Aşağıda açıklanan basit ultrasonik yangın alarm devresi, çevreleyen hava dalgalarında veya hava türbülansındaki varyasyonları tespit ederek bir yangın tehlikesi durumunu tespit eder. Devrenin yüksek hassasiyeti, bir sıcaklık farkı veya yangının yarattığı en küçük hava türbülansının bile hızlı bir şekilde algılanmasını ve takılı bir alarm cihazının çalmasını sağlar.

Genel Bakış

Geleneksel yangın sensörleri, yangını tanımlamak için çeşitli sistemler kullanır ve her türlü karmaşıklıkla birlikte gelir.

Sıradan bir yangın alarm sistemi, Sıcaklık sensörü yangının neden olduğu alışılmadık derecede yüksek sıcaklık değişimini hissetmek.

“pid sıcaklık kontrolörü nedir ”

Sadece bir elektronik parçanın bir termistör veya bir yarı iletken sıcaklık cihazı kullanılır, ancak düşük sıcaklıkta eriyebilir bağlantı veya bimetal sıcaklık anahtarı gibi basit bir malzeme kullanılır.

Bu tür alarm türlerinin basitliği tercih edilmekle birlikte, güvenilirlikleri sorgulanabilir çünkü algılama yalnızca yangın olgunlaştığında gerçekleşir.

Daha karmaşık yangın alarm sistemleri, örneğin duman partiküllerinin, yanıcı gazların ve buharın varlığını algılayan ayrı bir yarı iletken parça ile donatılmış duman dedektörleri mevcuttur.

Bunun dışında var optoelektronik Herhangi bir formdaki dumanın ışık huzmelerini engellediğinde tetiklenen yangın alarm sistemleri. Bu tür yangın algılama sistemi Hobby Elektronik'te yayınlandı.

Doppler Kaydırmayı Kullanarak Isı Algılama

Kullanarak yeni bir yangın algılama yöntemi ultrasonik ses bu makalede anlatılmaktadır. Ünlülerle aynı çalışma ilkelerine sahip Doppler Shift ultrasonik izinsiz giriş alarmları Bu yangın algılama sistemi, katı nesnenin hareketine ek olarak havadaki türbülansa karşı son derece hassastır.

Elektriksel bir yangından gelen ısı muazzam türbülans oluşturur ve alarmı tetikler. Çoğu zaman, türbülans nedeniyle yanlış alarmlar verilir. Sonuç olarak, bu tür bir yangın alarmı, içinde yaşayan insanlar genellikle takdir etmese de, bir ev için mükemmeldir.

Ses Ayrımcılığı Nasıl Gerçekleşir?

Doppler Shift hırsız alarmını yangın alarmı olarak kullanmanın bir dezavantajı, bu ünitenin sunduğu devasa algılama alanıdır. Her nasılsa, burada bunun bir nimet olduğu ortaya çıkıyor çünkü algılama alanının küçük bir köşesinde bir yangın başlasa bile hızlı tespit mümkün hale geliyor.

Konvansiyonel yangın alarmlarının standart prensibi, odanın içinde koşuşturan insanları görmezden gelerek yangınları tespit etmektir. Alarm sistemi etkinleştirilene kadar çalışacak şekilde ayarlandığından bu çok önemlidir.

Tipik bir ultrasonik Doppler Kaydırma alarmı, insanlar ve türbülans arasında ayrım yapamaz. Bu nedenle, bir yangın alarm sisteminin küçük bir çalışma alanını yöneten bir devre kullanması daha mantıklıdır.

Alarm ünitesi, odada insan hareketinin minimum olduğu bir konuma yerleştirilebilir, ancak yine de bir yangından kaynaklanan türbülansı hızlı bir şekilde belirleyebilir.

Sistem Çalışıyor

Temel bir ultrasonik alarm, aynı güç kaynağı üzerinden bağlanan iki bağımsız devre ile donatılmıştır.

Daha basit elektronik devre, alıcıya tekdüze ses frekansları yayan, daha karmaşık devre olan bir verici görevi görür.

Yangın alarmının blok şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.

Açıklandığı gibi, verici devresi bir osilatör kullanarak ultrasonik ses üretmek için çalışır ve sinyali bir hoparlörden besler.

Elektrik sinyali, hoparlör tarafından ses dalgalarına dönüştürülür, ancak insanlar işitme aralığının üzerinde kaldıkları için bunları duyamazlar.

Yaygın ses amplifikatörleri, Piezoelektrik tipi verici dönüştürücü nedeniyle ultrasonik frekanslarda iyi çalışmaz.

Devrenin hassasiyetinin doğru seviyeye ayarlanabilmesi için genellikle bir çıkış seviyesi moderatörü dahil edilir.

Alıcı

Alıcıdaki bir mikrofon, vericiden gelen ses dalgalarını algılar ve bunları tekrar elektrik sinyallerine dönüştürür.

Bir kez daha özel Piezoelektrik dönüştürücü alıcı mikrofonda kullanılır çünkü normal olanlar yüksek, özellikle ultrasonik frekanslarda çalışmak için uygun değildir.

Ultrasonik sesin son derece manevra durumu, her iki cihazın da neredeyse yan yana kurulması durumunda mikrofon ve hoparlör arasında algılama sorunlarına neden olur.

Pratik durumlarda, yakalanan sinyaller odadaki duvarlardan veya mobilyalardan gelen yansımalardır.

Dahası, mikrofondan çıkış nispeten düşüktür ve tipik olarak 1 mV RMS civarındadır. Dolayısıyla, sinyali bir çalışma seviyesine yükseltmek için bir amplifikatör dahil edilmiştir.

Normalde, bir ultrasonik hırsız alarmında minimumda iki yüksek kazançlı amplifikasyon aşaması kullanılır. Bununla birlikte, tartışılan yangın alarm sistemi daha az hassasiyet gerektirdiğinden, tek bir amplifikasyon aşaması daha uygundur.

Dedektör

Devrenin bir sonraki bölümü bir genlik modülasyon detektörüdür. Pratik bir durumda, algılanan sinyal, vericiden doğrudan 40kHz'lik bir çıkış dalgasıdır.

Bu sinyal çeşitli yollar kullanılarak toplanır ve keyfi olarak aşamalandırılır. Ancak, sinyalin hem genliği hem de faz ilişkileri herhangi bir değişiklik olmaksızın korunur. Böylece, hazır durumlar altında genlik üretecinden hiçbir çıktı üretilmez.

Dedektörün önünde hareket olduğunda veya hava türbülanslı olduğunda, tüm senaryo değişir.

Ünlü Doppler Kayması Havada hareket veya düzensizlik halindeki nesneden yansıyan sinyaller üzerinde yük alır ve bir frekans dalgalanması oluşturur.

İletilen sinyalin bir kısmı, türbülansa dirençli hava yoluyla doğrudan veya hareketsiz öğeler kullanılarak toplanır.

Bundan sonra, iki veya daha fazla frekans genlik demodülatörüne yönlendirilir. Bu aşamada, faz ilişkisi düzenlemenin ötesindedir çünkü sinyaller değişen frekanslara sahiptir.

Ultrasonik Dalga Formları

Aşağıdaki Şekil 2'deki dalga formu diyagramına bakarken, üst dalga formunun standart 40 kHz sinyal ve alt dalga formunun frekansı değiştirilmiş sinyal olduğunu düşünün. Başlangıçta sinyaller eş fazlıdır veya aynı polariteyi korurken ölçek olarak homojen olarak artar ve azalır.

Faz içi sinyaller, büyük bir çıkış sinyali oluşturmak için demodülatörün içinde toplanır. Daha sonra, dalga biçimi dizisi sırasında, anti-faz bölgesine girerler.

Bu, sinyallerin genliklerini eşit şekilde artırıp azalttıkları, ancak şimdi zıt kutuplara sahip oldukları anlamına gelir.

Sonuç olarak, demodülatör, diğer iki sinyal birbirini iptal ettiğinden zayıf bir çıkış sinyali üretir. Ancak sonunda sinyaller eş fazlı olmak için geri sıçrar ve demodülatörden sağlam bir çıktı verir.

Devre etkinleştirildiği anda, demodülatörden değişen bir çıkış seviyesi ölçülür.

Çıkış sinyalinin frekansı, çift giriş sinyalleri arasındaki varyansla aynıdır.

Bu normalde düşük ses frekansında veya ses altı frekansta görülür. Şüphesiz, çıkıştan gelen sinyal, yüksek kazançlı amplifikatör onu geliştirdikten sonra zahmetsizce yakalanır.

Alarm Üreteci

Sinyal yükseltildiğinde, bir kez etkinleştirilen standart bir mandal devresini kontrol etmek için kullanılır, alarm, sistem sıfırlanana kadar patlamaya devam eder. Kilitleme işlemi, kontrol voltajını alarm algılama devresine bağlayan bir anahtarlama transistörü tarafından yönetilir.

Alarm üreteci, düşük frekanslı bir osilatör tarafından yönetilen bir Voltaj Kontrollü Osilatör (VCO) kullanılarak oluşturulmuştur.

Düşük frekanslı osilatör tarafından bir rampa dalga formu üretilir ve VCO'dan gelen bir çıktı, en yüksek aralığına kadar frekansta kademeli olarak artacaktır.

Ardından, sinyal minimum perdeye dönecek ve frekansı tekrar kademeli olarak artacaktır. Bu döngüsel süreç devam eder ve verimli bir alarm sinyali sağlar.

Devre Nasıl Çalışır?

Ultrasonik yangın algılama sistemi veya alıcının tam devre çizimi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

ALICI DEVRESİ : Noktalı çizgiler, aşağıdaki verici devresinin besleme rayları ile birleşir

VERİCİ DEVRESİ

Verici, 7555 zamanlayıcı cihazı IC1 kullanılarak oluşturulmuştur. Bu CMOS bileşeni, 555 zamanlayıcının düşük güç tipidir.

Bu tür alarm jeneratörü için, bir 7555, 555'e kıyasla idealdir çünkü devrenin toplam güç tüketimi, pil gücünün verimli kullanımına katkıda bulunacak şekilde yalnızca yaklaşık 1mA veya daha az olarak tutulur.

Ayrıca 7555 IC, 40 kHz'lik bir frekans oluşturmak için özel olarak R13, RV1 ve C7 zamanlama parçalarının seçildiği tipik bir salınım yönteminde kullanılır.

Ön ayar, alıcı ve verici devrelerden ideal verimlilik sağlayan çıkış frekansını oluşturacak şekilde düzenlenir. Ön ayar, devre şemasında RV2 olarak tanımlanır.

Alıcı

X1, alıcı devresindeki sinyal yakalama sensörüdür ve çıkışı, Q1 etrafında tasarlanmış ortak bir yayıcı yükselticinin girişine bağlanır.

Bu bağlantı noktasında, tüm parçanın güç tüketiminin düşük olmasını sağlamak için yaklaşık 0,1 A'lik düşük bir kolektör akımı korunur.

Tipik olarak, bunun bu tür bir amplifikatörden daha az kazanç sağladığını düşünebiliriz, ancak genel olarak, mevcut operasyon için fazlasıyla yeterlidir.

Kapasitör C2, D1, D2, R3 ve C3'ü kullanarak Q1'den gelen gelişmiş çıkışı normal bir AM demodülatörüne birleştirir.

Daha sonra, sonuçtaki düşük frekans sinyali, Q2'de bulunan ikinci bir ortak yayıcı yükseltici kullanılarak rampalanır.

Mandal olarak başka bir IC1 zamanlayıcı kullanılır. Normal uygulamanın aksine, zamanlayıcı IC1, pim 2'nin besleme voltajından% 33 oranında azalması durumunda pozitif bir çıkış darbesi sağlayan tek kararlı yaklaşımda kullanılır.

Genellikle, çıkış darbe genişliği bir çift zamanlama direnci ve kapasitör tarafından düzenlenir, ancak bu devrede bu bileşenler yoktur.

Bunun yerine, IC1'in 6 ve 7 numaralı pinleri eksi besleme rayına bağlıdır. Etkinleştirildiğinde, IC1'in çıkışı açılır ve bu durumda kalmaya devam ederek kilitleme eylemine izin verir.

Transistör Q2 kollektöründen, IC1'in pimi 2, besleme voltajının eşit yarısına bağlanır ve düzenlenir.

Bu nedenle, bekleme durumunda IC1 etkinleştirilmez. Ünite başlatıldığı anda, Q2'deki kolektör voltajı salınır.

Ayrıca, negatif yarı döngülerde, tetik eşik voltajından daha düşük hale gelir. SW1 çalıştırma anahtarı ve IC1'in 0V besleme gerilimine sıfırlama girişi kullanılarak, tüm devre sıfırlanabilir.

IC1 etkinleştirildiğinde alarm devresine gücü kanalize etmek için kullanılan bileşen, transistör Q3'tür. Güvenlik nedeniyle, R8 akım sınırlayıcı bir direnç görevi görür.

Alarm sinyali

IC2, bir CMOS 4046BE faz kilitli döngü olan son çiptir. Ancak bu tasarımda sadece VCO kısmı çok önemlidir. Bir faz karşılaştırıcısı uygun şekilde kullanılır, ancak yalnızca alarm devresine bir invertör olarak kullanılır.

VCO çıkışının ters çevrilmesi, seramik rezonatör LS1'in besleme voltajının iki katı olan tepeden tepeye bir voltaj almasına izin veren iki fazlı bir çıktıyla sonuçlanır.

Sonuç olarak, çığlık atan bir alarm sinyali üretilir. Gerekirse, standart bir hoparlöre enerji vermek için IC2'nin pin 4'ünden gelen çıktı geliştirilebilir ve kullanılabilir. Kondansatör C6 ve direnç R12, VCO için zamanlama parçaları olarak işlev görür. Elektronik bileşenler, seramik rezonatörün en yüksek verime ulaştığı bölge olan 2 kHz civarında sabit bir çıkış frekansı sağlar.

Modülasyon sinyali, Q4 transistöründen tipik bir birleşimsiz gevşeme osilatörü tarafından üretilir. Bu, 4 kHz'de farklı bir rampa dalga formu sağlar.

Nasıl kurulur

Yarım noktada RV1 ile başlayın ve maksimum çıktı için belirlenen RV2 saat yönünün tersine tamamen döndürülür.

Bir multimetre kullanarak (varsa), RV2'yi minimum DC voltajına ayarlayın ve negatif prob negatif besleme hattına takılırken bunu R3 üzerinden birleştirin.

Ünitenin gücünü açın ve dönüştürücüleri bir duvara veya yaklaşık 10 veya 20 cm uzaklıkta herhangi bir pürüzsüz yüzeye bakacak şekilde yerleştirin.

RV1 çalıştırıldığında, multimetre üzerinde okuma veya hareket olacaktır ve ardından RV1, mümkün olan maksimum okumaya ulaşmak için uyumlanacaktır.

Düzenleme yapıldığında, alarm üreteci susturulduğundan ve çıkışı ölçümleri etkilemediğinden SW1 boyunca bir iletkenin sabitlenmesi şiddetle tavsiye edilir.

Bir multimetrenin mevcut olmaması durumunda, RV1, tüm parça için işe yarayan bir değer keşfetmek için deneme yanılma yaklaşımı kullanılarak ayarlanabilir.

RV2 iyi korunmasına rağmen, alarm ünitesi hala hassastır. Ünite için montaj yeri iyi planlanmalıdır. Elektrikli aletler ve lehim malzemeleri nedeniyle en yüksek yangın riskinin mevcut olduğu yerde, operatör tezgahının biraz üzerinde iyi bir nokta olabilir.

Üniteyi daha yükseğe yerleştirmenin bir başka avantajı da, sıcak havanın yükselmesi ve oda içinde koşuşturan insanların oluşturduğu yanlış sinyal riskleri olmadan alarmı tetiklemeyi kolaylaştırmasıdır.

Birkaç denemeyle, yangın alarmı jeneratörü için insan faktörlerinden kaynaklanmadan uygun bir konum ve kararlı hassasiyet elde edilebilir.

Ünitenin konumunun etkinliğini test etmek için, bileşenin altına ve önüne çalışan bir lehim havyası yerleştirilir.

Yeterli türbülanslı hava üretildiğinde, alarmı etkinleştirmelidir. Açıldığında, devreye enerji verilmez ancak bu, SW1'i sıfırlama üzerine yerleştirerek derhal iptal edilebilir.

Ultrasonik yangın alarm devresi, gecikme anahtarı ile tasarlanmamıştır, ancak SW1'i çalıştırırken ünitenin arkasında bulunmanız sağlanmalıdır. Düğmeye bastıktan sonra elinizi kaldırmanızın hiçbir riski yoktur.