مدارهای تشخیص دود معمولا مدارهای امنیتی و امینی هستند که وقوع آتش سوزی، گرمای زیاد یا اشکال در دستگاه های مختلف را تشخیص می دهند و بر اساس آن یک آلارم یا سیستم هایی نظیر اتفا حریق را فعال می کنند. روش های مختلفی برای تشخیص دود از طریق سنسورهای الکترونیکی وجود دارد. برخی از این روش مبتنی بر سنسورهای گاز هستند که به دود و گازهای موجود در آن مثل کربن دی اکساید و یا کربن مونو اکساید و… حساس هستند. این مدارها از طریق سنسورهای گاز میزان غلظت دود را به طور دائم اندازه می گیرد و در صورتی که غلظت از حد مشخصی بالاتر رود، آلارم فعال می گردد. برخی دیگر از مدارهای تشخیص دود مبتنی بر سنسورهای نوری هستند. با فزایش غلظت دود در فضا، شفافیت و در نتیجه قابلیت گذر دهی نور در هوا کاهش می یابد. با اندازه گیری میزان قابلیت گذر دهی نور در هوا از طریق سنسورهای نوری (مرئی و یا غیر مرئی) می توان وجود دود یا هر آلاینده ی رنگ داری را تشخیص داد.
معرفی مدار تشخیص دود مبتنی بر سنسور نوری
مداری که در این نوشته معرفی می گردد مبتنی بر سنسورهای نوری بوده و از یک سنسور اپتوکانتر که معمولا برای دورسنجی موتورها و یا به عنوان سنسور حرکت استفاده می شود، به عنوان تشخیص دهنده دود در فضا استفاده می کند. با افزایش غلظت دود در فضا، قابلیت عبور نور از یک طرف شیار اپتوکانتر به طرف دیگر آن کمتر می شود. بنابراین فتوترانزیستور موجود در اپتوکانتر توسط نور نامرئی(مادون قرمز) ارسالی توسط LED موجود در اپتوکانتر کمتر تحریک می گردد. از این ویژگی می توان در تشخیص دود استفاده کرد. برای دریافت شماتیک با اندازه اصلی اینجا کلیک کنید.
نحوه عملکرد مدار معرفی شده
همانطور که در مدار شکل بالا مشاهده می کنید، LED مادون قرمز اپتوکانتر توسط یک پتانسیومتر به عنوان مقاومت متغیر و یک مقاومت دیگر به صورت مستقیم بایاس شده است. پتانسیومتر R7 برای تنظیم حساسیت مدار به دود استفاده می شود. مقاومت R6 نیز به عنوان محافظ LED می باشد که در صورت صفر کردن مقاومت R7 توسط کاربر، جریان LED همچنان محدود و در حد قابل قبول باقی بماند. در حالت عادی نور LED به مقدار زیادی به فتوترانزیستور اپتوکانتر می رسد و آن را روشن می کند. با روشن شدن Q3 ولتاژ تغذیه روی مقاومت R2 افت می کند و بنابراین ولتاژ ورودی inverting مقایسه کننده ولتاژ LM358 برای حدود 0.2 ولت خواهد شد. این ولتاژ در صورت تنظیم صحیح R1 از ولتاژ ورودی non-inverting مقایسه کننده ولتاژ کمتر است بنابراین خروحی OUT1 در حالت High می باشد که باعث می شود Q1 روشن و لتاژ بیس Q2 نزدیک به صفر باشد. در نتیجه Q2 خاموش شده و بازر و ال ای دی آلارم نیز خاموش می مانند. از طریق پتانسیومتر R1 یک ولتاژ مرجع ثابت ایجاد و به ورودی non-inverting مقایسه کننده LM358 اعمال می شود. با افزایش غلظت دود، میزان نور رسیده به Q3 کم شده بنابراین میزان هدایت کنندگی آن کمتر می شود. در نتیجه جریان کلکتور کاهش یافته و افت ولتاژ روی R2 کاهش می یابد. در نتیجه با افزایش غلظت دود، ولتاژ ورودی inverting مقایسه کننده ولتاژ افزایش می یابد. در صورتی که این ولتاژ از ولتاژ مرجع که توسط پتانسیومتر R1 ایجاد شده بیشتر شود، خروجی OUT1 به حالت LOW رفته و Q1 خاموش می شود. با خاموش شدن Q1، ترانزیستور Q2 روشن و بارز و ال ای دی آلارم را روشن می کند.
ارتقای مدار
مدار بالا را می توان برای فعال کردن یک رله در زمان تشخیص دود تغییر داد و از طریق رله وسایل الکتریکی مثل فن های تهویه، سیستم های آب پاش و… را روشن کرد.
