Mạch báo cháy đơn giản phát hiện đám cháy và kích hoạt Âm thanh Còi báo động hoặc Buzzer. Mạch Báo Cháy là thiết bị rất quan trọng để phát hiện đám cháy đúng lúc và ngăn chặn mọi thiệt hại về người và tài sản.
Mạch Báo cháy và Cảm biến Khói là một phần của hệ thống an ninh giúp phát hiện hoặc ngăn chặn thiệt hại. Việc lắp đặt Hệ thống Báo cháy và Cảm biến Khói trong các tòa nhà thương mại như văn phòng, rạp chiếu phim, trung tâm mua sắm và những nơi công cộng khác là bắt buộc.
Có rất nhiều mạch báo cháy đắt tiền và phức tạp dưới dạng các thiết bị độc lập, nhưng chúng tôi đã thiết kế 5 mạch báo cháy rất đơn giản sử dụng các thành phần phổ biến như Thermistor, LM358, Germanium Diode, LM341 và NE555.
Chúng ta sẽ xem tất cả các mạch này, sơ đồ mạch của chúng, các thành phần cần thiết cho mỗi mạch và hoạt động của từng mạch trong các phần sau.
Mạch 1 Mạch báo cháy đơn giản
Đây là một mạch cảnh báo rất đơn giản sử dụng Thermistor, Bộ khuếch đại – hoạt động LM358 và một Buzzer.
Sơ đồ mạch
Sơ đồ mạch của Dự án Báo cháy đơn giản này được hiển thị trong hình ảnh sau đây.
Thành phần bắt buộc
- 1 x 10 K Thermistor
- 1 x Bộ khuếch đại hoạt động LM358 (Op – Amp)
- Điện trở 1 x 4,7 KΩ (1/4 Watt)
- Chiết áp 1 x 10 KΩ
- 1 x Bộ rung nhỏ (Bộ rung 5V)
- Kết nối dây
- Breadboard mini
- Nguồn điện 5V
Mô tả thành phần
Điện trở nhiệt 10K
Nhiệt điện trở là điện trở phụ thuộc nhiệt độ tức là điện trở của nhiệt điện trở thay đổi theo nhiệt độ môi trường xung quanh. Có hai loại Nhiệt điện trở: Nhiệt điện trở PTC và Nhiệt điện trở NTC. PTC là viết tắt của Hệ số nhiệt độ tích cực và NTC là viết tắt của Hệ số nhiệt độ âm. Trong Nhiệt điện trở PTC, điện trở tỷ lệ thuận với nhiệt độ và trong Nhiệt điện trở NTC, điện trở tỷ lệ nghịch với nhiệt độ.
Trong dự án này, chúng tôi đã sử dụng một Thermistor 10 KΩ với NTC. Ở 25 C, điện trở của nhiệt điện trở 10 KΩ là 10 KΩ. Hình ảnh sau đây cho thấy Thermistor 10K được sử dụng trong dự án này.
Bộ khuếch đại hoạt động LM358
LM358 là một IC Khuếch đại Hoạt động Kép (Op-Amp). Tất cả các chế độ chức năng của bộ khuếch đại hoạt động điển hình có thể được thực hiện bằng IC LM358. Tuy nhiên, trong dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng Bộ khuếch đại hoạt động LM358 ở Chế độ so sánh nơi các tín hiệu đầu vào trên các thiết bị đầu cuối đảo ngược và không đảo ngược được so sánh và đầu ra tương ứng được tạo ra.
Thiết kế mạch
Thiết kế của Mạch Báo Cháy Có Âm Thanh Còi Báo Động rất đơn giản. Đầu tiên, kết nối Chiết áp 10 KΩ với đầu nối nghịch lưu của Op-Amp LM358. Một đầu của POT được kết nối với + 5V, đầu còn lại được kết nối với GND và đầu cuối cần gạt nước được kết nối với Chân 2 của Op – Amp.
Bây giờ chúng ta sẽ tạo một bộ chia tiềm năng sử dụng Nhiệt điện trở 10 K và Điện trở 10 KΩ. Đầu ra của bộ chia tiềm năng này tức là điểm nối được kết nối với đầu vào không đảo ngược của Bộ khuếch đại hoạt động LM358.
Chúng tôi đã chọn một bộ rung 5V nhỏ trong dự án này để làm âm thanh báo động hoặc còi hú. Vì vậy, hãy kết nối trực tiếp đầu ra của Op-amp LM358 với 5V Buzzer.
Chân 8 và 4 của IC LM358 tức là V + và GND được kết nối tương ứng với + 5V và GND.
Hoạt động của mạch báo cháy đơn giản
Bây giờ chúng ta sẽ thấy hoạt động của Mạch báo cháy đơn giản. Điều đầu tiên cần biết là thành phần chính trong việc phát hiện đám cháy là Thermistor 10 K. Như chúng tôi đã đề cập trong phần mô tả thành phần, Nhiệt điện trở 10 K được sử dụng ở đây là Nhiệt điện trở loại NTC. Nếu nhiệt độ tăng, điện trở của Thermistor giảm.
Trong trường hợp cháy, nhiệt độ tăng lên. Sự tăng nhiệt độ này sẽ làm giảm điện trở của Thermistor 10 K. Khi điện trở giảm, đầu ra của bộ phân áp sẽ tăng lên. Vì đầu ra của bộ chia điện áp được cấp cho đầu vào không đảo của Op-Amp LM358, giá trị của nó sẽ trở nên nhiều hơn giá trị của đầu vào đảo. Kết quả là đầu ra của Op-Amp trở nên cao và nó kích hoạt bộ rung.
Mạch 2 Mạch báo cháy đơn giản sử dụng nhiệt điện trở
Sơ đồ mạch
Các thành phần của mạch báo cháy
- Thermistor
- Biến trở (POT)
- Diode
- Tụ điện
- Điện trở
- Bóng bán dẫn BC547
- Loa
Mạch làm việc
- Mạch bao gồm một điện trở nhiệt 10k ohm. Đây là một điện trở nhiệt NTC, làm giảm điện trở của nó khi nhiệt độ tăng lên.
- Ở nhiệt độ phòng, nó có điện trở 10kohms.
- Một điện trở khác được kết nối với nhiệt điện trở để tạo thành mạch phân chia điện áp và điện trở này được kết nối với bóng bán dẫn thông qua một diode.
- Bộ rung chỉ bật khi bóng bán dẫn được nối đất. Khi nhiệt độ tăng, âm thanh còi cũng tăng
Mạch báo cháy với âm thanh còi báo động
Mạch này cảnh báo chúng ta khi có tai nạn hỏa hoạn tại nhà bằng cách phát ra âm thanh còi báo động. Bạn có thể đã thấy báo cháy trước đó nhưng điều này hoàn toàn khác vì nó tạo ra âm thanh còi báo động thay vì còi và nó cũng sử dụng các thành phần cơ bản để tạo ra âm thanh còi báo động đó.
Chúng tôi biết rằng có nhiều mạch tích hợp có thể được sử dụng để tạo ra hiệu ứng còi báo động nhưng chúng tôi ưu tiên sử dụng các thành phần điện tử cơ bản như điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn để tạo ra nó, vì vậy bạn sẽ hiểu rõ ràng hoạt động bên trong của nó và nó sẽ rất hữu ích cho bạn vì bạn sẽ có thêm kiến thức bằng cách phân tích nó thay vì chỉ đơn giản đi tìm các mạch tích hợp được thiết kế sẵn.
Sơ đồ mạch
Thành phần bắt buộc
- 1 x 10K Thermistor
- 2 x Bóng bán dẫn NPN BC547
- 1 x Bóng bán dẫn NPN BC107
- 1 x Bóng bán dẫn NPN 2N2222
- 1 x Bóng bán dẫn 2N2907 PNP
- Điện trở 3 x 4,7KΩ (1/4 Watt)
- Điện trở 1 x 470KΩ (1/4 Watt)
- Điện trở 1 x 56KΩ (1/4 Watt)
- Điện trở 1 x 47KΩ (1/4 Watt)
- 1 x 39KΩ Điện trở (1/4 Watt)
- Điện trở 1 x 22KΩ (1/4 Watt)
- Điện trở 1 x 1KΩ (1/4 Watt)
- Điện trở 1 x 470Ω (1/4 Watt)
- 1 x 120Ω Điện trở (1/4 Watt)
- Chiết áp 1 x 10KΩ
- Tụ điện 1 x 22µF (Phân cực)
- Tụ gốm 1 x 470nF (0,47µF)
- 1 x Buzzer
Mạch làm việc
Mạch này sử dụng một nhiệt điện trở để cảm nhận nhiệt độ. Khi nó cảm nhận được rằng nhiệt độ của môi trường đang tăng lên trên một ngưỡng nhất định thì nó sẽ phát ra tín hiệu. Nhiệt độ tại đó mạch phát hiện cháy có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng sự bố trí chiết áp ở VR1.
Khi nhiệt độ tăng trên giá trị cài đặt, việc bố trí chiết áp tạo ra điện áp cao. Điện áp này sau đó được cấp cho bóng bán dẫn BC547 ở chế độ phát chung. Nó là một bóng bán dẫn mục đích chung NPN. Khi cơ sở được cung cấp đầu vào cao, nó sẽ được bật. Khi bóng bán dẫn được bật, điện áp bộ thu của nó giảm xuống thấp khi điện áp bộ thu và bộ phát giảm. Điện áp đầu ra bộ thu của bóng bán dẫn đầu tiên được cấp cho đế làm đầu vào cho bóng bán dẫn BC 547 NPN thứ hai. Bóng bán dẫn này cũng ở chế độ bộ phát chung và khi đầu vào thấp khi đạt đến ngưỡng nhiệt độ, đầu ra ở bộ thu sẽ tăng cao. Ở trạng thái này, nó sẽ bật bóng bán dẫn tiếp theo, tức là BC107. Transistor này lúc này sẽ hoạt động như một công tắc cho mạch còi báo động.
Khi bóng bán dẫn BC107 bật, nó cho phép dòng điện đi từ nguồn điện xuống đất thông qua bộ thu, do đó hoạt động như một công tắc điều khiển điện tử. Khi dòng điện chạy qua, mạch còi báo động được lắp ráp khi tải vào mạch được BẬT. Sau đó, bạn có thể nghe thấy âm thanh còi báo động qua còi. Các tụ điện được sử dụng trong mạch là thành phần chính để tạo ra hiệu ứng còi báo động. Nguyên tắc liên quan đến việc tạo ra hiệu ứng còi báo động là tạo ra một bộ dao động có đường bao tăng và giảm theo chu kỳ để tạo ra hiệu ứng đó.
Mạch 4 mạch báo cháy sử dụng LM741
Đây là một dự án nhỏ khác về báo cháy. Khi xảy ra tai nạn hỏa hoạn trong nhà hoặc văn phòng, nó sẽ phát hiện ra đám cháy và báo động.
Sơ đồ khối của mạch báo cháy sử dụng LM741
Nhiệt điện trở là thành phần chính phát hiện ra đám cháy khi nhiệt độ phòng thay đổi đột ngột do nhiệt sinh ra từ đám cháy. Nhiệt điện trở sẽ phát hiện ra nhiệt và cung cấp thông tin cho LM741 OP-AMP. Op-amp sẽ làm cho NE555 tạo ra xung đã được cấp cho một bộ rung để rung.
LM741 : LM741 là bộ khuếch đại hoạt động sẽ hoạt động tùy theo sự khác biệt về điện áp đầu vào. LM741 có các tính năng sau như điều khiển dòng điện cao, tăng điện áp, khuếch đại tiếng ồn và cũng cung cấp trở kháng đầu ra thấp. LM741 cũng có thể được sử dụng như một bảo vệ ngắn mạch.
Sơ đồ mạch báo cháy sử dụng LM741
Mạch hoạt động
- Nguyên tắc mạch tương tự như mạch đầu tiên, tức là Thermistor được sử dụng để cảm nhận sự tăng nhiệt độ. Nhưng nó chỉ tăng sau một nhiệt độ cố định.
- Ở đây op amp hoạt động như bộ so sánh không nghịch đảo tức là Vout chỉ dương nếu Vin (điện áp tại chân 2) <VRef (điện áp tại chân 3).
- Khi không có bất kỳ ngọn lửa nào, điện áp ở chân 2 của bộ so sánh lớn hơn điện áp ở chân 3.
- Khi không có lửa điện trở của nhiệt điện trở là 10k. Vậy 10K và 4,7k tạo thành mạch phân áp.
- Điện áp tại pin2 được tính bằng công thức. V = (100 * 12) / (100 + 4,7) = 11,4
- Điện áp tại chân 3 = 50 * 12/100 = 6v (Chân biến thiên của nồi ở mức 50% tổng điện trở.)
- Khi có bất kỳ nhiệt độ nhiệt điện trở cháy nào tăng lên và điện trở của nó giảm. Vì vậy, điện áp tại pin2 bắt đầu giảm. Do đó Vout chuyển sang tích cực tức là nó bằng Vcc.
- Ở đây điện áp tham chiếu được chọn là 6v. Cảnh báo cháy chỉ bắt đầu nếu điện áp đầu vào nhỏ hơn 6v. Để tăng điện áp tham chiếu, giảm điện trở của nồi.
Mạch 5 mạch báo cháy sử dụng diode Germanium
Đây là một mạch báo cháy đơn giản sử dụng Diode Germanium và bộ hẹn giờ 555. Trong mạch này Diode Germanium đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát hiện đám cháy. Mạch này rất dễ xây dựng, tiết kiệm chi phí và có thể thực hiện được.
Sơ đồ khối của mạch báo cháy sử dụng diode Germanium
Đây là mạch báo cháy đơn giản có giá dưới 100 rupee. Thành phần quan trọng trong mạch là DR25 (diode germani) có điện trở sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Sự dẫn điện của diode germani sẽ bắt đầu ở 70 độ. Vì vậy, chúng tôi có thể sử dụng diode germani làm cảm biến nhiệt. Khi nhiệt độ cao hơn 70 độ, diode germani sẽ dẫn và kích hoạt bộ định thời NE555 thông qua một bóng bán dẫn. NE555 được cấu hình trong Multivibrator linh hoạt và làm cho còi báo động khi diode germani dẫn điện. Để chúng tôi có thể nhận được cảnh báo và hành động theo báo động.
Sơ đồ mạch báo cháy sử dụng diode Germanium
Mạch làm việc
- Điốt gecmani DR25 là cảm biến nhiệt sẽ dẫn khi nhiệt độ tăng lên tại một số điểm nhất định. DR25 được tạo thành phân cực ngược trong mạch. Nó sẽ chỉ dẫn khi nhiệt độ phòng hơn 70 độ.
- DR25 được kết nối với bóng bán dẫn phân cực ngược, có điện trở ngược cao (hơn 10K ohm) và không làm cho bóng bán dẫn tắt được kết nối với chân đặt lại của bộ định thời 555. Chân đặt lại của 555timer sẽ ở mức nối đất khi bóng bán dẫn được tắt. Ở đây, bộ đếm thời gian 555 được định cấu hình là Multivibrator đáng kinh ngạc.
- Khi xảy ra hơn 70 độ trong nhiệt độ phòng, điện trở của diode DR25 giảm xuống 1k ohm, điều này sẽ làm cho bóng bán dẫn tắt và làm cho chân đặt lại tăng cao. Điều này sẽ tạo ra đầu ra tại pin3 và tạo ra âm thanh thông qua báo động.
- Chúng ta có thể sử dụng 3 hoặc nhiều điốt phân cực ngược nối song song và đặt trong phòng khác nhau. Nếu có tai nạn hỏa hoạn, nó sẽ cảm nhận và báo động.
Ghi chú
- Nếu có diode germanium DR25, bạn vẫn có thể sử dụng các bóng bán dẫn germanium AC128, AC188 hoặc 2N360. Sử dụng các điểm nối đế và cực phát thay cho cực âm và cực dương.
- Diode phải được kết nối với mạch phân cực ngược.
Các ứng dụng
- Mạch báo cháy rất hữu ích trong gia đình, văn phòng, trường học, phòng thí nghiệm, vv để phát hiện và ngăn chặn mọi thảm họa do hỏa hoạn.
- Hệ thống Báo cháy có thể hoạt động như một thiết bị độc lập hoặc là một phần của hệ thống an ninh gia đình phức tạp với các tính năng bảo mật khác như phát hiện khói, cảnh báo kẻ xâm nhập, phát hiện chuyển động, v.v.
