Spodaj razloženo preprosto ultrazvočno vezje za požarni alarm zazna situacijo nevarnosti požara tako, da zazna razlike v okoliških zračnih valovih ali zračno turbulenco. Visoka občutljivost vezja zagotavlja, da se tudi najmanjša zračna turbulenca, ki nastane zaradi temperaturne razlike ali požara, hitro zazna in sproži priklopljena alarmna naprava.

Pregled

Običajni požarni senzorji uporabljajo različne sisteme za prepoznavanje ognja in so pri vseh vrstah zapletenosti.

Običajni požarni alarmni sistem uporablja a temperaturni senzor zaznati nenavadno visoko temperaturno varianco, ki jo povzroči požar.

“kako priključiti enopolno stikalo z enim metom ”

Ni bistveno, da samo elektronski del, kot je termistor ali se uporablja polprevodniška temperaturna naprava, vendar preprost material, kot je nizkotemperaturna taljiva povezava ali bimetalno temperaturno stikalo.

Čeprav je zaželena enostavnost takšnih vrst alarmov, je njihova zanesljivost vprašljiva, saj se zazna le, ko je požar že dozorel.

Obstajajo bolj zapleteni požarni alarmni sistemi, na primer detektorji dima, ki so opremljeni z ločenim polprevodniškim delom, ki zazna obstoj dimnih delcev, vnetljivih plinov in hlapov.

Razen tega obstajajo optoelektronski požarni alarmni sistemi, ki se sprožijo, ko jim dim kakršne koli oblike blokira svetlobne žarke. Takšen sistem za odkrivanje požara je bil objavljen na Hobby Electronics.

Zaznavanje toplote z uporabo Dopplerjevega premika

Nova metoda odkrivanja požara z uporabo ultrazvočni zvok je opisano v tem članku. Ob enakih principih delovanja kot slavni Dopplerjev Shift ultrazvočni alarmi za vsiljivce , je ta sistem za odkrivanje požara poleg gibanja trdnega predmeta izjemno občutljiv na turbulenco v zraku.

Toplota zaradi električnega požara povzroči izjemno turbulenco in sproži alarm. Pogosto se lažni alarmi sprožijo zaradi turbulenc. Zaradi tega je ta vrsta požarnega alarma kot nalašč za dom, čeprav ga ljudje, ki živijo v njem, pogosto ne bi cenili.

Kako se zgodi diskriminacija zvokov

Ena pomanjkljivost uporabe protivlomnega alarma Doppler Shift kot požarnega alarma je obsežno območje zaznavanja, ki ga ta enota zagotavlja. Tu se nekako izkaže, da je to dobro, ker hitro odkrivanje postane mogoče, čeprav se požar začne v majhnem kotu območja zaznavanja.

Standardno načelo običajnih požarnih alarmov je odkrivanje požarov ob ignoriranju ljudi, ki se prerivajo po sobi. To je ključnega pomena, saj je alarmni sistem nastavljen tako, da deluje, dokler se ne aktivira.

Tipičen ultrazvočni alarm Dopplerjevega prestavljanja ne razlikuje med ljudmi in turbulenco. Zato je bolj smiselno, da požarni alarmni sistem uporablja vezje, ki ureja majhno območje delovanja.

Alarmno enoto lahko postavite na mesto v sobi, kjer je gibanje človeka minimalno, vendar lahko kljub temu hitro prepozna turbulenco, ki je posledica požara.

Sistem deluje

Osnovni ultrazvočni alarm je opremljen z dvema neodvisnima vezjema, ki sta povezana z istim napajalnikom.

Preprostejše elektronsko vezje deluje na oddajnik, ki oddaja enakomerne zvočne frekvence v sprejemnik, kar je bolj zapleteno vezje.

Blok diagram požarnega alarma je prikazan na sliki 1.

Kot je opisano, oddajniško vezje s pomočjo oscilatorja proizvaja ultrazvočni zvok in napaja signal prek zvočnika.

Zvočnik električni signal pretvori v zvočne valove, vendar jih ljudje ne slišijo, ker so postavljeni nad območje sluha.

Običajni ojačevalniki zvoka ne delujejo dobro na ultrazvočnih frekvencah zaradi piezoelektričnega tipa oddajnega pretvornika.

Običajno je vključen moderator izhodne ravni, tako da je občutljivost vezja mogoče prilagoditi na pravo raven.

Sprejemnik

Mikrofon na sprejemniku zazna zvočne valove oddajnika in jih pretvori nazaj v električne signale.

Še enkrat, a specializirani piezoelektrični pretvornik se uporablja na sprejemnem mikrofonu, ker običajni niso primerni za delovanje pri visokih, zlasti ultrazvočnih frekvencah.

Izjemno manevrsko stanje ultrazvočnega zvoka povzroča težave pri zaznavanju med mikrofonom in zvočnikom, če sta obe napravi nameščeni skoraj ena ob drugi.

V praktičnih situacijah so zajeti signali odsev sten ali pohištva v sobi.

Poleg tega je izhod iz mikrofona razmeroma nizek in običajno približno 1 mV RMS. Vgrajen je ojačevalnik za izboljšanje signala na delujočo raven.

Običajno se pri ultrazvočnem protivlomnem alarmu uporabljata vsaj dve stopnji ojačanja z visokim ojačanjem. Ker pa obravnavani požarni alarmni sistem zahteva manjšo občutljivost, je primernejša ena stopnja ojačanja.

Detektor

Naslednji del vezja je detektor amplitudne modulacije. V praktični situaciji je zaznani signal neposredni izhodni val 40 kHz od oddajnika.

Ta signal se zbira po različnih poteh in poljubno fazno. Ampak tako amplitude signala kot njegove fazne zveze se ohranijo brez kakršnih koli sprememb. Tako v stanju pripravljenosti iz generatorja amplitude ne nastane izhod.

Kadar se pred detektorjem giblje ali je zrak turbulenten, se celoten scenarij spremeni.

Slavni Dopplerjev premik prevzame vodenje in povzroči nihanje frekvence na signalih, ki se odbijajo od predmeta v gibanju ali motnje v zraku.

Del sporočenega signala se zbira bodisi neposredno bodisi z uporabo nepremičnih predmetov po zraku, ki je odporen na turbulenco.

Po tem sta dve ali več frekvenc usmerjeni v amplitudni demodulator. V tej fazi je fazno razmerje zunaj regulacije, ker imajo signali različne frekvence.

Ultrazvočne valovne oblike

Ko si ogledujete diagram valov na sliki 2 spodaj, si predstavljajte, da je zgornja valovna oblika standardni signal 40 kHz, spodnja valovna oblika pa frekvenčno spremenjen signal. Na začetku so signali v fazi ali pa se homogeno povečujejo in zmanjšujejo, medtem ko ohranjajo enako polarnost.

Fazni signali so povzeti znotraj demodulatorja, da ustvarijo ogromen izhodni signal. Nato med zaporedjem valov vstopijo v antifazno območje.

To pomeni, da signali še vedno enakomerno povečujejo in zmanjšujejo amplitudo, vendar imajo zdaj nasprotne polaritete.

Posledično demodulator proizvaja šibek izhodni signal, ko se druga dva signala medsebojno prekinjata. Toda na koncu signali skočijo nazaj v fazo in sprostijo močan izhod iz demodulatorja.

V trenutku, ko se vezje aktivira, se izmeri spremenljiva izhodna stopnja iz demodulatorja.

Frekvenca izhodnega signala je enaka varianti med dvojnimi vhodnimi signali.

To je običajno vidno pri nizko-zvočni frekvenci ali podzvočni frekvenci. Brez dvoma se signal z izhoda brez truda zajame, potem ko ga ojačevalnik z visokim ojačanjem izboljša.

Generator alarmov

Ko je signal ojačan, se uporablja za nadzor standardnega vezja zapaha, ki se po aktiviranju alarma sproži, dokler se sistem ne ponastavi. Zaklepanje ureja preklopni tranzistor, ki krmilno napetost poveže z vezjem za zaznavanje alarma.

Generator alarmov je zgrajen z uporabo napetostno nadzorovanega oscilatorja (VCO), ki ga moderira nizkofrekvenčni oscilator.

Nizkofrekvenčni oscilator ustvari rampo valovne oblike, izhod iz VCO pa bo postopoma naraščal frekvenco do največjega tona.

Nato se bo signal vrnil na najnižjo višino in spet postopoma povečeval frekvenco. Ta ciklični postopek se nadaljuje in zagotavlja učinkovit alarmni signal.

Kako deluje vezje

Popolna risba vezja ultrazvočnega sistema za odkrivanje požara ali sprejemnika je prikazana na spodnji sliki.

KROG SPREJEMNIKA : Črtkane črte se spajajo z dovodnimi tirnicami oddajnega kroga spodaj

KROG ODDAJNIKA

Oddajnik je zgrajen s pomočjo časovne naprave 7555, IC1. Ta komponenta CMOS je tip 555 časovnika z nizko porabo energije.

Za to vrsto generatorja alarmov je 7555 idealen v primerjavi s 555, ker se celotna poraba energije vezja ohranja na približno 1 mA ali manj, kar prispeva k učinkoviti porabi energije baterije.

Poleg tega se 7555 IC uporablja v tipični nihajni metodi, pri čemer so časovni deli R13, RV1 in C7 izbrani posebej za generiranje frekvence 40 kHz.

Prednastavitev je regulirana tako, da ustvarja izhodno frekvenco, ki zagotavlja idealno učinkovitost iz sprejemnih in oddajnih vezij. Prednastavitev je v shemi vezja označena kot RV2.

Sprejemnik

X1 je senzor za zajem signala v vezju sprejemnika, njegov izhod pa je povezan z vhodom skupnega ojačevalnika oddajnika, ki je zasnovan okoli Q1.

V tem križišču se ohrani nizek kolektorski tok okoli 0,1 A, da se zagotovi nizka poraba energije celotnega dela.

Običajno bi človek mislil, da to povzroča manj dobička s tovrstnim ojačevalnikom, vendar je na splošno več kot dovolj za obstoječe delovanje.

Kondenzator C2 združuje izboljšan izhod iz Q1 v običajni demodulator AM z uporabo D1, D2, R3 in C3.

Kasneje se posledični nizkofrekvenčni signal razširja z uporabo drugega skupnega ojačevalnika oddajnika, ki se nahaja na Q2.

Kot zapah je uporabljen še en časovnik IC1. V nasprotju z običajno prakso se časovnik IC1 uporablja v monostabilnem pristopu, ki zagotavlja pozitiven izhodni impulz, če je zatič 2 zmanjšan za 33% od napajalne napetosti.

Običajno bi širino izhodnega impulza reguliral par časovnega upora in kondenzatorja, vendar to vezje nima teh komponent.

Namesto tega sta zatiča 6 in 7 IC1 povezana z minus napajalno tirnico. Ko se aktivira, se izhod IC1 vklopi in ostane v tem stanju, kar omogoča zaklepanje.

Iz kolektorja tranzistorja Q2 je priključen zatič 2 IC1 in reguliran na enako polovico napajalne napetosti.

Tako v stanju pripravljenosti IC1 ni aktiviran. V trenutku, ko se enota zažene, napetost kolektorja na Q2 niha.

Poleg tega v negativnih polciklih postane nižja od praga napetosti sprožilca. Z uporabo stikala SW1 in vhoda za ponastavitev IC1 na napajalno napetost 0V lahko celotno vezje ponastavite.

Komponenta, ki se uporablja za usmerjanje moči v alarmno vezje, ko je IC1 aktiviran, je tranzistor Q3. Iz varnostnih razlogov R8 deluje kot upor, ki omejuje tok.

Alarmni signal

IC2 je zadnji čip, ki je fazno zaklenjena zanka CMOS 4046BE. Vendar je pri tej zasnovi ključen le del VCO. Primerjalnik faz se pravilno uporablja, vendar le kot pretvornik v alarmno vezje.

Inverzija izhoda VCO povzroči dvofazni izhod, ki omogoča keramičnemu resonatorju LS1, da sprejme najvišjo napetost, ki je dvakrat večja od napajalne napetosti.

Kot rezultat se ustvari kričeč alarmni signal. Po potrebi je mogoče izhod iz zatiča 4 IC2 izboljšati in uporabiti za napajanje standardnega zvočnika. Kondenzator C6 in upor R12 delujeta kot časovna dela za VCO. Elektronske komponente zagotavljajo stabilno izhodno frekvenco okoli 2 kHz, kar je območje, kjer keramični resonator doseže največjo učinkovitost.

Modulacijski signal proizvaja tipični enojni sprostitveni oscilator s tranzistorja Q4. To zagotavlja divergentno valovno obliko rampe pri 4 kHz.

Kako nastaviti

Začnite z RV1 na polovici poti in RV2, določenim za največjo moč, ki je popolnoma obrnjena v nasprotni smeri urnega kazalca.

Z multimetrom (če je na voljo) nastavite RV2 na najnižjo enosmerno napetost in ga povežite čez R3, ko je negativna sonda pritrjena na negativni napajalni vod.

Vklopite enoto in pretvornike postavite proti steni ali kateri koli gladki površini, oddaljeni približno 10 ali 20 cm.

Ko se sproži RV1, bo na multimetru prišlo do odčitavanja ali premikanja, nato pa je RV1 nastavljen tako, da doseže največji možni odčitek.

Ko je regulacija končana, je zelo priporočljivo pritrditi vodnik čez SW1, ker je generator alarma utišan in njegov izhod ne more vplivati na meritve.

Če multimeter ni na voljo, lahko RV1 nastavite s pristopom poskusov in napak, da odkrijete vrednost, ki deluje za celoten del.

Čeprav je RV2 dobro zaščiten, je alarmna enota še vedno občutljiva. Mesto vgradnje mora biti dobro načrtovano za enoto. Dobro mesto bi bilo nekoliko nad delovno mizo upravljavca, kjer je največje tveganje požara zaradi električnega orodja in materialov za spajkanje.

Druga prednost postavitve enote višje je, ker se bo vroč zrak dvignil in olajšal sprožitev alarma brez nevarnosti lažnih signalov, ki jih ustvarijo ljudje, ki tečejo po sobi.

Z nekaj poskusi je mogoče doseči primeren položaj brez vpliva človeških dejavnikov in stabilno občutljivost generatorja požarnega alarma.

Da bi preizkusili učinkovitost položaja enote, je delujoči spajkalnik nameščen pod in pred komponento.

Ko nastane ustrezen turbulenten zrak, mora sprožiti alarm. Ko je vklopljen, je vezje pod napetostjo, vendar ga lahko takoj ponastavite tako, da SW1 ponastavite.

Vezje ultrazvočnega požarnega alarma ni zasnovano s stikalom za zakasnitev, vendar mora biti pri delovanju SW1 zagotovljena vaša prisotnost za enoto. Če po vklopu stikala odstranite roko, ni tveganja.