1. Описание схемы и анализ элементной базы

Пожарный извещатель

Повышение температуры окружающей среды или какого-либо предмета(например, жала паяльника или электронного прибора) выше определенного предела может вызвать нежелательные последствия .И очень часто важно определить момент достижения опасного предела. Во многих практических случаях поможет электронный прибор – индикатор перегрева. Он предупредит звуковым сигналом о достижении заданного предела температуры или опасной в пожарном отношении ситуации.

Достаточно простой индикатор перегрева также может быть выполнен на микросхеме КР1436АП1. Встречаясь с этой интересной микросхемой ранее, удалось выяснить не только ее функциональную схему, но и электрические параметры внутренних узлов. Тем не мене знакомство с этой микросхемой может быть продолжено. Вспомним, что в ней имеется узел управления питанием с гистерезисом. Он обеспечивает режимы и стабилизирует работу остальных частей микросхемы. В связи с тем, что основное назначение микросхемы – работа от телефонной сети, где имеются достаточно сильные помехи, в узле питания и предусмотрен гистерезис. Включается микросхема при питающем напряжении 17…21В( запускающее напряжение). Это основной режим и он обеспечивается при неподключенном выводе 2 . Для уменьшения значения запускающего напряжения используется вывод 2. Через него должен подаваться ток в пределах 10 мкА…1 мА, а минимальная величина последовательного сопротивления должна быть не менее 20 кОм. Отметим одну, очень важную особенность : при напряжении питания выше 11В подачей смещения на вывод 2 можно является генерацией микросхемы. Таким образом, вывод 2 является дополнительным выключателем.

Двухпороговый звуковой индикатор превышения температуры с использованием отмеченных выше особенностей микросхемы КР1436АП1 может быть выполнен по схеме.

В качестве термочувствительного элемента применен стержневой терморезистор типа ММТ-1( R2). Это полупроводниковый резистивный элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, электрическое сопротивление которого значительно изменяется при изменении температуры. Такое его свойство обусловлено материалом на основе медно-марганцевых оксидов. Основной параметр резистора – его номинальное сопротивление при нормальной температуре окружающего воздуха(20° С). Термочувствительность его характеризуется величиной изменения сопротивления при изменении температуры. Усредненная зависимость сопротивления терморезистора от +20 до +100 °С. Этот график поможет ориентировочно определять и устанавливать температуру срабатывания извещателя. Следует отметить, что на графике показано относительное изменение сопротивления от температуры. Поэтому можно определить, как изменится сопротивление терморезистора при температуре Т2(RT2) по отношению к нормальной температуре Т1(RT1). На графике относительное сопротивление – это отношение RT2/RT1.

Например, при температуре +80°С сопротивление терморезистора типа ММТ-1 уменьшится до 0.3 от своей первоначальной велечины при +20°С ( верхняя кривая ), т.е. снизится с 10 до 3 кОм.

На графике приведены две кривые, соответствующие разбросу параметров терморезисторов. Поэтому выбирать следует среднее значение.

Перед тем, как рассмотреть работу индикатора, обратим внимание на отличие от обычной схемы включения. Оно заключается в том , что с помощью транзистора VT3 получается генератор однотонального сигнала. Действительно, при работе микросхемы выход первого( низкочастотного) триггера Шмитта(R1) воздействует через транзистор VT3 на вход вторго триггера Шмитта(RC2). Таким образом, когда на выходе R1 напряжение высокого уровня (лог. 1)транзистор открывается и шунтирует конденсатор С4 ( или вход RC2). В этот период времени звуковой сигнал не генерируется. Далее при переходе выхода R1 в открытое состояние( на выходе лог.0), транзистор закрывается и генератор( на втором триггере Шмитта) вырабатывает «пачку» импульсов( на выходе R2). Звуковой однотональный сигнал прерывается и напоминает звук «бип-бип». Если базу транзистора VT3 закоротить на землю ( с помощью управляющего сигнала), то его влияние на второй генератор устраняется и происходит генерация двухтонального сигнала. Его звук похож на «вау-вау».

В целом индикатор превышения температуры работает следующим образом. Повышение температуры, например, окружающего воздуха, воздействует на датчик температуры – терморезистор. Терморезистор типа ММТ-1 уменьшает свое сопротивление так как имеет отрицательный температурный коэфицент сопротивления(ТКС). Таким образом, ток в цепи делителя R1-R3 увеличивается. Соответственно растет смещение между базой и эмиттером транзистора VT1. При достижении заданного порога он начинает открываться, потенциал его коллектора растет, и резистор R5 оказывается подключенным к плюсу питания. Это приводит к включению микросхемы, как было сказано выше. В результате превышения значения температуры индикатор издает однотональный прерывистый сигнал( более низкой частоты f1), так как резистор VT2 пока закрыт и не влияет на транзистор VT3. При увеличении температуры происходит дальнейший рост тока в цепи датчика температуры и напряжение смещения между базой и эмиттером транзистора VT2 достигает заданного порога (еще одного, второго), транзистор открывается, его цепь коллектора закорачивает (шунтирует) переход база-эмиттер транзистора VT3 и выключает его. Звуковой сигнал становится двухтональным. Добавляется более высокая частота f2. Таким образом, индикатор перегрева сигнализирует о превышении более высокой температуры.

Следует отметить, что регулировкой частоты f2 до получения резонанса пьезоизлучателя BF можно значительно повысить громкость звука при достижении большего значения температуры. Нижний предел( первый порог) температуры срабатывания индикатора перегрева устанавливается резистором R1, а верхний (второй порог) – резистором R3.

Применение в качестве термочувствительного элемента терморезистора типа ММТ-1 имеет свои преимущества и недостатки. И в данной схеме, при таком включении термозависимой цепи требуется стабильное напряжение питания, чтобы уровни срабатывания сигнализатора не зависели от напряжения питания.

Изготовление устройства начинают с подготовки комплектующих.Подобрав исправные и проверенные элементы , их устанавливают на печатную плату, изготовленную по эскизу.

Правильно и аккуратно собранная плата должна быть проверена и отрегулирована.

Проверка платы заключается в визуальном и механическом контроле паяных соединений, также необходимо убедится в правильном функционировании всех узлов. Перед подачей питающего напряжения резисторы R1 и R3 должны быть установлены в минимальное положение, при котором транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Подав питание (12В), необходимо убедится, что на коллекторе VT1 напряжение равно 0. Никаких звуковых сигналов не должно быть.

Далее при замыкании( пинцетом) коллектора и эмиттера VT1 должен появится двухтональный звуковой сигнал, так как микросхема включается и начинает работать в этом режиме.

На этом проверка заканчивается и можно приступать к регулировке.

Регулировка платы заключается в установке требуемых температурных порогов срабатывания сигнализатора, определяемых его назначением.

Пороги срабатывания можно установить двумя способами.

Первый способ заключается в тарировке терморезистора. Она осуществляется при тех значениях температуры, которые необходимо отслеживать. Поэтому требуется измерить омметром сопротивление терморезистора при этих значениях температуры.

Затем к плате (к точкам подключения терморезистора) подсоединяют переменный резистор с установленной величиной сопротивления, равной измеренной. При таком значении эквивалента терморезистора производят настройку порога срабатывания сигнализатора. Аналогично производят настройку второго порога срабатывания.

Такой способ регулировки приемлен в том случае, если датчик температуры - терморезистор – находится в точке, где производится контроль температуры.

Другой способ установки порогов срабатывания сигнализатора заключается в том, что вся плата с установленным терморезистором помещается в соответствующие температурные условия.

При требуемой температуре производят подстройку резистора R1(R3) до достижения момента срабатывания звукового сигнала.

Этот способ регулировки параметров сигнализатора дает наилучшие результаты при установке платы вместе с датчиком температуры в том месте, где требуется контролировать температуру.

ВНИМАНИЕ! При определенных параметрах комплектующих элементов каскады на транзисторах VT1 и VT2 могут самовозбудится и регулировка устройства будет невозможна. Устранить паразитную генерацию можно подключением блокировочных конденсаторов небольшой емкости (1…10 нФ) параллельно переходу Б-К.