SENSOR DE FUEGO: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¡Hola, todos!

El sensor de fuego es un sensor diseñado para detectar y responder a la presencia de una llama o fuego. Aquí, es un sensor de fuego basado en diodo PIN que se activa cuando detecta fuego. Las alarmas de incendio basadas en termistor tienen un inconveniente; la alarma se enciende solo si el fuego calienta el termistor en las inmediaciones.

Paso 1: Hardware requerido

• CA3140 OP-AMP - 1
• CONTADOR CD4060 - 1
• TRANSISTOR BC547 NPN - 2
• Fotodiodo PIN BPW34
• LED 5 mm - 3
• ZUMBADOR PIEZO-1
• BATERÍA DE 9V-1
• Condensador de disco cerámico 0.22uf-1
• Resistencia de 1 M ohmios - 3
• Resistencia de 1k ohmios - 2
• Resistencia de 100 ohmios - 3

Paso 2: diagrama de circuito

El diagrama de circuito del sensor de incendio basado en diodo PIN se muestra arriba en la imagen. Está construido alrededor de una batería de 9V, diodo PIN BPW34, amplificador operacional CA3140 (IC1), contador CD4060 (IC2), transistores BC547, un zumbador piezoeléctrico y algunos otros componentes.

En el circuito, el fotodiodo PIN BPW34 está conectado a las entradas inversoras y no inversoras del amplificador operacional IC1 en modo de polarización inversa para alimentar la fotocorriente en la entrada del amplificador operacional. CA3140 es un amplificador operacional BiMOs de 4.5MHz con entradas MOSFET y salida bipolar.

Los transistores MOSFET protegidos por puerta (PMOS) en el circuito de entrada proporcionan una impedancia de entrada muy alta, normalmente alrededor de 1,5 T ohmios. El IC requiere una corriente de entrada muy baja, tan baja como 10pA, para cambiar el estado de salida a alto o bajo.

En el circuito, IC1 se utiliza como amplificador de transimpedancia para actuar como convertidor de corriente a voltaje. IC1 amplifica y convierte la fotocorriente generada en el diodo PIN al voltaje correspondiente en su salida. La entrada no inversora está conectada a la tierra y al ánodo del fotodiodo, mientras que la entrada inversora recibe fotocorriente del diodo PIN.

Paso 3: Operación del circuito

La resistencia de retroalimentación de gran valor R1 establece la ganancia del amplificador de transimpedancia ya que está en configuración inversora. La conexión de la entrada no inversora a tierra proporciona una carga de baja impedancia para el fotodiodo, lo que mantiene bajo el voltaje del fotodiodo.

El fotodiodo opera en modo fotovoltaico sin polarización externa. La retroalimentación del amplificador operacional mantiene la corriente del fotodiodo igual a la corriente de retroalimentación a través de R1. Entonces, el voltaje de compensación de entrada debido al fotodiodo es muy bajo en este modo fotovoltaico autopolarizado. Esto permite una gran ganancia sin ningún voltaje de compensación de salida grande. Esta configuración se selecciona para obtener una gran ganancia en condiciones de poca luz.

Normalmente, en condiciones de luz ambiental, la fotocorriente del diodo PIN es muy baja; mantiene baja la salida de IC1. Cuando el diodo PIN detecta luz visible o IR del fuego, su fotocorriente aumenta y el amplificador de transimpedancia IC1 convierte esta corriente en el voltaje de salida correspondiente. La salida alta de IC1 activa el transistor T1 y el LED1 se ilumina. Esto indica que el circuito ha detectado fuego. Cuando T1 conduce, se restablece el pin 12 de IC2 al potencial de tierra y el CD4060 comienza a oscilar.

IC2 es un contador binario con diez salidas que se vuelven altas una a una cuando oscila debido a C1 y R6. La oscilación de IC2 se indica mediante el parpadeo del LED2. Cuando la salida Q6 (pin 4) de IC2 se pone alta después de 15 segundos, T2 conduce y activa el zumbador piezoeléctrico PZ1, y el LED3 también se ilumina. La alarma se repite nuevamente después de 15 segundos si el fuego persiste.

También puede activar una alarma de CA que produce un sonido fuerte reemplazando el PZ1 con un circuito de relé (no se muestra aquí). La alarma de CA se activa a través de los contactos del relé utilizado para este propósito.

Paso 4: Diseño esquemático y de distribución

Un PCB para sensor de fuego basado en PIN está diseñado con EAGLE. El esquema y el diseño de la placa se muestran arriba en la imagen.

Paso 5: envío de archivos Gerber al fabricante

Después de exportar mis archivos GERBER de EAGLE, los estoy subiendo a LIONCIRCUITS para fabricar mi placa. Por lo general, solicito mis PCB solo a ellos. Proporcionan prototipos de bajo costo solo en 6 días.

Paso 6: tableros fabricados

Recibí mi tablero de LIONCIRCUITS y estoy compartiendo mis archivos Gerber con usted en caso de que alguien necesite que se fabrique el tablero.

Paso 7: Montaje y prueba

Después de ensamblar mi placa con componentes, se ve así.

Probar el circuito es simple. Normalmente, cuando no hay llama de fuego cerca del diodo PIN, el zumbador piezoeléctrico no suena. Cuando el diodo PIN detecta una llama de fuego, el zumbador piezo suena una alarma. Su rango de detección es de alrededor de dos metros.