Wykrywacz niebieskiego światła z LCD czujnika tlenku węgla - schemat urządzenia 5V/30mA

Po wykryciu tlenku węgla, czujnik wysyła sygnał dźwiękowy. Jednocześnie na panelu czujnika mruga czerwona LED i „zaświeca” się NA STAŁE mały wyświetlacz ciekłokrystaliczny informujący o poziomie stężenia gazu. Ten wyświetlacz jest podświetlony niebieskim światłem (chyba z niebieskiej LED).
Właśnie to niebieskie światło chcę wykorzystać do uruchomienia urządzenia, które w sposób zdecydowany podniesie skuteczność alarmu.
Potrzebuję schematu urządzenia, które po wykryciu niebieskiego światła wyświetlacza uruchomi mikroprzekaźnik o poborze prądu max 30mA. Wskazane napięcie zasilania to 5V/DC i jak najmniejszy pobór prądu w stanie czuwania, oraz duża czułość, bo niebieskie światło wyświetlacza nie jest zbyt intensywne.

Cytat:

duża czułość, bo niebieskie światło wyświetlacza nie jest zbyt intensywne.

Z jakiej odległości chcesz to światło wykrywać?

werde napisał:

Właśnie to niebieskie światło chcę wykorzystać do uruchomienia urządzenia, które w sposób zdecydowany podniesie skuteczność alarmu.

To będzie trudne.
Bo nie powinno reagować na oświetlenie zewnętrzne.
Mierzyć wzrost prądu zasilania czujnika.

Pomiar prądu zasilania jest zapewne najlepszym pomysłem (do sprawdzenia, ile pobiera bez alarmu, ile podczas alarmu). Można też wykrywać dźwięk. A jak wykrywać światło, to lepiej migające; można też pomyśleć o układzie optycznym, który skupi światło LED-a na elemencie światłoczułym, ograniczy wpływ oświetlenia otoczenia...

Wykrywanie dźwięku - nie, bo są inne dźwięki otoczenia. Wpływ światła zewnętrznego - nie, bo niebieski wyświetlacz i element światłoczuły mogą być całkowicie odizolowane od światła zewnętrznego. Element światłoczuły może być zainstalowany bezpośrednio przy wyświetlaczu, wręcz na styk. To utrudni odczyt poziomu czadu, ale to nie jest ważna informacja. Najważniejszy jest sam fakt wystąpienia czadu i solidny alarm ostrzegający.

Według mnie należy zastosować jakiś element światłoczuły, np. fotorezystor, który z kolei uruchomi przekaźnik. Ten fotorezystor umieścić przy wyświetlaczu i osłonić całość tego miejsca jakąś przesłoną, aby inne światło tam nie padało.

Właśnie tak. Potrzebny tylko schemat takiego układu. Zasilanie najlepiej 5V. Mam takie przekaźniki.

Jeśli światło wyświetlacza jest widoczne, i element światłoczuły ma być tuż przy wyświetlaczu, to jego światło wykryje fototranzystor, który na ogół jest mniejszy i tańszy od fotoopornika.

A jeśli pobór prądu w stanie czuwania ma być mały, to element światłoczuły powinien przewodzić możliwie mały prąd w stanie czuwania - czyli fotoopornik o dużym oporze (są takie, które w ciemności mają opór około 100MΩ, przy 5V popłynie około 50nA - ale czas dochodzenia do dużego oporu, to dziesiątki minut), albo fotodioda.

Poza bardzo wolnym narastaniem oporu fotoopornika, gdy znajdzie się on w ciemności, istotną różnicą może być czułość (przy takim samym oświetleniu fotodioda przewodzi dużo mniejszy prąd, niż fototranzystor, czy fotoopornik), i rozmiary. Jeśli fotoelement oświetlony przez wyświetlacz będzie przewodził około 200nA, to już jego czułość będzie wystarczająca (przy mniejszym jego wykrywanie jest trudniejsze) - trzeba by sprawdzić, jaką czułość ma fotodioda, być może już wystarczającą.

Zasadniczy problem, to określenie, jaki ma być próg zadziałania - układ reagujący na podświetlenie wyświetlacza można dobrać do prądu fotoelementu, w zasadzie prądem 1µA (a nawet 500nA) można już bezpośrednio sterować MOSFET-a LogicLevel (ale wtedy lepiej, żeby fotoelementem było coś innego, niż fotoopornik, a poza tym przy stopniowej zmianie oświetlenia prąd też będzie rósł stopniowo, zamiast włączenia po przekroczeniu prądu - na to układ musi zawierać więcej elementów, a wtedy może być bardziej czuły). Oczywiście, próg zadziałania da się regulować, ale dobrze byłoby znać potrzebny zakres regulacji.

Czy z jakiegoś powodu nie można wykrywać zmiany prądu zasilania czujnika, spowodowanej przez alarm?

Czy nie można zamontować fotoelementu przy tej diodzie, która ma migać przy alarmie? Wtedy nie zasłoni się wyświetlacza.

Jakie w miarę tanie fotoelementy masz dostępne w sklepie? Czy masz choć taki standardowy multimetr cyfrowy?

Dla orientacji wstawiam schematy ze starej książki (1978r).

Do tego pierwszego układu trzeba by mieć fotodiodę, która da ze 100µA (to jeszcze zależy od wzmocnienia tranzystora) - podejrzewam, że na to trzeba by ją przystawić do żarówki, albo wystawić na światło Słońca. Z fototranzystorem powinno wystarczyć światło żarówki z odległości metra.

Następne układy: z opornikiem baza-masa 10kΩ potrzebny byłby prąd ze 30µA dla tego z lewej - czyli niewiele lepiej.

Ja bym myślał o oporniku np. 4,7MΩ, i połączeniu np. NPN-PNP (kolektor NPN do bazy PNP), z prądem fotoelementu 300nA (0,3µA) - wtedy już drugi tranzystor mógłby przewodzić ze 30mA (obydwa musiałyby być z grupy C). Dodatkowo, opornik 4,7MΩ nie byłby połączony wprost z masą (masa=minus zasilania), a poprzez opornik 300kΩ, który poprzez 4,7MΩ byłby połączony z kolektorem PNP (a ten kolektor poprzez cewkę przekaźnika z masą) - to by dało dodatnie sprzężenie zwrotne, żeby jak zacznie płynąć prąd PNP, to NPN dostał większy sygnał i PNP włączył się całkowicie (dokładne wartości oporników trzeba by dobrać). W takim układzie niezbędna jest też dioda gasząca przepięcia równoległa do cewki przekaźnika.

I ponieważ nie wiadomo, na ile jasne oświetlenie może się trafić, koniecznie oporniki - np. 10kΩ szeregowo z fotoelementem, i np. 1kΩ między kolektorem NPN, a bazą PNP - tam nie są potrzebne duże prądy, te oporniki nie będą im przeszkadzać, a w razie jaśniejszego oświetlenia ograniczą prądy na tyle, by nie spowodowały uszkodzenia żadnego elementu.

Inne proste rozwiązania.



Pókim co nie szukałem schematów, gdzie zastosowano np. wzmacniacze operacyjne. Jeżeli prosty układ wystarczy, to po co komplikować sprawę. W tym konkretnym przypadku trzeba przeprowadzić próby. Istotnym jednak jest to, aby można było dla testów wywołać świecenie tego wyświetlacza.

Dorzucam jednak znaleziony schemat ze wzmacniaczem operacyjnym.

A to mój schemat:

R1 określa próg zadziałania - dopóki prąd fototranzystora daje na R1 za mały spadek napięcia, by złącze B-E T1 przewodziło, płynie tylko ten prąd; potem T1 zaczyna przewodzić i wzmacnia nadwyżkę prądu (ponad ten próg), jego prąd płynie do R6 i bazy T2 (R6 może być np. 100kΩ - on jest po to, by T2 nie zaczynał przewodzić, gdy prąd T1 jest bardzo mały); T2 wzmacnia to, czego nie zabiera R6 i jego prąd płynie przez cewkę przekaźnika; napięcie z tej cewki poprzez R4 i R1 zwiększa prąd bazy T1, i to powinno spowodować skokowe włączenie T2 "na full". W ten sposób prąd przed alarmem może być poniżej µA, przy zwiększaniu oświetlenia rośnie do około 10µA, a potem układ włącza alarm.

zybex napisał:

W tym konkretnym przypadku trzeba przeprowadzić próby. Istotnym jednak jest to, aby można było dla testów wywołać świecenie tego wyświetlacza.

Trzba kupić fotoelement i dokładnie pomierzyć ten kupiony fotoelement.
Do tego elementu zaprojektować układ sterujący przekaźnikiem.

werde napisał:

wyświetlacz i element światłoczuły mogą być całkowicie odizolowane od światła zewnętrznego. Element światłoczuły może być zainstalowany bezpośrednio przy wyświetlaczu, wręcz na styk.

Fotorezystor z rezystorem 100kΩ.
Docisnąłem powierzchnię śiwatłloczułą mocno do fiilcu.
Bardzo dużo światła z zewnątrz dociera.

eurotips napisał:

Dokładnie tak, to napięcie które zapala niebieski LED należy wyprowadzić z urządzenia. Potem mamy już z górki.

Nie trzeba.
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3947789.html#20375545#20375545

werde napisał:

Źródłem sygnału dźwiękowego jest przetwornik piezoelektryczny do którego podłączone są dwa przewody. Ten przetwornik to jedyny element, który można uznać za peryferyjny, bo cała reszta mieści się na płytce PCB.
Chcę wykorzystać prąd biegnący do przetwornika piezzo

Dobrze myślał werde.

werde napisał:

Jakiś układ wykrywający prąd zasilający buzzer ?

Ale (….) doradcy kazali mu wykorzystać świaitlo LED.
Bo nie potrafili zrobić schematu.
Autorze werde !
Podłącz oscyloskop do buzzera i będzie wiadomo jaki jest sygnał sterujący buzzer.

Stąd wniosek: należy wybrać fotoelement, który pozwoli łatwo uzyskać światłoszczelność. Jeśli fotoopornik jest w przezroczystej obudowie, to światło "od tyłu" dochodzi do powierzchni światłoczułej, i światłoszczelności nie ma, trzeba by go pomalować czarnym lakierem... a są fotoelementy, które są czułe tylko na światło docierające przez jedną płaską powierzchnię, z nimi nie ma takiego problemu.

Ale w Częstochowie (bo rozumiem, że tam mieszka autor tematu) jest co najmniej kilka sklepów z częściami elektronicznymi - tylko nie wiadomo, który ma jakieś fotoelementy.

eurotips napisał:

Skąd wiadomo że zapalił się LED a nie np słońce wyszło zza chmur i radośnie poinformowało o tym wyjącym alarmem ?

Dlatego trzeba zamontować fotoelement, i zmierzyć jego prąd dla różnych sytuacji. LED ma migać, pewnie z określoną częstotliwością - to ułatwi detekcję.

Można rozważyć użycie dwóch fotoelementów - jednego tak, by do niego docierało głównie oświetlenie z zewnątrz, a drugiego tak, by dostawał głównie światło LED-a - jeśli zmiana na obu będzie podobna, to nie ma powodu do alarmu, jeśli na tym drugim będzie dużo większa, to uruchomić alarm.

eurotips napisał:

Najłatwiej jednak wyprowadzić napięcie z diody, pewnie nóżki są dostępne na tyle aby dolutować kabelki.

Niestety nic nie wiemy o dostępności tej diody, czy zasilania (bo w #3 CYRUS2 przedstawił koncepcję wykrywania zmiany prądu zasilania).

A może ten czujnik ma jakieś wyprowadzenie sygnału alarmu na zewnątrz, np. odpowiednie gniazdo, i tylko trzeba coś w nie wetknąć?

Zajrzałem do drugiego tematu, w którym autor o tym pisze:

werde napisał:

Potrzebny tylko prosty schemat, który światło LED (3 bardzo krótkie impulsy) przełoży na stałe wyzwolenie małego przekaźnika.

Po pierwsze, do krótkich impulsów światła nie należy stosować fotoopornika, bo ma za dużą bezwładność - potrzebna jest fotodioda, albo fototranzystor. Po drugie, krótkie impulsy zdecydowanie różnią się światła Słońca wyglądającego zza chmur, bo ono narasta dużo wolniej - a jeśli odstępy między impulsami są stałe, to układ może sprawdzać, czy czas między impulsami się zgadza, czy są (co najmniej) trzy...

Z uwagą analizuję propozycje kolegów. Zanim zabiorę się do realizacji poczekam jeszcze chwilę na możliwe nowe pomysły. Jednak zdecydowanie wykluczam jakąkolwiek ingerencję w układ czujnika. To jest bardzo delikatna płytka PCB z cienkimi ścieżkami. Nie chcę zrobić fajnego układu ostrzegającego, a przy tym zniszczyć podstawową funkcję czyli wykrywanie czadu.

eurotips napisał:

To skup się na buzerze.
Łatwiej dać mikrofon i odizolować od dźwięków

Nie ma takiej potrzeby.
Buzzer to urządzenie zewnętrzne podłączone przewodami.
Wystarczy podłączyć do tych przewodów układ elektroniczny.
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3947789.html#20375545#20375545

werde napisał:

Źródłem sygnału dźwiękowego jest przetwornik piezoelektryczny do którego podłączone są dwa przewody. Ten przetwornik to jedyny element, który można uznać za peryferyjny, bo cała reszta mieści się na płytce PCB.
Chcę wykorzystać prąd biegnący do przetwornika piezzo

Jeśli te przewody są oddzielne, to założyć na któryś rdzeń ferrytowy i przełożyć przez ten rdzeń inny przewód, żeby powstał transformator (1:1 zwój). Sygnał z uzwojenia wtórnego na wzmacniacz i detektor, i sterować sygnałem z detektora.

W taki sposób uzyskasz sygnał bez potrzeby lutowania czegokolwiek do oryginalnego układu, naruszania izolacji itp.

_jta_ napisał:

W taki sposób uzyskasz sygnał bez potrzeby lutowania czegokolwiek do oryginalnego układu, naruszania izolacji itp.

Bez przecięcia przewodu, przewodu nie przełożysz.

Chyba, że użyję rdzenia składającego się z dwóch połówek...

Jeszcze raz podkreślam. Nie dotknę układu elektrycznego czujnika ani lutownicą, ani innym narzędziem. To jest CZAD. Dźwięki buzera - nie, bo występują inne dźwięki, Wskazania wyświetlacza nie są mi do niczego potrzebne. On świeci gdy wykryje tlenek węgla, w innej sytuacji nie świeci. Wraz z elementem światłoczułym mogę odizolować go CAŁKOWICIE od światła zewnętrznego (proszę nie pisać o dniu i nocy i o słońcu). Potrzebny tylko schemat odpowiednio czułego układu, który wyzwoli mikroprzekaźnik.

werde - zrobiłeś bezmyślny zakup a teraz kombinujesz.
Oglądałem czujniki - mają wyjścia na syrenę zewnętrzną, a także wyjścia stykowe.

werde napisał:

Potrzebny tylko schemat odpowiednio czułego układu, który wyzwoli mikroprzekaźnik.

Potrzebować to możesz- ale nawet nie wiesz czego potrzebujesz.
Nie ma czegoś takiego jak odpowiednio czuły układ,
Trzeba znać parametry jakie ma mieć układ - nie znasz.

Można kupić jakikolwiek fototranzystor na światło widzialne (znaczna część fototranzystorów ma filtr, który przepuszcza tylko podczerwień) i zmierzyć, jaki sygnał daje, gdy wyświetlacz (albo LED) zaświeci. Bez pomiarów nie da rady - trudno przewidzieć, na jaki fototranzystor się trafi.