Circuitul simplu cu ultrasunete de alarmă de incendiu explicat mai jos detectează o situație de pericol de incendiu prin preluarea variațiilor undelor de aer din jur sau a turbulenței aerului. Sensibilitatea ridicată a circuitului asigură că chiar și cea mai mică turbulență a aerului creată de o diferență de temperatură sau de incendiu este detectată rapid și se aude un dispozitiv de alarmă atașat.

Prezentare generală

Senzorii de incendiu convenționali utilizează diverse sisteme pentru a identifica focul și vin cu tot felul de complexități.

Un sistem obișnuit de alarmă de incendiu folosește un senzor de temperatura să sesizeze varianța neobișnuit de ridicată a temperaturii cauzată de un incendiu.

“găsiți puterea maximă care poate fi livrată unei sarcini rezistive de către circuit ”

Nu este fundamental ca doar o parte electronică ca un termistor sau se folosește un dispozitiv cu temperatură semiconductoare, dar material simplu, cum ar fi o legătură fuzibilă la temperatură scăzută sau un comutator de temperatură bimetal.

Deși este preferată simplitatea acestor tipuri de alarme, fiabilitatea lor este discutabilă, deoarece detectarea are loc numai atunci când un incendiu s-a maturizat deja.

Există sisteme de alarmă de incendiu mai complexe, de exemplu, detectoare de fum care sunt echipate cu o parte semiconductoare distinctă care detectează existența particulelor de fum, a gazelor combustibile și a vaporilor.

În afară de asta, există optoelectronice sisteme de alarmă de incendiu care se declanșează atunci când fumul de orice formă le blochează fasciculele de lumină. Un astfel de sistem de detectare a incendiilor a fost publicat pe Hobby Electronics.

Detectarea căldurii utilizând schimbarea Doppler

O metodă nouă de detectare a incendiilor folosind sunet cu ultrasunete este descris în acest articol. Purtând aceleași principii de funcționare ca faimosul Alarme cu ultrasunete cu ultrasunete Doppler Shift , acest sistem de detectare a incendiilor este extrem de sensibil la turbulențele din aer, pe lângă mișcarea obiectului solid.

Căldura unui incendiu electric produce turbulențe imense și declanșează alarma. Adesea, alarmele false sunt declanșate din cauza turbulențelor. Drept urmare, acest tip de alarmă de incendiu este perfect pentru o casă, chiar dacă oamenii care locuiesc în ea de multe ori nu ar aprecia-o.

Cum se întâmplă o discriminare solidă

Un dezavantaj al utilizării unei alarme antiefracție Doppler Shift ca alarmă de incendiu este zona masivă de detectare pe care o oferă această unitate. Cumva, aici acest lucru se dovedește a fi un avantaj, deoarece detectarea rapidă devine posibilă chiar dacă un incendiu începe într-un colț mic al zonei de detectare.

Principiul standard al alarmelor de incendiu convenționale este detectarea incendiilor, ignorând în același timp persoanele care se luptă prin cameră. Acest lucru este crucial deoarece sistemul de alarmă este setat să funcționeze până când este activat.

O alarmă tipică cu ultrasunete Doppler Shift nu reușește să facă diferența între oameni și turbulențe. Prin urmare, este mai logic ca un sistem de alarmă la incendiu să utilizeze un circuit care guvernează o zonă mică de funcționare.

Unitatea de alarmă poate fi plasată într-o locație din cameră în care mișcarea umană este minimă, dar totuși, poate identifica rapid turbulența rezultată din incendiu.

Sistemul funcționează

O alarmă cu ultrasunete de bază este echipată cu două circuite independente care sunt conectate prin aceeași sursă de alimentare.

Circuitul electronic mai simplu acționează un emițător care emite frecvențe de sunet uniform către receptor, care este circuitul mai complicat.

O diagramă bloc a alarmei de incendiu este prezentată în Figura 1.

După cum este descris, circuitul emițătorului funcționează pentru a produce sunet cu ultrasunete utilizând un oscilator și alimentează semnalul printr-un difuzor.

Semnalul electric este transformat în unde sonore de către difuzor, dar oamenii nu le pot auzi deoarece sunt înclinate deasupra intervalului de auz.

Amplificatoarele de sunet obișnuite nu funcționează bine la frecvențele ultrasonice din cauza traductorului de tip piezoelectric.

De obicei, este inclus un moderator al nivelului de ieșire, astfel încât sensibilitatea circuitului să poată fi adaptată la nivelul corect.

Receptor

Un microfon la receptor detectează undele sonore de la transmițător și le convertește înapoi în semnale electrice.

Încă o dată, a traductor piezoelectric specializat este utilizat pe microfonul de recepție, deoarece cele normale sunt inadecvate pentru a funcționa la frecvențe ridicate, în special cu ultrasunete.

Starea extrem de manevrabilă a sunetului cu ultrasunete provoacă probleme de detectare între microfon și difuzor în cazul în care ambele dispozitive sunt instalate aproape una lângă alta.

În situații practice, semnalele captate sunt reflexii de la pereți sau mobilier din cameră.

Mai mult, ieșirea de la microfon este relativ scăzută și de obicei în jur de 1 mV RMS. Deci, un amplificator este încorporat pentru a îmbunătăți semnalul la un nivel de lucru.

În mod normal, două etape de amplificare cu câștig ridicat sunt utilizate cel puțin într-o alarmă antiefracție cu ultrasunete. Cu toate acestea, deoarece sistemul de alarmă de incendiu discutat necesită o sensibilitate mai mică, deci o singură etapă de amplificare este mai potrivită.

Detector

Următoarea secțiune a circuitului este un detector de modulare a amplitudinii. Într-o situație practică, semnalul detectat este o undă directă de ieșire de 40 kHz de la transmițător.

Acest semnal este colectat folosind diverse căi și eșalonat în mod arbitrar. Dar, ambele amplitudini ale semnalului și relațiile sale de fază sunt păstrate fără nicio modificare. Astfel, nu este generată nicio ieșire din generatorul de amplitudine în situații pregătite.

Ori de câte ori există mișcare în fața detectorului sau aerul este turbulent, întregul scenariu se schimbă.

Faimosii Schimbare Doppler preia sarcina și produce o oscilație a frecvenței asupra semnalelor care sunt reflectate de la obiectul în mișcare sau tulburare în aer.

O porțiune a semnalului comunicat este colectată fie direct, fie folosind obiecte nemișcate prin aer, care este rezistent la turbulențe.

După aceea, două sau mai multe frecvențe sunt canalizate în demodulatorul de amplitudine. În acest stadiu, relația de fază este dincolo de reglementare, deoarece semnalele au frecvențe diferite.

Forme de undă cu ultrasunete

Când priviți diagrama formei de undă din figura 2 de mai jos, imaginați-vă că forma de undă superioară este semnalul standard de 40 kHz și forma de undă inferioară este semnalul modificat de frecvență. La început, semnalele sunt în fază sau cresc și scad în mod omogen în scară menținând aceeași polaritate.

Semnalele în fază sunt însumate în interiorul demodulatorului pentru a genera un semnal de ieșire imens. Apoi, în timpul secvenței formei de undă, acestea intră în zona antifazică.

Aceasta înseamnă că semnalele cresc și scad amplitudinea uniform, dar acum au polarități opuse.

Ca urmare, demodulatorul produce un semnal de ieșire slab, pe măsură ce celelalte două semnale se anulează reciproc. Dar, în cele din urmă, semnalele sar înapoi pentru a fi în fază și eliberează o ieșire robustă din demodulator.

În momentul în care circuitul este activat, se măsoară un nivel de ieșire modificat de la demodulator.

Frecvența semnalului de ieșire este aceeași cu varianța dintre semnalele de intrare duble.

Acest lucru se vede în mod normal pe o frecvență audio redusă sau pe o frecvență subsonică. Fără îndoială, semnalul de la ieșire este capturat fără efort după ce amplificatorul cu câștig ridicat îl îmbunătățește.

Generator de alarmă

Odată ce semnalul este amplificat, acesta este utilizat pentru a controla un circuit standard de blocare care, odată activat, alarma continuă să sune până când sistemul este resetat. Operațiunea de blocare este guvernată de un tranzistor de comutare care leagă tensiunea de control de circuitul de detectare a alarmei.

Generatorul de alarmă este construit utilizând un oscilator controlat de tensiune (VCO) moderat de un oscilator de joasă frecvență.

O formă de undă de rampă este produsă de oscilatorul de joasă frecvență și o ieșire de la VCO va crește treptat în frecvență până la înălțimea sa de vârf.

Apoi, semnalul va reveni la înălțimea minimă și va crește din nou frecvența progresiv. Acest proces ciclic continuă și oferă un semnal de alarmă eficient.

Cum funcționează circuitul

Schema completă a circuitului sistemului de detectare a incendiilor cu ultrasunete sau a receptorului este prezentată în figura de mai jos.

CIRCUITUL RECEPTORULUI : Liniile punctate se unesc cu șinele de alimentare ale circuitului de transmisie de mai jos

CIRCUITUL EMITORULUI

Transmițătorul este construit folosind un dispozitiv cu temporizator 7555, IC1. Această componentă CMOS este tipul de putere redusă al temporizatorului 555.

Pentru acest tip de generator de alarmă, un 7555 este ideal în comparație cu un 555, deoarece consumul total de energie al circuitului este menținut doar la aproximativ 1mA sau mai puțin, ceea ce contribuie la utilizarea eficientă a puterii bateriei.

Mai mult, 7555 IC este utilizat într-o metodă oscilantă tipică prin care părțile de sincronizare R13, RV1 și C7 sunt selectate special pentru a genera o frecvență de 40 kHz.

Presetarea este reglată pentru a genera frecvența de ieșire care oferă o eficiență ideală din circuitele de recepție și de transmisie. Presetarea este identificată ca RV2 în schema circuitului.

Receptor

X1 este senzorul de captare a semnalului din circuitul receptorului, iar ieșirea sa este conectată la intrarea unui amplificator de emițător comun care este proiectat în jurul Q1.

În acest moment, un curent scăzut al colectorului de aproximativ 0,1 A este menținut pentru a se asigura că consumul de energie al întregii piese este redus.

De obicei, s-ar crede că acest lucru cauzează câștiguri mai mici de la un astfel de amplificator, dar, în general, este mai mult decât suficient pentru operația existentă.

Condensatorul C2 combină ieșirea îmbunătățită de la Q1 la un demodulator AM obișnuit folosind D1, D2, R3 și C3.

Mai târziu, semnalul consecvent de joasă frecvență este amplificat folosind un al doilea amplificator comun emițător situat la Q2.

Un alt cronometru IC1 este utilizat ca zăvor. Spre deosebire de practica normală, cronometrul IC1 este utilizat în abordarea monostabilă care oferă un impuls de ieșire pozitiv dacă pinul 2 este redus cu 33% din tensiunea de alimentare.

De obicei, lățimea impulsului de ieșire ar fi reglată de o pereche de rezistență de sincronizare și condensator, dar acest circuit este lipsit de aceste componente.

În schimb, pinii 6 și 7 ai IC1 sunt conectați la șina de alimentare minus. Când este activată, ieșirea IC1 este pornită și continuă să fie în acea stare, permițând acțiunea de blocare.

Din colectorul tranzistorului Q2, pinul 2 al IC1 este conectat și reglat la jumătate egală cu tensiunea de alimentare.

Astfel, în condiții de așteptare, IC1 nu este activat. În momentul în care unitatea este pornită, tensiunea colectorului la Q2 oscilează.

Mai mult, în timpul semiciclurilor negative, devine mai mică decât tensiunea pragului de declanșare. Utilizând comutatorul de funcționare SW1 și intrarea de resetare a tensiunii de alimentare IC1 la 0V, circuitul complet poate fi resetat.

Componenta care este utilizată pentru a canaliza puterea către circuitul de alarmă atunci când IC1 este activat este tranzistorul Q3. Din motive de siguranță, R8 acționează ca un rezistor de limitare a curentului.

Semnal de alarmă

IC2 este ultimul cip, care este o buclă CMOS 4046BE blocată în fază. Cu toate acestea, în acest design, doar partea VCO este crucială. Un comparator de fază este utilizat în mod adecvat, dar numai ca invertor la circuitul de alarmă.

Inversiunea ieșirii VCO are ca rezultat o ieșire bifazată care permite rezonatorului ceramic LS1 să primească o tensiune de vârf-la-vârf de două ori mai mare decât tensiunea de alimentare.

Ca rezultat, se produce un semnal de alarmă tipat. Dacă este necesar, ieșirea de la pinul 4 al IC2 poate fi îmbunătățită și utilizată pentru a alimenta un difuzor standard. Condensatorul C6 și rezistorul R12 funcționează ca piese de sincronizare pentru VCO. Componentele electronice oferă o frecvență de ieșire stabilă în jurul valorii de 2 kHz, care este zona în care rezonatorul ceramic atinge eficiența maximă.

Semnalul de modulație este produs de un oscilator tipic de relaxare unijunction de la tranzistorul Q4. Aceasta oferă o formă de undă divergentă la 4 kHz.

Cum se configurează

Începeți cu RV1 în jumătate și RV2 determinat pentru ieșirea maximă care este complet rotită în sens invers acelor de ceasornic.

Folosind un multimetru (dacă este disponibil), setați RV2 la tensiunea CC minimă și uniți-l pe R3, deoarece sonda negativă este atașată la linia de alimentare negativă.

Porniți puterea unității și plasați traductoarele cu fața către un perete sau orice suprafață netedă, la aproximativ 10 sau 20 cm distanță.

Când RV1 este acționat, va fi citire sau mișcare pe multimetru, iar apoi RV1 este acordat pentru a atinge citirea maximă posibilă.

Este foarte recomandat să fixați un conductor pe SW1 atunci când reglarea se face, deoarece generatorul de alarmă este redus la tăcere, iar ieșirea sa nu poate afecta măsurătorile.

În cazul în care un multimetru nu este disponibil, RV1 poate fi reglat utilizând abordarea de încercare și eroare pentru a descoperi o valoare care funcționează pentru întreaga parte.

Deși RV2 este bine protejat, unitatea de alarmă este încă sensibilă. Locul de montare trebuie să fie bine planificat pentru unitate. Un loc bun ar fi ușor deasupra bancului de lucru al operatorului, unde există cel mai mare risc de incendiu din cauza sculelor electrice și a materialelor de lipit.

Un alt avantaj al amplasării unității este că aerul fierbinte va crește și facilitează declanșarea alarmei fără riscuri de semnale false create de oamenii care aleargă prin cameră.

Cu câteva încercări, se poate obține o poziție adecvată fără consecința factorilor umani și o sensibilitate stabilă pentru generatorul de alarmă de incendiu.

Pentru a testa eficiența poziției unității, un fier de lipit este plasat sub și în fața componentei.

Când se produce aer turbulent adecvat, acesta ar trebui să activeze alarma. La pornire, circuitul va fi alimentat, dar acest lucru poate fi imediat negat prin plasarea SW1 la resetare.

Circuitul cu alarmă de incendiu cu ultrasunete nu este proiectat cu comutator de întârziere, dar prezența dvs. în spatele unității trebuie asigurată atunci când funcționați SW1. Nu există niciun risc dacă vă scoateți mâna după ce ați acționat comutatorul.