Принципиальная схема датчика пожара на транзисторах
В радиолюбительской практике популярны простые и надежные устройства пожарной сигнализации. Многие из них описаны в популярной литературе для радиолюбителей. Одним из таких устройств является приведенная на рис. 2.8 схема, реагирующая на повышение температуры окружающей среды. Датчиком изменения температуры здесь служит терморезистор R7 (ММТ-4).
Момент переключения компаратора, собранного на транзисторе VT1, фиксируется светодиодом VD1, который также играет роль индикатора при настройке схемы. Эта схема используется автором как датчик возгорания на даче, в отдельном помещении деревянной бани, в котором установлен электрический нагреватель (ТЭН). При повышении температуры воздуха выше некоторого значения (задаваемого переменным резистором R6) устройство включает звуковую сигнализацию (на схеме она не показана, предполагается, что радиолюбитель самостоятельно соберет этот узел).
Рис. 2.8. Электрическая схема датчика пожара
Контакты реле К1 также можно использовать и для коммутации другой маломощной нагрузки. Терморезистор на выносных проводах (длиной не более 3 м) помещается непосредственно под потолком деревенской бани (сауны), а сама схема с узлом коммутации — в предбаннике.
Отличительные особенности датчика — высокая надежность работы, простота конструкции, недорогие комплектующие.
При температуре среды +18. +20 °С активное сопротивление термодатчика около 100 кОм. Терморезистор R7 вместе с переменным резистором R6 и резистором R2 образуют делитель напряжения. Напряжение смещения подается на базу транзистора VT1, который используется как компаратор (пороговый выключатель). Пороговое напряжение переключения компаратора равно сумме напряжения смещения светодиода VD1 и напряжения перехода «база-эмиттер» транзистора VT1.
Относительно положительного полюса источника питания порог переключения компаратора примерно равен 2 В. До тех пор, пока разность потенциалов на выводах терморезистора не станет ниже 10 В, транзистор VT1 будет закрыт. Следовательно, ток в цепи «эмиттер-коллектор» VT1 отсутствует, светодиод VD1 не горит, напряжение на выводах резистора R1 близко к 0, транзисторы VT2, ѴТЗ закрыты, реле К1 обесточено, нагрузка отключена.
Резистор R3 ограничивает ток базы транзистора VT1 и с указанным сопротивлением почти не влияет на порог срабатывания компаратора. Регулировка переменным резистором R6 (чувствительность компаратора) позволяет повысить напряжение на базе VT1 так, чтобы транзистор был все еще закрыт, но находился на грани включения (светодиод очень слабо светится). При повышении температуры вокруг терморезистора (более +50 °С) сопротивление R7 лавинообразно уменьшается.
Напряжение на базе транзистора VT1 относительно «минуса» питания падает, и он открывается. Ток через открытый переход «кодлектор-эмиттер» транзистора VT1 и светодиод VD1 обуславливает падение напряжения на резисторе R1. Через ограничивающий резистор R4 и детектор на диоде VD2 конденсатор С1 быстро заряжается. Диод VD2 выполняет и другую функцию: препятствует быстрому разряду конденсатора С1 через резистор R4 при возврате транзистора VT1 в закрытое состояние.
Это приводит к задержке выключения сигнала тревоги, делая схему несколько инерционной в режиме выключения, но в итоге такое схемное решение идет только на пользу. Задержка возникает благодаря очень малому току потребления ключа на транзисторах VT2, ѴТЗ, включенных по схеме с общим коллектором. Поэтому резистор R5 может иметь очень большое сопротивление, а оксидный конденсатор С1 подходит любой марки на рабочее напряжение не менее 12 В.
Начиная с момента заряда конденсатора С1 напряжение с диода VD2 подается на оконечные транзисторы, которые открываются и включают реле. Диод VD3 препятствует обратному току через реле К1 и предотвращает дребезг контактов. Пока светодиод VD1 горит, заряд конденсатора С1 поддерживается открытым транзистором VT1, находящимся в режиме насыщения. И наоборот— когда индикатор VD1 гаснет, конденсатор С1 разряжается, удерживая еще некоторое время составной транзистор в открытом состоянии.
Когда напряжение на обкладках конденсатора С1 близко к 0 (режим разряда), тока базы транзистора ѴТ2 оказывается недостаточно для удержания составного транзистора в открытом состоянии, и реле отключается.
Схема не содержит дефицитных деталей. Транзистор VT1 необходимо применить с коэффициентом усиления h21е более 60.
Транзисторы VT2 можно заменить маломощными «кремниевыми приборами типа КТ315, КТ312, КТ503 с любым буквенным индексом. В качестве реле К1 применяется маломощное реле, уверенно срабатывающее при напряжении 7—10 В. Это могут быть приборы РЭС15, РЭС10 (паспорт РС4.524.302), РЭС48А (паспорт РС45.902.16). Переменный резистор R6— многооборотный типа СП5-2БВ, СП5-3 или аналогичный. Остальные резисторы — типа МЛТ-0,25. Схема устойчиво работает при напряжении питания 9—14 В от стабилизированного источника. Потребляемый ток составляет 5 и 30 мА при нормальной и повышенной температуре, соответственно, он обусловлен в основном током потребления реле К1.
Элементов схемы так мало, что автор не разрабатывал печатную плату, а смонтировал устройство на монтажной. Настройка пожарного датчика сводится к точной регулировке чувствительности компаратора переменным резистором R6 таким образом, чтобы светодиодный индикатор VD2 не светился при самой высокой естественной температуре окружающей среды вашей климатической зоны. Калибровку следует производить с обычным термометром в руках.
Сначала необходимо отрегулировать сопротивление R7 так, чтобы загорелся светодиод, при этом реле включится (раздастся характерный щелчок); затем, вращая движок R7 в обратную сторону, добиться выключения реле и погасания светодиода. Реле должно оставаться во включенном состоянии еще 2-3 мин после того, как погаснет светодиодный индикатор.
При необходимости можно сократить или увеличить время задержки выключения, соответственно уменьшив или увеличив емкость конденсатора С1. Отметив порог переключения компаратора, нагрейте датчик до температуры +80—Н90 °С, приблизив к открытому пламени зажигалки, — металлический корпус терморезистора позволяет проводить такие опыты: светодиод должен вновь загореться, а реле включиться. Далее с помощью термометра (желательно поверенного) добиваются более точной регулировки порога срабатывания схемы, нагревая помещение бани-сауны ТЭНом и следя за температурой.
Терморезистор ММТ-4 помещается в алюминиевую трубочку внутренним диаметром 5 мм и длиной 50 мм. К стенкам трубочки терморезистор приклеивают несколькими каплями клея типа «Супермомент-гель», предварительно изолировав выводы «термоусадкой». Соединительные провода от термодатчика удобно монтировать с помощью гибкого алюминиевого металлорукава или шланга от душа (пропустив провода внутрь). Экранировать проводку не обязательно. Собранный таким образом датчик крепят к потолку помещения бани-сауны, куда естественным образом поднимается разогретый воздух. Место закрепления термодатчика желательно выбрать над ТЭНом.
При отсутствии терморезистора ММТ-4, можно применить в качестве R7 термодатчик закипания воды в радиаторе, например используемый в автомобиле ВАЗ 21061. Кроме рекомендуемых здесь вариантов применения устройства, можно воспользоваться материалом из [36] в списке литературы, чтобы получить справочные электрические характеристики и наиболее полное представление о датчиках пожара, срабатывающих на увеличение температуры в контролируемой зоне.
Разумеется, датчик пожара можно использовать и в жилом помещении.
Несколько рекомендаций по монтажу пожарной сигнализации:
1) все пожарные датчики следует подключать к отдельному шлейфу, свободному от датчиков другого назначения (например охранных); «пожарный» шлейф подключается к отдельному прибору, т. к. пожарная сигнализация должна работать круглосуточно вне зависимости от присутствия людей и домашних животных;
2) по возможности устанавливаются «дымовые» датчики, реагирующие на задымление;
3) каждое помещение (исключая санузлы) оборудуется как минимум 2 датчиками;
4) в случае, если потолок помещения разделен строительными конструкциями (ригель, балка и т. п.) высотой (от потолка вниз) более 400 мм на несколько частей, то каждая часть оборудуется парой датчиков;
5) при использовании подвесного (фалыы-) потолка высотой более 400 мм датчики устанавливают и на капитальный, и на подвесной потолки; в Настоящее время появились двунаправленные .дымовые датчики, устанавливаемые только на подвесной потолок, но при этом контролирующие объем по обе стороны (выше и ниже) последнего;
6) при монтаже сигнализации необходимо соблюдать правила устройства электроустановок (ПУЭ) и техники безопасности (ПТБ), а также задумываться над возможными последствиями тех или иных действий, чтобы причиной пожара не явилась . пожарная сигнализация.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.
Датчики с транзисторным выходом PNP/NPN, схема подключения, разница и отличия
Среди всех используемых в промышленности датчиков до сих пор превалируют дискретные, т. е. имеющие два состояния выходного сигнала – включен/выключен (иначе – 0 либо 1). В основном подобные датчики используются для определения некоторых конечных положений, и принцип действия может быть любым – индуктивным, оптическим, емкостным и так далее.
Все подобные датчики объединяет одна характеристика – схемотехника выхода. Основных вариантов здесь два:
— релейный выход основывается, очевидно, на использовании реле. Схема питания датчика при этом гальванически развязана с выходом, что даёт возможность использовать такие датчики для коммутации высокого напряжения.
— транзисторный выход использует PNP либо NPN транзистор на выходе и подключает соответственно плюсовой либо минусовой провод.
Немного теории. Транзисторы PNP и NPN относятся к категории биполярных и имеют три вывода: коллектор, база и эмиттер. Сам транзистор состоит из трёх частей, называемых областями, разделенных двумя p-n переходами. Соответственно, транзистор PNP имеет две области P и одну область N, а NPN, соответственно, две N и одну P. Направление протекания тока также разное:
— для PNP при подаче напряжения на эмиттер ток протекает от эмиттера к коллектору;
— для NPN подача напряжения на коллектор вызывает протекание тока от коллектора к эмиттеру.
Это обуславливает необходимость подключения питания с прямой полярностью относительно общих клемм для транзисторов NPN, и обратной – для PNP.
Любой биполярный транзистор работает по принципу управления током базы для регулирования тока между эмиттером и коллектором. Единственное различие в принципе работы транзисторов PNP и NPN заключается в полярности напряжений, подаваемых на эмиттер, базу и коллектор. В зависимости от реализации смещений p-n переходов возможны различные режимы работы транзисторов, но в общем случае в датчиках используются два:
— насыщение: прямое прохождение тока между эмиттером и коллектором (замкнутый контакт)
— отсечка: отсутствие тока между эмиттером и коллектором (разомкнутый контакт)
Рассмотрим подробнее подключение и особенности применения, например, индуктивных датчиков с транзисторным выходом. Отличием является коммутация разных проводов цепи питания: PNP соединяет плюс источника питания, NPN – минус. Ниже наглядно показаны различия в подключении; справа изображён датчик с выходом PNP, слева – NPN.
Принципиальное отличие логики PNP от NPN
Чаще применяется вариант с выходом на основе транзистора PNP, поскольку большее распространение получила схемотехника с общим минусовым проводом источника питания. Выходное напряжение зависит от напряжения питания датчика и обычно находится в узком диапазоне, например, 20…28 В.
Выбор датчика по типу используемого транзистора обуславливается в первую очередь схемотехникой используемого контроллера или иного оборудования, к которому предполагается подключать датчик. Обычно в документации на контроллеры и устройства коммутации указывается, какой транзисторный выход они позволяют использовать.
Теперь о совместимости. Вообще, существует четыре основных разновидности выхода датчиков:
Помимо типа используемого транзистора, различие также заключается в исходном состоянии выхода – он может быть в нормальном (если датчик не активирован) состоянии либо разомкнутым (открытым), либо замкнутым (закрытым). Отсюда обозначения NO (НО) – normally open (нормально открытый) и normally closed (нормально закрытый).
Что делать, если требуется заменить один датчик на другой, но нет возможности установить аналог с идентичной логикой и схемотехникой выхода? В случае, если меняется только исходное состояние выхода (НО на НЗ и наоборот), путей решения может быть несколько:
— внесение изменений в конструкцию, инициирующую датчик
— внесение изменений в программу (смена алгоритма)
— переключение выходной функции датчика (при наличии такой возможности)
Замена же оптического датчика с изменением типа используемого транзистора представляет собой проблему большую, нежели просто поменять алгоритм или сместить какой-то элемент конструкции. Изменение схемотехники датчика влечет за собой также необходимость внесения существенных изменений в схему его подключения. Конечно, это не всегда допустимо, однако в ряде случаев это единственный выход.
Замена датчика PNP на NPN
Рассмотрим схему, представленную выше слева (для примера взят датчик с транзистором PNP). В случае неактивного датчика с нормально открытым выходом ток не протекает через его выходные контакты; для нормально закрытого, соответственно, ситуация обратная. Благодаря протекающему току на нагрузке создаётся падение напряжения.
Наряду с основной (внешней) нагрузкой датчика, которой может являться вход контроллера, в нём может присутствовать также внутренняя нагрузка, однако она не гарантирует, что датчик будет работать стабильно. Если внутреннего сопротивления нагрузки у датчика нет, такая схема называется схемой с открытым коллектором – она может функционировать исключительно при наличии внешней нагрузки.
Вернемся к схеме. Активация датчика с выходом PNP обеспечивает подачу напряжения +V через транзистор на вход контроллера. Реализация этой схемы с датчиком, имеющим выход NPN, требует добавления в схему дополнительного резистора (номинал которого обычно подбирается в диапазоне 4.9-10 кОм) для обеспечения функционирования транзистора. В этом случае при неактивном датчике напряжение поступает через добавленный резистор на вход контроллера, что делает схему, по сути, нормально закрытой. Активация датчика обеспечивает отсутствие сигнала на входе контроллера, поскольку транзистор NPN, через который проходит почти весь ток дополнительного резистора, шунтирует вход контроллера.
Таким образом, подобный подход обеспечивает возможность замены датчика PNP на NPN при условии, что перефазировка датчика не является проблемой. Это допустимо, когда датчик исполняет роль счетчика импульсов – контроль числа оборотов, количества деталей и т. д.
Если подобное изменение не является приемлемым, и требуется сохранить в том числе логику работы системы, можно пойти по более сложному пути.
Схемы подключения датчиков PNP к устройству со входом NPN и наоборот
Суть заключается в добавлении в схему подключения дополнительного биполярного транзистора, тип которого выбирается исходя из типа входа прибора, к которому подключается датчик, а также двух дополнительных сопротивлений нагрузки. Если используется прибор с входом NPN, то и дополнительный транзистор требуется такой же. Активация датчика инициирует переключение внешнего транзистора, который уже подаёт напряжение на вход прибора. Данная схема, в отличие от рассмотренной ранее, сохраняет логику работы системы, однако более сложна в сборке.
Схемы обнаружения света: Простой способ обнаружения света
Вы хотите создать проект, который определяет наличие и отсутствие света? Тогда вам поможет схема обнаружения света. Интересно, что это простой проект, который подходит для начинающих. Кроме того, устройство может легко определить интенсивность света в окружающей среде. Кроме того, вы можете использовать схему обнаружения света в качестве схемы управления. Но задача становится запутанной, когда нужно выбрать наиболее подходящий детектор света. Хорошая новость: в этой статье описано все, что вам нужно о создании схемы обнаружения света и даже больше. Так что держитесь.
Что такое схема детектора света?
Световой детектор или схема датчика — это устройство, способное определять интенсивность света. Кроме того, устройство генерирует выходной сигнал, который показывает мощность измеренного света.
Датчики света могут измерять лучистую энергию, присутствующую в каждом спектре света. Кроме того, они измеряют различные частоты света, начиная от:
Датчики инфракрасного света
Датчик света также преобразует световую энергию (видимую или нет) в выходные электрические сигналы. Таким образом, датчики света можно назвать «фотоэлектрическими устройствами».
Использование электрического выхода схемы датчика света для управления другими предметами вполне возможно. Но для этого необходимо иметь электрические цепи нагрузки или приборы, такие как лампочки, вентиляторы или уличные фонари.
Типы датчиков света
Прежде чем создавать схему обнаружения света, важно знать идеальный датчик света. Существует две основные категории фотоэлектрических устройств. Первая генерирует электричество при обнаружении света. В отличие от них, вторая категория может изменять некоторые электрические свойства.
Таким образом, мы имеем следующие типы датчиков света:
Фотоэмиссионные элементы
Эти фотоустройства генерируют свободные электроны из светочувствительного материала, такого как цезий. Фотоэмиссионный элемент генерирует электроны только при попадании в него протона с достаточной энергией.
Кроме того, уровень энергии протона зависит от интенсивности света. Следовательно, чем выше мощность, тем с большей энергией протон будет преобразовывать свет в электрическую энергию.
Фотоэлектрические элементы
Датчики с фотогальваническими элементами могут генерировать электрическую энергию, равную полученной световой энергии.
Кроме того, два полупроводниковых материала, соединенные вместе, могут получать световую энергию и создавать напряжение около 0,5 В. Кроме того, селен — это легкодоступный фотоэлектрический элемент, который используется в большинстве солнечных батарей.
Устройства с фотопереходом
Фотодиоды или фототранзисторы являются типичными примерами устройств с фотопереходом. Эти устройства используют интенсивность света для управления потоком дырок и электронов через PN-переход.
Конструкция устройств с фотопереходом лучше всего подходит для приложений обнаружения и проникновения света. Кроме того, эти устройства реагируют только на длину волны падающего света.
Фотопроводящие элементы
Датчики света с фотопроводящими элементами не вырабатывают электричество. Вместо этого они изменяют свои физические свойства при получении световой энергии.
Кроме того, фоторезистор является распространенным типом фотопроводящего датчика. Он изменяет электрическое сопротивление в зависимости от изменения интенсивности света. Другими словами, фоторезисторы могут использовать световую энергию для управления потоком электронов и током, проходящим через них.
Светозависимый резистор (LDR) — еще один широко используемый фотопроводящий датчик. А LDR могут изменять свое электрическое сопротивление от тысяч Ом до нескольких сотен в присутствии света.
Как работает схема светового детектора
Когда на датчик LDR падает свет, он приобретает низкое сопротивление. Таким образом, нагрузка, подключенная к цепи, не получит достаточно энергии для активации устройства (т.е. поддержания его в выключенном состоянии).
Поэтому, когда наступает темнота, сопротивление LDR увеличивается до уровня, который позволяет току протекать через цепь. В результате транзистор активируется. А это помогает обеспечить достаточную мощность для запуска нагрузки.
Интересно, что вы можете изменить принцип работы светового детектора. То есть, вы можете включить нагрузку, когда есть освещение, и выключить ее, когда его нет. Кроме того, выбор способа работы детектора света зависит от типа приложения.
Проекты схем детектирования света
В этом разделе вы узнаете, как построить два типа светочувствительных схем. Первая — это детектор света, в котором используются LDR и OP-Amp. Вторая схема — это детектор света, использующий LDR и транзисторы.
Детектор света с использованием ЛДР и операционного усилителя
Главная особенность LDR заключается в том, что он изменяет свое сопротивление в зависимости от интенсивности света. Следовательно, эта особенность будет полезна в данном проекте для обнаружения света и включения светодиода.
Кроме того, когда схема соединяется с операционным усилителем в режиме компаратора, она помогает генерировать высокий или низкий выходной сигнал путем сравнения напряжений. Вот компоненты, необходимые для этой схемы:
ИМС LM358 OP-Amp
Резистор 10 кОм
Источник питания 9 В
Потенциометр 10 KΩ
Резистор 220 Ом
Принципиальная схема
Как собрать
Сначала подключите клемму обмотки потенциометра 10 KΩ к инвертирующей клемме операционного усилителя. Затем создайте соединительный переход между LDR и резистором 10 кОм. В результате вы создадите делитель потенциала, подающий выходной сигнал на ОУ.
Также создайте соединение между белым светодиодом и резистором 220 Ω. Затем подключите к схеме источник питания 9 В и проверьте, работает ли она.
Когда вы посветите немного света на LDR, его сопротивление должно уменьшиться. При этом инвертирующее напряжение будет выше, чем неинвертирующее, что удерживает светодиод в выключенном состоянии.
Если на ЛДР не падает свет, его сопротивление будет выше. В результате инвертирующее напряжение будет ниже, чем неинвертирующее. Таким образом, выход OP-ампера будет увеличен и включит светодиод.
Схемы обнаружения света: детектор света с использованием LDR и транзисторов
Если у вас нет OP-усилителя для создания предыдущей схемы, вы можете использовать транзистор вместо него. Здесь один транзистор будет выполнять операцию обнаружения света.
Таким образом, вы можете использовать пару Дарлингтона для более гарантированного выходного тока. Но в большинстве случаев достаточно одного транзистора. Вот компоненты, необходимые для этой схемы:
BC547 NPN транзисторы
Источник питания 9 В
Резистор 10к Ом
Резистор 470 Ом
Принципиальная схема
Как собрать
Сначала подключите LDR к макетной плате, а базу транзистора — к одному из выводов LDR.
Затем подключите светодиод к параллельным контактам на другом конце платы. Затем подключите резистор 470 Ом к положительному выводу светодиода (+ve) и к положительной шине платы.
Подключите резистор 10k к базе транзистора и отрицательной шине (-ve) платы. Затем подключите перемычку между отрицательной шиной платы и эмиттером транзистора.
Наконец, подключите источник питания 9 В (предпочтительно батарейку 9 В) к хлебной плате и протестируйте схему.
Как это работает
Проект работает при трех условиях: полный свет, средний свет и отсутствие света.
При полном освещении любое яркое освещение на LDR уменьшит его сопротивление, что приведет к тусклому свечению светодиода. Таким образом, в условиях средней освещенности описание LDR на среднем уровне приведет к среднему свечению.
Кроме того, в условиях отсутствия света сопротивление LDR увеличивается. Следовательно, это приводит к яркому свечению светодиода. Кроме того, яркость свечения светодиода можно регулировать, изменяя резистор, подключенный к базе транзистора.
Схемы датчиков света: Применение схемы датчика света
Датчики света используются в различных приложениях, таких как системы охранной сигнализации, высокочувствительные энергосберегающие устройства для уличного освещения, системы управления домашним освещением и системы освещения солнечных дорог (для автоматического выключения в дневное время).
Система охранной сигнализации
Другие области применения включают автоматическое включение электроприборов и системы освещения шкафов и гардеробов.
Схемы обнаружения света: Выключатель освещения от заката до рассвета
Выключатели освещения STS используют схемы датчиков света для управления нагрузкой на основе падающего света на LDR. Выключатель освещения STS работает иначе, чем другие перечисленные здесь приложения и проекты. Так, вместо транзисторов или OP-ампера в выключателе освещения STS используется таймер 555 в бистабильном режиме.
Когда вы зажигаете LDR, он посылает выходной сигнал на таймер 555, который использует TRIAC для управления нагрузкой. Затем датчик активирует передачу во время заката и запускает ее во время восхода солнца.
Подведение итогов
Схема датчика освещенности — это универсальный и простой проект в области базовой электроники. Мы подробно рассмотрели, как работают различные LDR, и показали компоненты, необходимые для работы. Поэтому вы можете сразу же попробовать свои силы в этом проекте.
Интересно, что вы можете использовать LDR с OP-Amp, транзисторами и 555 таймером IC.
Изображения общественного достояния
У вас есть вопросы или предложения по этой теме? Не волнуйтесь, вы всегда можете обратиться к нам, и мы будем рады помочь.
Hommer Zhao
Привет, я Хоммер, основатель WellPCB. На сегодняшний день у нас более 4000 клиентов по всему миру. Если у вас возникнут какие-либо вопросы, вы можете связаться со мной. Заранее спасибо.
Принципиальная схема датчика пожара на транзисторах
В радиолюбительской практике популярны простые и надежные устройства пожарной сигнализации. Многие из них описаны в популярной литературе для радиолюбителей. Одним из таких устройств является приведенная на рис. 2.8 схема, реагирующая на повышение температуры окружающей среды. Датчиком изменения температуры здесь служит терморезистор R7 (ММТ-4).
Момент переключения компаратора, собранного на транзисторе VT1, фиксируется светодиодом VD1, который также играет роль индикатора при настройке схемы. Эта схема используется автором как датчик возгорания на даче, в отдельном помещении деревянной бани, в котором установлен электрический нагреватель (ТЭН). При повышении температуры воздуха выше некоторого значения (задаваемого переменным резистором R6) устройство включает звуковую сигнализацию (на схеме она не показана, предполагается, что радиолюбитель самостоятельно соберет этот узел).
Рис. 2.8. Электрическая схема датчика пожара
Контакты реле К1 также можно использовать и для коммутации другой маломощной нагрузки. Терморезистор на выносных проводах (длиной не более 3 м) помещается непосредственно под потолком деревенской бани (сауны), а сама схема с узлом коммутации — в предбаннике.
Отличительные особенности датчика — высокая надежность работы, простота конструкции, недорогие комплектующие.
При температуре среды +18. +20 °С активное сопротивление термодатчика около 100 кОм. Терморезистор R7 вместе с переменным резистором R6 и резистором R2 образуют делитель напряжения. Напряжение смещения подается на базу транзистора VT1, который используется как компаратор (пороговый выключатель). Пороговое напряжение переключения компаратора равно сумме напряжения смещения светодиода VD1 и напряжения перехода «база-эмиттер» транзистора VT1.
Относительно положительного полюса источника питания порог переключения компаратора примерно равен 2 В. До тех пор, пока разность потенциалов на выводах терморезистора не станет ниже 10 В, транзистор VT1 будет закрыт. Следовательно, ток в цепи «эмиттер-коллектор» VT1 отсутствует, светодиод VD1 не горит, напряжение на выводах резистора R1 близко к 0, транзисторы VT2, ѴТЗ закрыты, реле К1 обесточено, нагрузка отключена.
Резистор R3 ограничивает ток базы транзистора VT1 и с указанным сопротивлением почти не влияет на порог срабатывания компаратора. Регулировка переменным резистором R6 (чувствительность компаратора) позволяет повысить напряжение на базе VT1 так, чтобы транзистор был все еще закрыт, но находился на грани включения (светодиод очень слабо светится). При повышении температуры вокруг терморезистора (более +50 °С) сопротивление R7 лавинообразно уменьшается.
Напряжение на базе транзистора VT1 относительно «минуса» питания падает, и он открывается. Ток через открытый переход «кодлектор-эмиттер» транзистора VT1 и светодиод VD1 обуславливает падение напряжения на резисторе R1. Через ограничивающий резистор R4 и детектор на диоде VD2 конденсатор С1 быстро заряжается. Диод VD2 выполняет и другую функцию: препятствует быстрому разряду конденсатора С1 через резистор R4 при возврате транзистора VT1 в закрытое состояние.
Это приводит к задержке выключения сигнала тревоги, делая схему несколько инерционной в режиме выключения, но в итоге такое схемное решение идет только на пользу. Задержка возникает благодаря очень малому току потребления ключа на транзисторах VT2, ѴТЗ, включенных по схеме с общим коллектором. Поэтому резистор R5 может иметь очень большое сопротивление, а оксидный конденсатор С1 подходит любой марки на рабочее напряжение не менее 12 В.
Начиная с момента заряда конденсатора С1 напряжение с диода VD2 подается на оконечные транзисторы, которые открываются и включают реле. Диод VD3 препятствует обратному току через реле К1 и предотвращает дребезг контактов. Пока светодиод VD1 горит, заряд конденсатора С1 поддерживается открытым транзистором VT1, находящимся в режиме насыщения. И наоборот— когда индикатор VD1 гаснет, конденсатор С1 разряжается, удерживая еще некоторое время составной транзистор в открытом состоянии.
Когда напряжение на обкладках конденсатора С1 близко к 0 (режим разряда), тока базы транзистора ѴТ2 оказывается недостаточно для удержания составного транзистора в открытом состоянии, и реле отключается.
Схема не содержит дефицитных деталей. Транзистор VT1 необходимо применить с коэффициентом усиления h21е более 60.
Транзисторы VT2 можно заменить маломощными «кремниевыми приборами типа КТ315, КТ312, КТ503 с любым буквенным индексом. В качестве реле К1 применяется маломощное реле, уверенно срабатывающее при напряжении 7—10 В. Это могут быть приборы РЭС15, РЭС10 (паспорт РС4.524.302), РЭС48А (паспорт РС45.902.16). Переменный резистор R6— многооборотный типа СП5-2БВ, СП5-3 или аналогичный. Остальные резисторы — типа МЛТ-0,25. Схема устойчиво работает при напряжении питания 9—14 В от стабилизированного источника. Потребляемый ток составляет 5 и 30 мА при нормальной и повышенной температуре, соответственно, он обусловлен в основном током потребления реле К1.
Элементов схемы так мало, что автор не разрабатывал печатную плату, а смонтировал устройство на монтажной. Настройка пожарного датчика сводится к точной регулировке чувствительности компаратора переменным резистором R6 таким образом, чтобы светодиодный индикатор VD2 не светился при самой высокой естественной температуре окружающей среды вашей климатической зоны. Калибровку следует производить с обычным термометром в руках.
Сначала необходимо отрегулировать сопротивление R7 так, чтобы загорелся светодиод, при этом реле включится (раздастся характерный щелчок); затем, вращая движок R7 в обратную сторону, добиться выключения реле и погасания светодиода. Реле должно оставаться во включенном состоянии еще 2-3 мин после того, как погаснет светодиодный индикатор.
При необходимости можно сократить или увеличить время задержки выключения, соответственно уменьшив или увеличив емкость конденсатора С1. Отметив порог переключения компаратора, нагрейте датчик до температуры +80—Н90 °С, приблизив к открытому пламени зажигалки, — металлический корпус терморезистора позволяет проводить такие опыты: светодиод должен вновь загореться, а реле включиться. Далее с помощью термометра (желательно поверенного) добиваются более точной регулировки порога срабатывания схемы, нагревая помещение бани-сауны ТЭНом и следя за температурой.
Терморезистор ММТ-4 помещается в алюминиевую трубочку внутренним диаметром 5 мм и длиной 50 мм. К стенкам трубочки терморезистор приклеивают несколькими каплями клея типа «Супермомент-гель», предварительно изолировав выводы «термоусадкой». Соединительные провода от термодатчика удобно монтировать с помощью гибкого алюминиевого металлорукава или шланга от душа (пропустив провода внутрь). Экранировать проводку не обязательно. Собранный таким образом датчик крепят к потолку помещения бани-сауны, куда естественным образом поднимается разогретый воздух. Место закрепления термодатчика желательно выбрать над ТЭНом.
При отсутствии терморезистора ММТ-4, можно применить в качестве R7 термодатчик закипания воды в радиаторе, например используемый в автомобиле ВАЗ 21061. Кроме рекомендуемых здесь вариантов применения устройства, можно воспользоваться материалом из [36] в списке литературы, чтобы получить справочные электрические характеристики и наиболее полное представление о датчиках пожара, срабатывающих на увеличение температуры в контролируемой зоне.
Разумеется, датчик пожара можно использовать и в жилом помещении.
Несколько рекомендаций по монтажу пожарной сигнализации:
1) все пожарные датчики следует подключать к отдельному шлейфу, свободному от датчиков другого назначения (например охранных); «пожарный» шлейф подключается к отдельному прибору, т. к. пожарная сигнализация должна работать круглосуточно вне зависимости от присутствия людей и домашних животных;
2) по возможности устанавливаются «дымовые» датчики, реагирующие на задымление;
3) каждое помещение (исключая санузлы) оборудуется как минимум 2 датчиками;
4) в случае, если потолок помещения разделен строительными конструкциями (ригель, балка и т. п.) высотой (от потолка вниз) более 400 мм на несколько частей, то каждая часть оборудуется парой датчиков;
5) при использовании подвесного (фалыы-) потолка высотой более 400 мм датчики устанавливают и на капитальный, и на подвесной потолки; в Настоящее время появились двунаправленные .дымовые датчики, устанавливаемые только на подвесной потолок, но при этом контролирующие объем по обе стороны (выше и ниже) последнего;
6) при монтаже сигнализации необходимо соблюдать правила устройства электроустановок (ПУЭ) и техники безопасности (ПТБ), а также задумываться над возможными последствиями тех или иных действий, чтобы причиной пожара не явилась . пожарная сигнализация.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.
