아래에 설명 된 간단한 초음파 화재 경보 회로는 주변 공기 파의 변화 또는 난류를 감지하여 화재 위험 상황을 감지합니다. 회로의 높은 감도는 온도차 또는 화재로 인해 발생하는 아주 작은 난기류도 신속하게 감지하고 부착 된 경보 장치를 울리도록합니다.

개요

기존의 화재 센서는 화재를 식별하기 위해 다양한 시스템을 사용하며 모든 종류의 복잡성이 있습니다.

일반 화재 경보 시스템은 온도 센서 화재로 인한 비정상적으로 높은 온도 변화를 감지합니다.

“실리콘 정류기 란 무엇입니까 ”

전자 부품 만이 서미스터 또는 반도체 온도 장치가 사용되지만 저온 가용성 링크 또는 바이메탈 온도 스위치와 같은 단순한 재료입니다.

이러한 경보 유형의 단순성이 선호되지만 화재가 이미 성숙 된 경우에만 감지가 발생하기 때문에 신뢰성이 의심됩니다.

예를 들어 연기 입자, 가연성 가스 및 증기의 존재를 감지하는 별개의 반도체 부품이 장착 된 연기 감지기와 같은 더 복잡한 화재 경보 시스템이 있습니다.

그 외에는 광전자 어떤 형태의 연기가 광선을 차단할 때 작동되는 화재 경보 시스템. 이러한 유형의 화재 감지 시스템은 Hobby Electronics에 게시되었습니다.

도플러 시프트를 사용한 열 감지

화재 감지의 새로운 방법 초음파 소리 이 기사에 설명되어 있습니다. 유명한 것과 동일한 작동 원리를 품는 Doppler Shift 초음파 침입자 경보 ,이 화재 감지 시스템은 고체 물체의 움직임과 함께 공기 중 난기류에 매우 민감합니다.

전기 화재로 인한 열은 엄청난 난기류를 생성하고 경보를 울립니다. 종종 난기류로 인해 잘못된 경보가 울립니다. 결과적으로 이러한 유형의 화재 경보기는 집에 사는 사람들이 종종 감사하지 않더라도 가정에 적합합니다.

건전한 차별이 일어나는 방법

도플러 시프트 도난 경보기를 화재 경보기로 사용하는 한 가지 단점은이 장치가 제공하는 방대한 감지 영역입니다. 왠지 감지 영역의 작은 구석에서 화재가 발생하더라도 빠른 감지가 가능하기 때문에 이것은 이점으로 판명되었습니다.

기존 화재 경보기의 표준 원리는 방을 돌아 다니는 사람들을 무시하면서 화재를 감지하는 것입니다. 경보 시스템이 활성화 될 때까지 실행되도록 설정되어 있으므로 이는 매우 중요합니다.

일반적인 초음파 도플러 시프트 알람은 사람과 난류를 구별하지 못합니다. 따라서 화재 경보 시스템이 작은 작동 영역을 제어하는 회로를 사용하는 것이 더 합리적입니다.

경보 장치는 사람의 움직임이 최소화되는 방의 위치에 배치 할 수 있지만 여전히 화재로 인한 난류를 신속하게 식별 할 수 있습니다.

시스템 작동

기본 초음파 알람에는 동일한 전원 공급 장치를 통해 연결된 두 개의 독립적 인 회로가 장착되어 있습니다.

더 단순한 전자 회로는 더 복잡한 회로 인 수신기로 균일 한 사운드 주파수를 방출하는 송신기 역할을합니다.

화재 경보기의 블록 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다.

설명한 바와 같이 송신기 회로는 발진기를 사용하여 초음파 사운드를 생성하고 라우드 스피커를 통해 신호를 공급합니다.

전기 신호는 스피커에 의해 음파로 변환되지만 사람은 청각 범위보다 높기 때문에들을 수 없습니다.

일반적인 사운드 증폭기는 압전 유형의 전송 변환기로 인해 초음파 주파수에서 잘 작동하지 않습니다.

일반적으로 출력 레벨 조정기가 포함되어 회로의 감도를 올바른 레벨로 조정할 수 있습니다.

리시버

수신기의 마이크는 송신기에서 나오는 음파를 감지하여 다시 전기 신호로 변환합니다.

다시 한 번 특수 압전 변환기 일반 마이크는 높은, 특히 초음파 주파수에서 작동하기에 적합하지 않기 때문에 수신 마이크에 사용됩니다.

초음파 소리의 극도로 조작 된 상태는 두 장치가 거의 나란히 설치된 경우 마이크와 스피커 사이에 감지 문제를 일으 킵니다.

실제 상황에서 캡처 된 신호는 방의 벽이나 가구에서 반사 된 것입니다.

또한 마이크의 출력은 비교적 낮으며 일반적으로 약 1mV RMS입니다. 따라서 신호를 작동 수준으로 향상시키기 위해 증폭기가 통합됩니다.

일반적으로 초음파 도난 경보기에는 최소한 두 개의 고 이득 증폭 단계가 사용됩니다. 그러나 논의 된 화재 경보 시스템은 더 낮은 감도를 필요로하므로 단일 증폭 단계가 더 적합합니다.

탐지기

회로의 다음 섹션은 진폭 변조 검출기입니다. 실제 상황에서 감지 된 신호는 송신기의 직접적인 40kHz 출력 파입니다.

이 신호는 다양한 경로를 사용하여 수집되고 임의로 위상이 지정됩니다. 그러나 신호의 진폭과 위상 관계는 변경없이 보존됩니다. 따라서 준비 상황에서는 진폭 발생기에서 출력이 생성되지 않습니다.

탐지기 앞에서 움직임이 있거나 공기가 난류 일 때마다 전체 시나리오가 변경됩니다.

유명한 도플러 시프트 움직이는 물체 또는 공중의 무질서에서 반사되는 신호에 대한 주파수 스윙을 생성합니다.

전달 된 신호의 일부는 직접 또는 난류에 저항하는 공기를 통해 움직이지 않는 항목을 사용하여 수집됩니다.

그 후 두 개 이상의 주파수가 진폭 복조기로 전달됩니다. 이 단계에서는 신호의 주파수가 다양하기 때문에 위상 관계가 규제 범위를 벗어납니다.

초음파 파형

아래 그림 2의 파형 다이어그램을 볼 때 위쪽 파형은 표준 40kHz 신호이고 아래쪽 파형은 주파수가 변경된 신호입니다. 처음에는 신호가 동 위상이거나 동일한 극성을 유지하면서 규모가 균일하게 증가 및 감소합니다.

동 위상 신호는 복조기 내부에서 합산되어 엄청난 출력 신호를 생성합니다. 그 후, 파형 시퀀스 중에 역 위상 영역으로 들어갑니다.

이는 신호가 여전히 진폭을 균일하게 증가 및 감소하지만 이제 반대 극성을 가짐을 의미합니다.

결과적으로 복조기는 다른 두 신호가 서로 상쇄 될 때 약한 출력 신호를 생성합니다. 그러나 결국 신호는 동 위상으로 되돌아가 복조기에서 견고한 출력을 방출합니다.

회로가 활성화되는 순간 복조기의 변화하는 출력 레벨이 측정됩니다.

출력 신호의 주파수는 이중 입력 신호 간의 분산과 동일합니다.

이것은 일반적으로 낮은 오디오 주파수 또는 아음속 주파수에서 나타납니다. 의심 할 여지없이 출력의 신호는 고 이득 증폭기가 신호를 강화한 후 쉽게 캡처됩니다.

알람 발생기

신호가 증폭되면 일단 활성화되면 시스템이 재설정 될 때까지 경보가 계속 울리는 표준 래치 회로를 제어하는 데 사용됩니다. 래칭 동작은 제어 전압을 알람 감지 회로에 연결하는 스위칭 트랜지스터에 의해 제어됩니다.

경보 발생기는 저주파 발진기에 의해 조정되는 VCO (Voltage Controlled Oscillator)를 사용하여 구축됩니다.

램프 파형은 저주파 발진기에 의해 생성되고 VCO의 출력은 피크 피치까지 주파수가 점차 증가합니다.

그러면 신호가 최소 피치로 되돌아 가고 주파수가 다시 점진적으로 증가합니다. 이 주기적 프로세스는 계속되고 효율적인 경보 신호를 제공합니다.

회로의 작동 원리

초음파 화재 감지 시스템 또는 수신기의 전체 회로도는 아래 그림에 나와 있습니다.

수신기 회로 : 점선은 아래의 tranmitter 회로의 공급 레일과 연결됩니다.

송신기 회로

송신기는 7555 타이머 장치 인 IC1을 사용하여 제작되었습니다. 이 CMOS 구성 요소는 555 타이머의 저전력 유형입니다.

이러한 유형의 경보 발생기의 경우 회로의 총 전력 소비가 약 1mA 이하로 유지되어 배터리 전력을 효율적으로 사용하는 데 기여하기 때문에 7555가 555에 비해 이상적입니다.

또한 7555 IC는 40kHz의 주파수를 생성하기 위해 특별히 타이밍 부분 R13, RV1 및 C7을 선택하는 일반적인 발진 방법에 사용됩니다.

사전 설정은 수신 및 송신 회로에서 이상적인 효율성을 제공하는 출력 주파수를 생성하도록 조정됩니다. 사전 설정은 회로도에서 RV2로 식별됩니다.

리시버

X1은 수신기 회로의 신호 캡처 센서이며 출력은 Q1 주변에 설계된 공통 이미 터 증폭기의 입력에 연결됩니다.

이 시점에서 전체 부품의 전력 소비를 낮추기 위해 약 0.1A의 낮은 콜렉터 전류가 유지됩니다.

일반적으로 이것이 이런 종류의 증폭기에서 더 적은 이득을 유발한다고 생각할 수 있지만 전반적으로 기존 작동에 충분합니다.

커패시터 C2는 D1, D2, R3 및 C3를 사용하여 Q1의 향상된 출력을 일반적인 AM 복조기에 결합합니다.

나중에 Q2에 위치한 두 번째 공통 이미 터 증폭기를 사용하여 결과적인 저주파 신호가 램핑됩니다.

또 다른 IC1 타이머가 래치로 사용됩니다. 일반적인 관행과 달리, 타이머 IC1은 핀 2가 공급 전압에서 33 % 감소하면 포지티브 출력 펄스를 제공하는 단 안정 접근 방식에 사용됩니다.

일반적으로 출력 펄스 폭은 한 쌍의 타이밍 저항과 커패시터에 의해 조절되지만이 회로에는 이러한 구성 요소가 없습니다.

대신 IC1의 핀 6과 7이 마이너스 공급 레일에 연결됩니다. 활성화되면 IC1의 출력이 켜지고 해당 상태를 계속 유지하여 래칭 동작을 허용합니다.

트랜지스터 Q2의 컬렉터에서 IC1의 핀 2가 연결되고 공급 전압의 절반과 동일하게 조정됩니다.

따라서 대기 상태에서는 IC1이 활성화되지 않습니다. 장치가 시작되는 순간 Q2의 콜렉터 전압이 진동합니다.

또한 음의 반주기 동안 트리거 임계 전압보다 낮아집니다. 작동 스위치 SW1과 IC1의 리셋 입력을 0V 공급 전압으로 사용하면 전체 회로를 리셋 할 수 있습니다.

IC1이 활성화 될 때 경보 회로에 전력을 전달하는 데 사용되는 구성 요소는 트랜지스터 Q3입니다. 안전상의 이유로 R8은 전류 제한 저항으로 작동합니다.

경보 신호

IC2는 CMOS 4046BE 위상 고정 루프 인 마지막 칩입니다. 그러나이 설계에서는 VCO 부분 만 중요합니다. 위상 비교기는 적절하게 사용되지만 경보 회로에 대한 인버터로만 사용됩니다.

VCO 출력의 반전은 세라믹 공진기 LS1이 공급 전압의 2 배인 피크 대 피크 전압을 수신 할 수있는 2 상 출력을 생성합니다.

결과적으로 비명을 지르는 경보 신호가 생성됩니다. 필요한 경우 IC2의 핀 4에서 출력을 강화하여 표준 라우드 스피커에 전원을 공급할 수 있습니다. 커패시터 C6 및 저항 R12는 VCO의 타이밍 부품으로 작동합니다. 전자 부품은 세라믹 공진기가 최대 효율에 도달하는 영역 인 약 2kHz의 안정적인 출력 주파수를 제공합니다.

변조 신호는 트랜지스터 Q4의 일반적인 단 접합 완화 발진기에 의해 생성됩니다. 이는 4kHz에서 발산 램프 파형을 제공합니다.