czujnik przeciwpożarowy.pdf

Czujnik przeciwpożarowy

Do czego to służy?

„I jeszcze jedna wiadomość z ostat−

niej chwili: doświadczalnie stwierdzono,

że układ reaguje także na obecność dy−

mu w powietrzu. Nie zostały jeszcze

przeprowadzone żadne dokładne badania

laboratoryjne, ale wszystko wskazuje że

czujnik AF−50 można będzie w przyszłoś−

ci wykorzystać do budowy prostego, nie

wymagającego stosowania czujników

izotopowych, układu ostrzegającego

o powstaniu pożaru.”

W tan sposób zakończony został arty−

kuł opisujący budowę czujnika ulatniające−

go się gazu AVT−2212. Minął miesiąc i już

zamiast przypuszczeń, mamy pewność że

czujnik AF−50 można z powodzeniem wy−

korzystać do walki z kolejnym zagroże−

niem czyhającym na ludzi w ich własnych

domach: ogniem. I to nie tylko przed og−

niem jako takim, ale także przed toksycz−

nymi jego produktami. Autor ma tu na

myśli przede wszystkim tlenek węgla, bę−

dący produktem niepełnego spalania

w niesprawnych piecach węglowych.

Przeprowadzone próby zaowocowały

powstaniem dwóch nowych konstrukcji:

czujnika dymu i nadmiernego wzrostu

temperatury oraz centrali przeciwpożaro−

wej. Po co jednak było konstruować nowy

czujnik, dlaczego nie wykorzystamy zbu−

dowanego już AVT−2212? To proste, czuj−

nik ulatniającego się gazu będzie także

skuteczny przy wykrywaniu czadu i zaleca−

my jego stosowanie w mieszkaniach wy−

posażonych w piece węglowe. Natomiast

jego skuteczność przy wykrywaniu poża−

rów byłaby problematyczna. Pożar rzadko

wybucha w pomieszczeniu, w którym

w danym momencie przebywają ludzie.

Nawet jeżeli tak się zdarzy, to żaden czuj−

nik nie jest wtedy potrzebny, przebywają−

ce w pomieszczeniu osoby same poczują

dym i zobaczą ogień. Do ochrony przeciw

pożarowej potrzebny jest kompletny sys−

tem składający się z czujników wykrywają−

cych dym oraz nienormalne podwyższenie

się temperatury i centrali umieszczonej

w miejscu, w którym zawsze ktoś przeby−

wa, zbierającej informacje od czujników

i włączającej alarm akustyczny.

Pożary najczęściej nie zaczynają się od

nagłego wybuchu ognia, ale od tlenia się

łatwopalnych materiałów w miejscu jego

zaprószenia. Płomienie wybuchają nierza−

dko w wiele godzin po opuszczeniu po−

mieszczenia przez ludzi. Dlatego też istnie−

je duże prawdopodobieństwo, że wczes−

ne wykrycie dymu, pozwoli na szybką lo−

kalizację źródła pożaru i jego szybką likwi−

dację. Nawet jednak, gdyby pożar wy−

buchł bez wydzielania większych ilości dy−

2146

mu, to i tak proponowane urządzenie mo−

że okazać się skuteczne: wyposażone jest

ono bowiem także w czujnik wzrostu tem−

peratury ponad ustaloną normę.

nalizowanie powstania kryterium alarmu

i rodzaju zagrożenia (np. dioda o kolorze

czerwonym może sygnalizować pojawie−

nie się dymu). Jednocześnie poprzez dio−

dę separującą D2 zwarte zostanie do ma−

sy wyjście układu przeznaczone do

współpracy z centralą alarmową.

Drugi blok funkcjonalny układu prze−

znaczony jest do wykrywania wzrostu

temperatury. Nie ma sensu szczegółowo

go opisywać, ponieważ działa on iden−

tycznie jak układ detekcji dymu. Jedyną

różnicą jest to, że zamiast sensora czujni−

ka gazu w mostek pomiarowy włączona

została dioda krzemowa. Wykorzystuje−

my tu znane zjawisko, że spadek napięcia

na diodzie włączonej w kierunku przewo−

dzenia silnie zależy od temperatury złącza

i zmniejsza się o ok. 2mV na 1 o C. Jeżeli

więc wraz z wzrostem temperatury na−

pięcie na diodzie D5 będzie malało, to

w pewnym momencie komparator IC2A

zmieni swój stan i tranzystor T2 zacznie

przewodzić włączając diodę LED D3

i przekazując sygnał alarmu do centrali.

Omówienia wymaga jeszcze rola jum−

pera JP1, który może zwierać ze sobą oby−

dwa wyjścia układu. Otóż, projektowana

obecnie przeciwpożarowa centrala alarmo−

wa posiada możliwość rozróżnienia rodza−

ju zagrożenia i wymaga stosowania instala−

cji czteroprzewodowej, prowadzonej osob−

nym kablem do każdego z czujników. Po−

zwoli to na natychmiastowe zorientowanie

się, w jakim pomieszczeniu powstało jakie

zagrożenie. Być może jednak niektórzy

Czytelnicy będą chcieli skonstruować

własne centrale i rozdzielanie sygnałów nie

będzie im potrzebne. W takich właśnie wy−

padkach należy zewrzeć jumper JP1.

Jak to działa?

Schemat elektryczny czujnika przeciw

pożarowego przedstawiony został na ry−

sunku 1. Czytelnicy, którzy zapoznali się

z konstrukcją czujnika ulatniającego się

gazu, z pewnością zauważyli już znaczne

podobieństwo schematów, ale i istotne

różnice pomiędzy nimi.

Cały układ możemy podzielić na dwa

współpracujące ze sobą bloki funkcjonal−

ne. Jeden z nich przeznaczony jest do

wykrywania dymu, a drugi do detekcji

nadmiernego wzrostu temperatury.

Sercem pierwszego bloku jest oczy−

wiście czujnik gazu i dymu AF−50. Cały

nasz układ zasilany jest stabilizowanym

napięciem 9VDC, a do zasilania grzałki za−

stosowano jeszcze dodatkowy stabiliza−

tor 5VDC, co zapewnia jej bardzo stabilne

warunki pracy. Sensor czujnika został

włączony jako jeden z czterech rezysto−

rów w mostku pomiarowym. Po jego na−

grzaniu przez grzałkę warunki pracy usta−

lają się i możemy za pomocą potencjo−

metru montażowego PR1 ustawić na we−

jściu 5 wzmacniacza operacyjnego IC2B

napięcie nieco niższe od napięcia na we−

jściu 6. W takiej sytuacji na wyjściu

wzmacniacza pracującego jako kompara−

tor napięcia występuje napięcie ok. 1,7V

i tranzystor T1 nie przewodzi. Jeżeli teraz

w powietrzu znajdzie się dym, rezystan−

cja sensora zmniejszy się. Jeżeli na we−

jściu 6 wzmacniacza napięcie stanie się

mniejsze niż na wejściu 5, to na wyjściu

wzmacniacza powstanie napięcie bliskie

dodatniemu napięciu zasilania i tranzystor

T1 zacznie przewodzić. Przewodzący

tranzystor T1 spowoduje zapalenie się

diody LED D1, której zadaniem jest syg−

Montaż i uruchomienie

Mozaika ścieżek płytki drukowanej wy−

konanej na laminacie jednostronnym oraz

rozmieszczenie elementów przedstawione

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97

Rys. 1. Schemat ideowy układu

zostało na rysunku 2. Montaż wykonujemy

w sposób tradycyjny, rozpoczynając od ele−

mentów o najmniejszych gabarytach,

a kończąc na przylutowaniu czujnika AF−50.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchamiania, ale

jedynie prostej regulacji. Na początek za−

jmiemy się regulacją detektora dymu.

Dołączamy zasilanie 9VDC i cierpliwie

czekamy ok. 10 min, aby grzałka czujnika

podgrzała sensor do właściwej tempera−

tury. Następnie wolno pokręcając poten−

cjometrem montażowym PR1 powoduje−

my zapalenie się diody D1. Teraz delikat−

nie przekręcamy potencjometr w prze−

ciwną stronę i ustawiamy go w pozycji

tuż po zgaśnięciu diody. Dmuchnięcie dy−

mem z papierosa na czujnik jest najpros−

tszym sposobem jego sprawdzenia i każ−

dy może to bezpiecznie zrobić bez zacią−

gania się dymem. Czujnik powinien na−

tychmiast zareagować na jedno dmuch−

nięcie z odległości ok. 30 cm.

Jeżeli z czujnikiem dymu wszystko

jest w porządku, to przystępujemy do re−

gulacji czujnika wzrostu temperatury. Naj−

prościej będzie przylutować diodę D5 do

układu za pośrednictwem cienkiego prze−

wodu, diodę umieścić w naczyniu z nie−

wielką ilością oleju i podgrzać do tempe−

ratury, jaką uznajemy za krytyczną. O ile

jednak regulacja czujnika dymu musi być

wykonana bardzo precyzyjnie, to czujnik

temperatury nie musi być tak dokładny.

Błąd rzędu kilku stopni nie będzie miał

najmniejszego znaczenia i zupełnie wy−

starczy za pomocą potencjometru monta−

żowego z grubsza uchwycić moment za−

palania się i gaszenia diody D3.

Musimy pamiętać jeszcze o kilku spra−

wach. Czujnik dymu jest układem bardzo

czułym i niekiedy trudno przewidzieć

wszystkie reakcje układu. To, że

nasze urządzenie będzie reago−

wać także na ulatniający się gaz

jest oczywiste, ale nawet pożąda−

ne. Natomiast rzeczywiście trud−

no przewidzieć, jak urządzenie za−

reaguje na umieszenie go np.

w składzie materiałów chemicz−

nych czy magazynie sklepu mo−

nopolowego. W powietrzu mogą

znajdować się tam związki che−

miczne, które także mogą wywo−

łać reakcje czujnika, albo pozornie

zwiększyć jego czułość. Dlatego

też ostatecznej regulacji należy

zawsze dokonywać w pomiesz−

czeniu, w którym układ ma praco−

Wykaz elementów

Rezystory

PR2, PR1: hellitrim 10k

Ω

R4, R5: 2,2k

R6, R8, R10, R11: 8,2k

4,7k

Ω

Kondensatory

C1, C2: 100nF

C3: 100µF/6,3V

C4: 220µF/16V

Półprzewodniki

D1, D3: LED 5mm (czerwona i żółta)

D2, D4, D5: 1N4148 lub odpowiednik

IC1: 7805

IC2: TL082 lub odpowiednik

S1: AF50

T1, T2: BC548 lub odpowiednik

Pozostałe

Z1, Z2: ARK2

JP1: 2 goldpin + jumper

wać. Podobnie ma się sprawa z czujni−

kiem wzrostu temperatury. Inną tempe−

raturę musimy uznać za krytyczną na

strychu domu w upalne lato, a inną

w piwnicy podczas zimy. W krańcowych

przypadkach może nawet zajść koniecz−

ność sezonowego przeregulowywania czuj−

nika temperatury.

Pozostaje sprawa obudowy. Autor

proponuje Czytelnikom samodzielne

wykonanie „przewiewnej” i mocnej obu−

dowy z metalu.

Zbigniew Raabe

Rys. 2. Schemat montażowy

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

„kit szkolny” AVT−2146.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97

R1, R2: 560

R7, R9: 22k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: