Mereka menyediakan prototyping berbiaya rendah hanya dalam waktu 6 hari.

Langkah 6: Papan Fabrikasi

Saya telah menerima papan saya dari LIONCIRCUITS dan saya membagikan file Gerber saya kepada Anda jika ada yang membutuhkan papan untuk diproduksi.

Langkah 7: Perakitan dan Pengujian

Setelah merakit papan saya dengan komponen, tampilannya seperti ini.

Menguji sirkuit itu sederhana. Biasanya, ketika tidak ada nyala api di dekat dioda PIN, buzzer piezo tidak berbunyi. Ketika nyala api dirasakan oleh dioda PIN, buzzer piezo membunyikan alarm. Jangkauan deteksinya sekitar dua meter.