Az alábbiakban ismertetett egyszerű ultrahangos tűzjelző áramkör tűzveszélyes helyzetet észlel a környező léghullámok vagy a légturbulencia változásainak felvételével. Az áramkör nagy érzékenysége biztosítja, hogy a hőmérséklet-különbség vagy a tűz által okozott legkisebb légturbulencia is gyorsan észlelhető legyen, és egy csatlakoztatott riasztó eszköz megszólaljon.

Áttekintés

A hagyományos tűzérzékelők sokféle rendszert használnak a tűz azonosítására, és mindenféle összetettséggel járnak.

Egy közönséges tűzjelző rendszer a hőmérséklet szenzor érzékelni a tűz okozta szokatlanul magas hőmérsékleti szórást.

“multiméterrel mérik ”

Nem alapvető, hogy csak egy olyan elektronikus alkatrész, mint a termisztor vagy félvezető hőmérsékleti eszközt használnak, de egyszerű anyagból, például alacsony hőmérsékletű olvadó kapcsolóról vagy bimetál hőmérséklet-kapcsolóról.

Bár előnyben részesítik az ilyen típusú riasztási típusok egyszerűségét, megbízhatóságuk megkérdőjelezhető, mert az észlelés csak akkor következik be, amikor a tűz már beérett.

Bonyolultabb tűzjelző rendszerek léteznek, például füstérzékelők, amelyek külön félvezető részekkel vannak felszerelve, amelyek érzékelik a füstrészecskék, az éghető gáz és a gőz létét.

Ezen kívül vannak optoelektronikus tűzjelző rendszerek, amelyek működésbe lépnek, amikor bármilyen formájú füst elzárja fénysugaraikat. Ilyen típusú tűzérzékelő rendszert tett közzé a Hobby Electronics.

Hőérzékelés Doppler Shift segítségével

Egy új módszer a tűz észlelésére ultrahangos hang ebben a cikkben van leírva. Ugyanazokat a működési elveket viseli, mint a híres Doppler Shift ultrahangos behatoló riasztások , ez a tűzérzékelő rendszer a szilárd tárgy mozgása mellett rendkívül érzékeny a levegő turbulenciájára.

Az elektromos tűz okozta hő óriási turbulenciát vált ki és riasztást vált ki. Gyakran hamis riasztásokat indítanak a turbulencia miatt. Ennek eredményeként az ilyen típusú tűzjelzők tökéletesek egy otthon számára, annak ellenére, hogy a benne élők gyakran nem értékelik.

Hogyan történik a megkülönböztetés

A Doppler Shift betöréses riasztás tűzjelzésként történő alkalmazásának egyik hátránya az a hatalmas észlelési terület, amelyet ez az egység biztosít. Valahogy itt kiderül, hogy ez jótékony hatású, mert a gyors észlelés lehetővé válik, annak ellenére, hogy a tűz az észlelési terület egy kis sarkában kezdődik.

A hagyományos tűzjelzők alapelve a tűz észlelése, miközben figyelmen kívül hagyják a helyiségben tülekedő embereket. Ez döntő jelentőségű, mivel a riasztórendszer működésbe állításáig van beállítva.

Egy tipikus ultrahangos Doppler Shift riasztó nem képes megkülönböztetni az embereket és a turbulenciát. Ezért ésszerűbb, ha a tűzjelző rendszer olyan áramkört használ, amely egy kis működési területet irányít.

A riasztóegység elhelyezhető a helyiségben, ahol az emberi mozgás minimális, de mégis képes gyorsan azonosítani a tűz okozta turbulenciát.

A rendszer működik

Az alap ultrahangos riasztás két független áramkörrel van ellátva, amelyek ugyanazon a tápegységen keresztül vannak összekötve.

Az egyszerűbb elektronikus áramkör olyan adót működtet, amely egységes hangfrekvenciákat bocsát ki a vevő felé, ami a bonyolultabb áramkör.

A tűzjelző blokkvázlata az 1. ábrán látható.

Amint leírtuk, az adó áramkör úgy működik, hogy oszcillátor segítségével ultrahangos hangot hozzon létre, és a jelet egy hangszórón keresztül táplálja.

Az elektromos jelet a hangszóró hanghullámokká alakítja, de az emberek nem hallják őket, mert a hallási tartomány felett vannak.

A közös hangerősítők nem működnek jól ultrahangos frekvenciákon, a piezoelektromos típusú adóátalakító miatt.

Általában egy kimeneti szintű moderátort tartalmaz, hogy az áramkör érzékenységét a megfelelő szintre lehessen hangolni.

Vevő

A vevő mikrofonja érzékeli az adó hanghullámait, és visszaalakítja őket elektromos jelekké.

Még egyszer, a speciális piezoelektromos jelátalakító azért használják a vevő mikrofonon, mert a normálak nem alkalmasak magas, különösen az ultrahangos frekvenciákon történő működésre.

Az ultrahangos hang rendkívül manőverező állapota észlelési problémákat okoz a mikrofon és a hangszóró között, ha mindkét készüléket szinte egymás mellé telepítik.

Gyakorlati helyzetekben a rögzített jelek a helyiség falainak vagy bútorainak visszaverődése.

Ezenkívül a mikrofon kimenete viszonylag alacsony, és jellemzően 1 mV RMS körül van. Tehát egy erősítőt építenek be, hogy a jelet működési szintre emeljék.

Normál esetben az erősítés két nagy nyereségű szakaszát alkalmazzák minimum ultrahangos betöréses riasztásban. Mivel azonban a tárgyalt tűzjelző rendszer kisebb érzékenységet igényel, ezért az erősítés egyetlen szakasza megfelelőbb.

Detektor

Az áramkör következő szakasza egy amplitúdó-modulációs detektor. Gyakorlati helyzetben az észlelt jel az adó közvetlen 40 kHz-es kimeneti hulláma.

Ezt a jelet különféle útvonalak segítségével gyűjtik össze, és önkényesen fázisozzák. De a jel amplitúdója és fáziskapcsolatai változások nélkül megmaradnak. Így készenléti helyzetekben nem generálódik kimenet az amplitúdó-generátorból.

Valahányszor mozgás van az érzékelő előtt, vagy ha a levegő turbulens, az egész forgatókönyv megváltozik.

A híres Doppler-váltás átveszi a felelősséget és frekvenciaváltást vált ki azokon a jeleken, amelyek a mozgásban lévő tárgyról vagy rendellenességről a levegőben visszaverődnek.

A közölt jel egy részét közvetlenül vagy mozdulatlan tárgyak segítségével gyűjtik össze a turbulenciának ellenálló levegőn keresztül.

Ezt követően két vagy több frekvenciát vezetnek az amplitúdó demodulátorba. Ebben a szakaszban a fáziskapcsolat meghaladja a szabályozást, mert a jelek frekvenciája változó.

Ultrahangos hullámformák

Az alábbi 2. ábra hullámalak diagramjának megnézésekor képzelje el, hogy a felső hullámforma a szokásos 40 kHz-es jel, az alsó pedig a frekvenciaváltozású jel. Kezdetben a jelek fázisban vannak, vagy homogén módon növekszenek és csökkennek, miközben azonos polaritást tartanak fenn.

A fázisban lévő jeleket a demodulátor belsejében összegzik, hogy hatalmas kimeneti jelet generáljanak. Ezt követően, a hullámalak szekvencia során, belépnek az antifázis zónába.

Ez azt jelenti, hogy a jelek továbbra is egységesen növelik és csökkentik amplitúdójukat, de most ellentétes polaritással rendelkeznek.

Ennek eredményeként a demodulátor gyenge kimeneti jelet produkál, mivel a két másik jel megszakítja egymást. De végül a jelek fázisba ugranak, és stabil kimenetet bocsátanak ki a demodulátorból.

Az áramkör aktiválásának pillanatában a demodulátor változó kimeneti szintjét méri.

A kimenőjel frekvenciája megegyezik a kettős bemeneti jelek szórásával.

Ez általában alacsony hang vagy szubszonikus frekvencián figyelhető meg. Kétségtelen, hogy a kimenetről érkező jelet könnyedén rögzítik, miután a nagy nyereségű erősítő fokozza azt.

Riasztás generátor

Amint a jel felerősödik, egy standard retesz áramkör vezérlésére szolgál, amely aktiválódás után a riasztás tovább villog, amíg a rendszer vissza nem áll. A reteszelést egy kapcsoló tranzisztor szabályozza, amely összekapcsolja a vezérlő feszültséget a riasztás érzékelő áramkörrel.

A riasztásgenerátor feszültségvezérelt oszcillátor (VCO) segítségével épül, amelyet egy alacsony frekvenciájú oszcillátor moderál.

Az alacsony frekvenciájú oszcillátor rámpa hullámformát állít elő, és a VCO kimenete fokozatosan növekszik a frekvenciában a csúcsmagasságáig.

Ezután a jel visszaáll a minimális hangmagasságra, és ismét fokozatosan növekszik a frekvencia. Ez a ciklikus folyamat folytatódik és hatékony riasztási jelet ad.

Hogyan működik az áramkör

Az ultrahangos tűzérzékelő rendszer vagy a vevő teljes áramköri rajzát az alábbi ábra mutatja.

FOGADÓ ÁRAM : A szaggatott vonalak csatlakoznak az alatta lévő távadó áramkör tápvezetékeihez

TÁVADÓ ÁRAM

Az adó egy 7555 időzítő eszköz, az IC1 segítségével épül fel. Ez a CMOS komponens az 555 időzítő alacsony fogyasztású típusa.

Az ilyen típusú riasztásgenerátorokhoz a 7555 ideális az 555-öshöz képest, mivel az áramkör teljes energiafogyasztása csak 1mA körül vagy ennél alacsonyabb szinten marad, ami hozzájárul az akkumulátor hatékony felhasználásához.

Ezenkívül a 7555 IC-t egy tipikus oszcillációs eljárásban használják, amelynek során az R13, RV1 és C7 időzítő részeket speciálisan 40 kHz-es frekvencia előállítására választják ki.

Az előbeállítást úgy szabályozzák, hogy a kimenő frekvenciát előállítsa, amely ideális hatékonyságot biztosít a vevő és adó áramkörökből. Az előbeállítást RV2-ként azonosítják az áramkör vázlata.

Vevő

X1 a jelfogó érzékelő a vevőáramkörben, és kimenete egy Q1 köré tervezett közös emittererősítő bemenetéhez csatlakozik.

Ebben a szakaszban alacsony, körülbelül 0,1 A kollektoráramot tartanak fenn, hogy az egész alkatrész alacsony energiafogyasztást biztosítson.

Általában azt gondolnánk, hogy ez kevesebb erősítést okoz egy ilyen erősítőtől, de összességében több mint elegendő a meglévő működéshez.

A C2 kondenzátor D1, D2, R3 és C3 alkalmazásával egyesíti a Q1 és a szokásos AM demodulátor közötti továbbfejlesztett kimenetet.

Később az ebből adódó alacsony frekvenciájú jelet a Q2-nél elhelyezett második közös emitter-erősítő segítségével megemeljük.

Egy másik IC1 időzítőt reteszként használnak. A szokásos gyakorlattal ellentétben az IC1 időzítőt egy monostabil megközelítésben alkalmazzák, amely pozitív kimeneti impulzust biztosít, ha a 2. tűt 33% -kal csökkentik a tápfeszültségtől.

Általában a kimeneti impulzus szélességét egy időzítő ellenállás és kondenzátor párja szabályozza, de ez az áramkör nincs ezen alkatrészek nélkül.

Ehelyett az IC1 6. és 7. csapja kapcsolódik a mínusz tápvezetékhez. Aktiválásakor az IC1 kimenete bekapcsol, és továbbra is ebben az állapotban marad, lehetővé téve a reteszelést.

A Q2 tranzisztor kollektorából az IC1 2. érintkezője csatlakozik és a tápfeszültség egyenlő felére van szabályozva.

Tehát készenléti állapotban az IC1 nem aktiválódik. Abban a pillanatban, amikor az egység beindul, a Q2 kollektorfeszültsége oszcillál.

Sőt, a negatív félciklusok alatt alacsonyabbá válik, mint a kioldási küszöbfeszültség. Az SW1 kezelő kapcsoló és az IC1 0 V tápfeszültségre történő visszaállítása segítségével a teljes áramkör visszaállítható.

Az a komponens, amelyet a riasztási áramkör áramellátására használnak, amikor az IC1 aktiválódik, a Q3 tranzisztor. Biztonsági okokból az R8 áramkorlátozó ellenállóként működik.

Riasztási jel

Az IC2 az utolsó chip, amely egy CMOS 4046BE fáziszárt hurok. Ebben a kialakításban azonban csak a VCO rész a döntő. A fázis-összehasonlítót megfelelően használják, de csak inverterként a riasztási áramkörhöz.

A VCO kimenetének inverziója kétfázisú kimenetet eredményez, amely lehetővé teszi az LS1 kerámia rezonátor számára, hogy a csúcs-csúcs feszültség kétszerese legyen a tápfeszültségnek.

Ennek eredményeként ordító riasztási jelzés hallatszik. Szükség esetén az IC2 4. érintkezőjének kimenete javítható és felhasználható egy szabványos hangszóró bekapcsolására. A C6 kondenzátor és az R12 ellenállás a VCO időzítő részeként működik. Az elektronikus alkatrészek stabil kimeneti frekvenciát biztosítanak 2 kHz körül, ez az a zóna, ahol a kerámia rezonátor eléri a csúcshatékonyságot.

A modulációs jelet a Q4 tranzisztor tipikus unijunction relaxációs oszcillátora hozza létre. Ez divergens rámpa hullámformát eredményez 4 kHz-en.

Hogyan kell beállítani

Kezdje úgy, hogy RV1 félúton van, és az RV2 a maximális teljesítményre van meghatározva, amely teljesen az óramutató járásával ellentétes irányba van elfordítva.

Multiméter (ha van) segítségével állítsa az RV2-t a minimális egyenfeszültségére, és kösse össze az R3-on, amint a negatív szonda a negatív tápvezetékhez csatlakozik.

Kapcsolja be az egység tápellátását, és helyezze az átalakítókat egy falra vagy bármilyen sima felületre 10 vagy 20 cm távolságra.

Az RV1 bekapcsolásakor olvasás vagy mozgás lesz a multiméteren, majd az RV1 hangolódik, hogy elérje a lehető legnagyobb értéket.

Erősen ajánlott egy vezetéket rögzíteni az SW1-en, amikor a szabályozás megtörtént, mert a riasztásgenerátor el van némítva, és annak kimenete nem befolyásolhatja a méréseket.

Abban az esetben, ha multiméter nem érhető el, az RV1 hangolható a próba és hiba módszer segítségével, hogy felfedezzen egy értéket, amely az egész részen működik.

Bár az RV2 jól védett, a riasztó egység továbbra is érzékeny. A felszerelési helyet jól meg kell tervezni az egység számára. Egy jó hely kissé az üzemeltető munkapadja felett lenne, ahol a legnagyobb a tűzveszély az elektromos szerszámok és a forrasztóanyagok miatt.

Az egység magasabb elhelyezésének további előnye, hogy a forró levegő megemelkedik, és megkönnyíti a riasztás beindítását anélkül, hogy a helyiségben rohangáló emberek hamis jelzéseket kockáztatnának.

Néhány próbával megfelelő helyzet érhető el az emberi tényezők következményei és stabil érzékenység nélkül a tűzjelző generátor számára.

Az egység helyzetének hatékonyságának teszteléséhez egy működő forrasztópáka kerül az alkatrész alá és elé.

Megfelelő turbulens levegő előállításakor aktiválnia kell a riasztást. Bekapcsoláskor az áramkör rosszul van feszültség alatt, de ezt azonnal meg lehet szüntetni az SW1 visszaállítására történő visszahelyezésével.

Az ultrahangos tűzjelző áramkört nem késleltető kapcsolóval tervezték, de az SW1 működtetésekor biztosítani kell a jelenlétét az egység mögött. Nincs veszély, ha a kapcsoló bekapcsolása után eltávolítja a kezét.