SENSOR DE INCÊNDIO: 7 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Olá pessoal!

O sensor de fogo é um sensor projetado para detectar e responder à presença de uma chama ou incêndio. Aqui, é um sensor de incêndio baseado em diodo PIN que é ativado quando detecta incêndio. Os alarmes de incêndio baseados em termistor têm uma desvantagem; o alarme só é ativado se o fogo aquecer o termistor nas proximidades.

Etapa 1: Hardware necessário

• CA3140 OP-AMP - 1
• CD4060 CONTADOR - 1
• BC547 NPN TRANSISTOR - 2
• Fotodiodo PIN BPW34
• LED 5 mm - 3
• PIEZO BUZZER-1
• 9V BATERIA-1
• 0,22 uf de disco de cerâmica capacitor-1
• 1M ohm resistor- 3
• Resistor de 1k ohm - 2
• Resistor de 100 ohms - 3

Etapa 2: Diagrama de Circuito

O diagrama do circuito do sensor de incêndio baseado em diodo PIN é mostrado acima na imagem. Ele é construído em torno de bateria de 9V, diodo PIN BPW34, op-amp CA3140 (IC1), contador CD4060 (IC2), transistores BC547, um buzzer piezoelétrico e alguns outros componentes.

No circuito, o fotodiodo PIN BPW34 é conectado às entradas inversora e não inversora do op-amp IC1 no modo de polarização reversa para alimentar a fotocorrente na entrada do op-amp. CA3140 é um amplificador operacional BiMOs de 4,5 MHz com entradas MOSFET e saída bipolar.

Os transistores MOSFET protegidos por porta (PMOS) no circuito de entrada fornecem impedância de entrada muito alta, normalmente em torno de 1,5T ohms. O IC requer corrente de entrada muito baixa, tão baixa quanto 10pA, para alterar o status da saída para alto ou baixo.

No circuito, o IC1 é usado como um amplificador de transimpedância para atuar como um conversor de corrente para voltagem. IC1 amplifica e converte a fotocorrente gerada no diodo PIN para a tensão correspondente em sua saída. A entrada não inversora é conectada ao terra e ânodo do fotodiodo, enquanto a entrada inversora obtém fotocorrente do diodo PIN.

Etapa 3: Operação do circuito

O resistor de realimentação de grande valor R1 define o ganho do amplificador de transimpedância, uma vez que está na configuração de inversão. A conexão de entrada não inversora ao aterramento fornece carga de baixa impedância para o fotodiodo, o que mantém a tensão do fotodiodo baixa.

O fotodiodo opera no modo fotovoltaico sem polarização externa. A realimentação do amplificador operacional mantém a corrente do fotodiodo igual à corrente de realimentação por meio de R1. Portanto, a tensão de deslocamento de entrada devido ao fotodiodo é muito baixa neste modo fotovoltaico com polarização automática. Isso permite um grande ganho sem qualquer tensão de deslocamento de grande saída. Esta configuração é selecionada para obter grande ganho em condições de pouca luz.

Normalmente, em condições de luz ambiente, a fotocorrente do diodo PIN é muito baixa; ele mantém a saída de IC1 baixa. Quando o diodo PIN detecta luz visível ou IR do fogo, sua fotocorrente aumenta e o amplificador de transimpedância IC1 converte esta corrente para a tensão de saída correspondente. A saída alta do IC1 ativa o transistor T1 e o LED1 acende. Isso indica que o circuito detectou fogo. Quando o T1 conduz, ele reinicia o pino 12 do IC2 para o potencial de terra e o CD4060 começa a oscilar.

IC2 é um contador binário com dez saídas que aumentam uma a uma quando oscila devido a C1 e R6. A oscilação do IC2 é indicada pelo piscar do LED2. Quando a saída Q6 (pino 4) do IC2 fica alta após 15 segundos, T2 conduz e ativa a campainha piezoelétrica PZ1 e o LED3 também acende. O alarme se repete novamente após 15 segundos se o fogo persistir.

Você também pode ativar um alarme CA que produz um som alto substituindo PZ1 por um circuito de relé (não mostrado aqui). O alarme CA é acionado através dos contatos do relé utilizado para este fim.

Etapa 4: Esquemático e Design de Layout

Um PCB para sensor de incêndio baseado em PIN é projetado usando EAGLE. O esquema e o layout da placa são mostrados acima na imagem.

Etapa 5: Envio de arquivos Gerber para o fabricante

Depois de exportar meus arquivos GERBER do EAGLE, estou enviando-os no LIONCIRCUITS para que minha placa seja fabricada. Normalmente, eu peço meus PCBs apenas deles. Eles fornecem prototipagem de baixo custo apenas em 6 dias.

Etapa 6: placas fabricadas

Recebi minha prancha da LIONCIRCUITS e estou compartilhando meus arquivos Gerber com você, caso alguém precise da prancha para ser fabricada.

Etapa 7: montagem e teste

Depois de montar minha placa com os componentes, fica assim.

Testar o circuito é simples. Normalmente, quando não há chama perto do diodo PIN, a campainha piezo não soa. Quando uma chama de fogo é detectada pelo diodo PIN, a campainha piezo soa um alarme. Seu alcance de detecção é de cerca de dois metros.