पिन डायोड आधारित फायर सेंसर: 4 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

यहां एक पिन डायोड आधारित फायर सेंसर है जो आग का पता लगाने पर अलार्म को सक्रिय करता है। थर्मिस्टर आधारित फायर अलार्म में एक खामी है; अलार्म तभी चालू होता है जब आग थर्मिस्टर को पास के क्षेत्र में गर्म करती है। इस सर्किट में, एक संवेदनशील पिन डायोड का उपयोग लंबी दूरी की आग का पता लगाने के लिए फायर सेंसर के रूप में किया जाता है।

यह 430nm - 1100nm की सीमा में दृश्य प्रकाश और अवरक्त (IR) का पता लगाता है। तो दृश्य प्रकाश और आग से आईआर अलार्म को ट्रिगर करने के लिए सेंसर को आसानी से सक्रिय कर सकते हैं। यह मेन वायरिंग में चिंगारी का भी पता लगाता है और अगर ये बनी रहती है, तो यह एक चेतावनी अलार्म देता है। यह शोरूम, लॉकर, रिकॉर्ड रूम आदि के लिए एक आदर्श सुरक्षात्मक उपकरण है।

चरण 1: भागों की सूची

अर्धचालक:

_ IC1 (CA3140 op-amp);

_ IC2 (CD4060 काउंटर);

_ T1, T2 (BC547 एनपीएन ट्रांजिस्टर);

_ LED1, LED2, LED3, (5 मिमी एलईडी);

_ D1 (BPW34 पिन फोटोडायोड)

प्रतिरोधी (सभी 1/4 वाट, ± 5% कार्बन):

_ R1, R5, R6 (1 मेगा-ओम);

_ R2, R3 (1 किलो-ओम);

_ R4, R7, R8 (100 ओम)

संधारित्र:

_ C1 (0, 22 μF सिरेमिक डिस्क)

विविध:

_ BATT.1 (9, 0V बैटरी);

_ PZ1 (पीजो बजर)

तो, सर्किट में पिन डायोड BPW34 का उपयोग प्रकाश और IR सेंसर के रूप में किया जाता है। BPW34 एक 2-पिन फोटोडायोड है जिसमें एनोड (A) और कैथोड (K) होता है। फोटोडायोड की शीर्ष-दृश्य सपाट सतह से एनोड सिरे को आसानी से पहचाना जा सकता है। एक छोटा सोल्डर बिंदु जिससे एक पतला तार जुड़ा होता है वह एनोड होता है और दूसरा कैथोड टर्मिनल होता है।

BPW34 रेडिएंट सेंसिटिव सरफेस वाला एक छोटा पिन फोटोडायोड या मिनी सोलर सेल है जो 900nm लाइट के संपर्क में आने पर 350mV DC ओपन-सर्किट वोल्टेज उत्पन्न करता है। यह प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश के प्रति संवेदनशील है और आग से प्रकाश के प्रति भी संवेदनशील है। तो यह एक प्रकाश संवेदक के रूप में उपयोग के लिए आदर्श है। BPW34 फोटोडायोड का उपयोग शून्य-पूर्वाग्रह के साथ-साथ रिवर्स-पूर्वाग्रह राज्यों में भी किया जा सकता है। इस पर प्रकाश पड़ने पर इसका प्रतिरोध कम हो जाता है।

चरण 2: सर्किट आरेख

पिन डायोड आधारित फायर सेंसर का सर्किट आरेख चित्र 3 में दिखाया गया है। यह लगभग 9V बैटरी, पिन डायोड BPW34 (D1), op-amp CA3140 (IC1), काउंटर CD4060 (IC2), ट्रांजिस्टर BC547 (T1 और T2) के आसपास बनाया गया है।), एक पीजो बजर (PZ1) और कुछ अन्य घटक।

सर्किट में, पिन फोटोडायोड BPW34 op-amp के इनपुट में फोटो करंट को फीड करने के लिए रिवर्स-बायस्ड मोड में op-amp IC1 के इनवर्टिंग और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट से जुड़ा होता है। CA3140 MOSFET इनपुट और बाइपोलर आउटपुट के साथ एक 4.5MHz BiMOs op-amp है। इनपुट सर्किट में गेट-संरक्षित MOSFET (PMOS) ट्रांजिस्टर बहुत अधिक इनपुट प्रतिबाधा प्रदान करते हैं, आमतौर पर लगभग 1.5T ओम। आउटपुट स्थिति को उच्च या निम्न में बदलने के लिए IC को बहुत कम इनपुट करंट की आवश्यकता होती है, जो कि 10pA जितना कम है। सर्किट में, IC1 को वर्तमान-से-वोल्टेज कनवर्टर के रूप में कार्य करने के लिए एक ट्रांसीम्पेडेंस एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है। IC1 अपने आउटपुट में पिन डायोड में उत्पन्न फोटो करंट को संबंधित वोल्टेज में बढ़ाता है और परिवर्तित करता है। नॉन-इनवर्टिंग इनपुट फोटोडायोड के ग्राउंड और एनोड से जुड़ा होता है, जबकि इनवर्टिंग इनपुट को पिन डायोड से फोटो करंट मिलता है।

चरण 3: सर्किट ऑपरेशन

लार्ज-वैल्यू फीडबैक रेसिस्टर R1 ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर का लाभ सेट करता है क्योंकि यह इनवर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन में है। गैर-इनवर्टिंग इनपुट को जमीन से जोड़ने से फोटोडायोड के लिए कम प्रतिबाधा भार मिलता है, जिससे फोटोडायोड वोल्टेज कम रहता है।

फोटोडायोड बिना किसी बाहरी पूर्वाग्रह के फोटोवोल्टिक मोड में काम करता है। op-amp का फीडबैक फोटोडायोड करंट को R1 के माध्यम से फीडबैक करंट के बराबर रखता है। तो इस स्व-पक्षपाती फोटोवोल्टिक मोड में फोटोडायोड के कारण इनपुट ऑफसेट वोल्टेज बहुत कम है। यह बिना किसी बड़े आउटपुट ऑफ़सेट वोल्टेज के बड़े लाभ की अनुमति देता है। कम रोशनी की स्थिति में बड़ा लाभ प्राप्त करने के लिए इस कॉन्फ़िगरेशन का चयन किया जाता है। आम तौर पर, परिवेश प्रकाश की स्थिति में, पिन डायोड से फोटोक्रेक्ट बहुत कम होता है; यह IC1 का आउटपुट कम रखता है। जब पिन डायोड आग से दृश्य प्रकाश या IR का पता लगाता है, तो इसका फोटो करंट बढ़ जाता है और ट्रांसीम्पेडेंस एम्पलीफायर IC1 इस करंट को संबंधित आउटपुट वोल्टेज में बदल देता है। IC1 से उच्च आउटपुट ट्रांजिस्टर T1 और LED1 चमक को सक्रिय करता है। यह इंगित करता है कि सर्किट में आग लग गई है। जब T1 संचालित होता है, तो यह IC2 के रीसेट पिन 12 को जमीनी क्षमता पर ले जाता है और CD4060 दोलन करना शुरू कर देता है।

IC2 दस आउटपुट वाला एक बाइनरी काउंटर है जो C1 और R6 के कारण दोलन करने पर एक-एक करके उच्च हो जाता है। IC2 का दोलन LED2 के झपकने से संकेत मिलता है। जब IC2 का आउटपुट Q6 (पिन 4) 15 सेकंड के बाद उच्च हो जाता है, तो T2 पीजो बजर PZ1 का संचालन और सक्रिय करता है, और LED3 भी चमकता है। अगर आग बनी रहती है तो अलार्म 15 सेकंड के बाद फिर से दोहराता है। आप एक एसी अलार्म भी चालू कर सकते हैं जो PZ1 को रिले सर्किट्री के साथ बदलकर तेज ध्वनि उत्पन्न करता है (यहां नहीं दिखाया गया है)। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए गए रिले के संपर्कों के माध्यम से एसी अलार्म सक्रिय होता है।

चरण 4: निर्माण और परीक्षण

पिन डायोड आधारित फायर सेंसर के लिए सिंगल साइड पीसीबी को अंजीर में दिखाया गया है। 4 और इसके घटक लेआउट अंजीर में। 5. पीसीबी को एक छोटे से बॉक्स में इस तरह से संलग्न करें कि आप पिन डायोड BPW34 को पीछे की तरफ आसानी से जोड़ सकें डिब्बा। पिन डायोड को उपयुक्त स्थान पर स्थापित करें और इसे इस तरह से ढक दें कि सामान्य प्रकाश/सूर्य का प्रकाश उस पर न पड़े।

सर्किट का परीक्षण सरल है। आम तौर पर, जब पिन डायोड के पास आग की लौ नहीं होती है, तो पीजो बजर नहीं बजता है। जब पिन डायोड द्वारा आग की लौ को महसूस किया जाता है, तो पीजो बजर अलार्म बजाता है। इसकी डिटेक्शन रेंज लगभग दो मीटर है। यह शॉर्ट-सर्किट के कारण मेन वायरिंग में चिंगारी का भी पता लगा सकता है।