Простая ультразвуковая схема пожарной сигнализации, описанная ниже, обнаруживает пожароопасную ситуацию, улавливая изменения в окружающих воздушных волнах или турбулентности воздуха. Высокая чувствительность контура гарантирует, что даже малейшая турбулентность воздуха, вызванная перепадом температур или возгоранием, будет быстро обнаружена и сработает подключенное устройство сигнализации.

Обзор

Обычные датчики пожара используют различные системы для определения пожара, и они сопряжены со всевозможными сложностями.

Обычная система пожарной сигнализации использует Датчик температуры почувствовать необычно высокую температуру, вызванную пожаром.

“что такое сеть с коммутацией каналов? ”

Не принципиально, что только электронная часть, такая как термистор или используется полупроводниковое температурное устройство, но из простого материала, такого как низкотемпературная плавкая вставка или биметаллический переключатель температуры.

Хотя простота таких типов сигналов тревоги является предпочтительной, их надежность вызывает сомнения, поскольку обнаружение происходит только тогда, когда пожар уже созрел.

Существуют более сложные системы пожарной сигнализации, например, дымовые извещатели, которые оснащены отдельной полупроводниковой частью, которая определяет наличие частиц дыма, горючего газа и пара.

Кроме этого, есть оптоэлектронный системы пожарной сигнализации, которые срабатывают, когда дым любой формы блокирует их световые лучи. Такой тип системы обнаружения пожара опубликован на Hobby Electronics.

Обнаружение тепла с использованием доплеровского сдвига

Новый метод обнаружения пожара с использованием ультразвуковой звук описано в этой статье. Имея те же принципы работы, что и знаменитый Ультразвуковая охранная сигнализация Doppler Shift , эта система обнаружения пожара чрезвычайно чувствительна к турбулентности в воздухе в дополнение к движению твердых предметов.

Тепло от электрического пожара вызывает огромную турбулентность и вызывает тревогу. Часто ложные срабатывания срабатывают из-за турбулентности. В результате этот тип пожарной сигнализации идеально подходит для дома, даже если люди, живущие в нем, часто не оценят его.

Как происходит звуковая дискриминация

Одним из недостатков использования охранной сигнализации с доплеровским сдвигом в качестве пожарной сигнализации является большая зона обнаружения, которую обеспечивает это устройство. Каким-то образом здесь это оказывается благом, потому что быстрое обнаружение становится возможным, даже если пожар начинается в небольшом углу зоны обнаружения.

Стандартный принцип обычных пожарных извещателей - обнаруживать возгорания, игнорируя людей, которые карабкаются по комнате. Это очень важно, поскольку система охранной сигнализации настроена на работу до момента активации.

Типичная ультразвуковая сигнализация смещения доплеровского сдвига не может различить людей и турбулентность. Следовательно, для системы пожарной сигнализации имеет больше смысла использовать схему, которая регулирует небольшую зону действия.

Блок сигнализации можно разместить в помещении, где движение человека минимально, но при этом он сможет быстро определить турбулентность, возникшую в результате пожара.

Система работает

Базовая ультразвуковая сигнализация оборудована двумя независимыми цепями, которые подключены через один источник питания.

Более простая электронная схема действует как передатчик, который излучает однородные звуковые частоты на приемник, который представляет собой более сложную схему.

Блок-схема пожарной сигнализации представлена на рисунке 1.

Как описано, схема передатчика производит ультразвуковой звук с помощью генератора и передает сигнал через громкоговоритель.

Электрический сигнал преобразуется динамиком в звуковые волны, но люди не могут их слышать, потому что они находятся выше диапазона слышимости.

Обычные звуковые усилители плохо работают на ультразвуковых частотах из-за пьезоэлектрического типа передающего преобразователя.

Обычно в комплект входит замедлитель уровня выходного сигнала, чтобы можно было настроить чувствительность схемы на нужный уровень.

Приемник

Микрофон на приемнике улавливает звуковые волны от передатчика и преобразует их обратно в электрические сигналы.

И снова специализированный пьезоэлектрический преобразователь используется на приемном микрофоне, потому что обычные микрофоны не подходят для работы на высоких, особенно ультразвуковых частотах.

Чрезвычайно маневренное состояние ультразвукового звука вызывает проблемы с обнаружением между микрофоном и громкоговорителем в случае, если оба устройства установлены почти рядом друг с другом.

На практике захваченные сигналы представляют собой отражения от стен или мебели в комнате.

Кроме того, выходной сигнал микрофона относительно низкий и обычно составляет около 1 мВ RMS. Итак, усилитель включен для повышения сигнала до рабочего уровня.

Обычно в ультразвуковой системе охранной сигнализации используются как минимум два каскада усиления с высоким коэффициентом усиления. Однако, поскольку обсуждаемая система пожарной сигнализации требует меньшей чувствительности, больше подходит одноступенчатое усиление.

Детектор

Следующим звеном схемы является детектор амплитудной модуляции. На практике обнаруженный сигнал представляет собой прямую выходную волну 40 кГц от передатчика.

Этот сигнал собирается разными путями и произвольно фазируется. Но обе амплитуды сигнала и его фазовые соотношения сохраняются без каких-либо изменений. Таким образом, в состоянии готовности генератор амплитуды не генерирует выходной сигнал.

Всякий раз, когда есть движение перед детектором или воздух турбулентен, весь сценарий меняется.

Знаменитый Доплеровский сдвиг берет на себя ответственность и производит колебания частоты сигналов, которые отражаются от движущегося или беспорядочного объекта в воздухе.

Часть передаваемого сигнала собирается либо напрямую, либо с помощью неподвижных предметов через воздух, устойчивый к турбулентности.

После этого две или более частот направляются в амплитудный демодулятор. На этом этапе фазовое соотношение не подлежит регулированию, потому что сигналы имеют разные частоты.

Формы ультразвуковых волн

Глядя на диаграмму формы волны на Рисунке 2 ниже, представьте, что верхняя форма волны представляет собой стандартный сигнал 40 кГц, а нижняя форма волны - сигнал с измененной частотой. Вначале сигналы синфазны или они увеличиваются и уменьшаются однородно по шкале при сохранении той же полярности.

Синфазные сигналы суммируются внутри демодулятора для генерации мощного выходного сигнала. После этого во время последовательности сигналов они входят в противофазную зону.

Это означает, что сигналы по-прежнему равномерно увеличиваются и уменьшаются, но теперь имеют противоположные полярности.

В результате демодулятор производит слабый выходной сигнал, поскольку два других сигнала компенсируют друг друга. Но, в конце концов, сигналы снова становятся синфазными и выдают стабильный выходной сигнал демодулятора.

В момент активации схемы измеряется изменяющийся выходной уровень демодулятора.

Частота выходного сигнала такая же, как и разница между двойными входными сигналами.

Обычно это наблюдается на низкой звуковой частоте или на дозвуковой частоте. Несомненно, сигнал с выхода легко захватывается после того, как усилитель с высоким коэффициентом усиления усиливает его.

Генератор сигналов тревоги

Как только сигнал усиливается, он используется для управления стандартной схемой защелки, которая после срабатывания сигнализации продолжает срабатывать до тех пор, пока система не будет перезагружена. Операцией фиксации управляет переключающий транзистор, который связывает управляющее напряжение со схемой обнаружения тревоги.

Генератор сигналов тревоги построен с использованием генератора, управляемого напряжением (ГУН), который регулируется низкочастотным генератором.

Нарастающий сигнал генерируется низкочастотным генератором, и выходной сигнал ГУН будет постепенно увеличиваться по частоте до своего пикового шага.

Затем сигнал вернется к минимальному тону и снова будет постепенно увеличивать частоту. Этот циклический процесс продолжается и обеспечивает эффективный сигнал тревоги.

Как работает схема

Полный чертеж схемы ультразвуковой системы обнаружения пожара или приемника показан на рисунке ниже.

ЦЕПЬ ПРИЕМНИКА : Пунктирные линии соединяются с шинами питания цепи передатчика ниже

ЦЕПЬ ПЕРЕДАТЧИКА

Передатчик построен с использованием таймера 7555, IC1. Этот КМОП-компонент относится к таймеру 555 с низким энергопотреблением.

Для этого типа генератора сигналов тревоги 7555 идеален по сравнению с 555, потому что общая потребляемая мощность цепи поддерживается на уровне всего около 1 мА или меньше, что способствует эффективному использованию энергии батареи.

Более того, 7555 IC используется в типичном методе генерации, при котором временные части R13, RV1 и C7 выбираются специально для генерации частоты 40 кГц.

Предварительная установка регулируется для генерации выходной частоты, которая обеспечивает идеальную эффективность от приемных и передающих цепей. Предустановка обозначена на принципиальной схеме как RV2.

Приемник

X1 является датчиком улавливания сигнала в цепи приемника, и его выход подключен к входу усилителя с общим эмиттером, который спроектирован вокруг Q1.

На этом этапе поддерживается низкий ток коллектора около 0,1 А, чтобы обеспечить низкое энергопотребление всей части.

Обычно можно подумать, что это приводит к меньшему усилению усилителя такого типа, но в целом этого более чем достаточно для существующей работы.

Конденсатор C2 объединяет улучшенный выходной сигнал Q1 с обычным демодулятором AM, используя D1, D2, R3 и C3.

Позже последовательный низкочастотный сигнал нарастает с помощью второго усилителя с общим эмиттером, расположенного на Q2.

Другой таймер IC1 используется как защелка. В отличие от обычной практики, таймер IC1 используется в моностабильном подходе, который обеспечивает положительный выходной импульс, если вывод 2 уменьшается на 33% от напряжения питания.

Обычно ширина выходного импульса регулируется парой синхронизирующего резистора и конденсатора, но эта схема не содержит этих компонентов.

Вместо этого контакты 6 и 7 IC1 подключены к отрицательной шине питания. При активации выход IC1 включается и продолжает находиться в этом состоянии, разрешая действие фиксации.

От коллектора транзистора Q2 подключается вывод 2 микросхемы IC1, который регулируется до уровня, равного половине напряжения питания.

Таким образом, в режиме ожидания IC1 не активируется. В момент запуска устройства напряжение коллектора на Q2 колеблется.

Более того, во время отрицательных полупериодов оно становится ниже порогового напряжения срабатывания. Используя рабочий переключатель SW1 и вход сброса IC1 на напряжение питания 0 В, можно выполнить сброс всей схемы.

Компонент, который используется для подачи питания на цепь аварийной сигнализации при активации IC1, - это транзистор Q3. Из соображений безопасности R8 действует как токоограничивающий резистор.

Сигнал тревоги

IC2 - это последняя микросхема, представляющая собой контур фазовой автоподстройки частоты CMOS 4046BE. Однако в этой конструкции решающую роль играет только ГУН. Фазовый компаратор можно использовать, но только как инвертор в цепи аварийной сигнализации.

Инверсия выхода ГУН приводит к двухфазному выходу, который позволяет керамическому резонатору LS1 получать размах напряжения, в два раза превышающего напряжение питания.

В результате раздается кричащий сигнал тревоги. При необходимости выход из контакта 4 IC2 может быть расширен и использован для подачи питания на стандартный громкоговоритель. Конденсатор C6 и резистор R12 работают как синхронизирующие детали для ГУН. Электронные компоненты обеспечивают стабильную выходную частоту около 2 кГц, что является зоной, в которой керамический резонатор достигает максимальной эффективности.

Сигнал модуляции вырабатывается типичным генератором однопереходной релаксации на транзисторе Q4. Это обеспечивает расходящуюся форму волны нарастания на частоте 4 кГц.

Как настроить

Начните с RV1 в средней точке и RV2, определенного для максимальной мощности, которая полностью повернута против часовой стрелки.

Используя мультиметр (если есть), установите RV2 на минимальное напряжение постоянного тока и подключите его через R3, так как отрицательный датчик подсоединен к отрицательной линии питания.

Включите питание устройства и поместите датчики лицом к стене или любой гладкой поверхности на расстоянии около 10 или 20 см.

Когда RV1 приводится в действие, на мультиметре будут показания или движение, а затем RV1 настроится на достижение максимально возможных показаний.

Настоятельно рекомендуется закрепить провод через SW1, когда регулирование выполнено, потому что генератор сигналов тревоги отключен, и его выход не может повлиять на измерения.

Если мультиметр недоступен, RV1 можно настроить, используя метод проб и ошибок, чтобы определить значение, которое работает для всей детали.

Хотя RV2 хорошо защищен, блок сигнализации по-прежнему чувствителен. Место установки должно быть хорошо спланировано для устройства. Хорошее место должно быть немного выше рабочего места оператора, где существует самый высокий риск возгорания из-за электрических инструментов и материалов для пайки.

Еще одно преимущество размещения устройства выше заключается в том, что горячий воздух будет подниматься вверх, что облегчит включение тревоги без риска ложных сигналов, создаваемых людьми, бегающими по комнате.

Путем нескольких испытаний можно достичь подходящего положения без влияния человеческого фактора и стабильной чувствительности для генератора пожарной сигнализации.

Чтобы проверить эффективность положения устройства, под и перед компонентом помещают рабочий паяльник.

Когда создается достаточно турбулентный воздух, он должен активировать сигнал тревоги. При включении цепь не будет запитана, но это можно немедленно отключить, установив переключатель SW1 в положение сброса.

Цепь ультразвуковой пожарной сигнализации не имеет переключателя задержки включения, но при использовании SW1 необходимо обеспечить ваше присутствие за устройством. Нет никакого риска, если вы уберете руку после включения переключателя.