في حياتنا اليومية ، أصبحنا مألوفين تمامًا من خلال مشاهدة العديد من حوادث الحريق كما تحدث في الصناعات التحويلية والمؤسسات والشركات ومجمعات التسوق والأماكن السكنية لأسباب مختلفة وأصبحت عناوين الصحف الرائدة. عادة ما تتسبب حوادث الحريق هذه في خسارة الممتلكات أو الأموال وتؤدي إلى إصابات خطيرة أو إصابات. لتجنب حوادث الحريق هذه وتقليل الخسارة الناتجة عنها ، يظل تطوير نظام أمان / حماية جيد خيارًا أفضل. يمكن تطوير مثل هذا النظام من خلال تصميم نموذج أولي أفضل في شكل عدد قليل أحدث مشاريع الإلكترونيات باستخدام أجهزة استشعار الحرارة أو أجهزة الكشف عن الحرارة. هؤلاء المشاريع القائمة على أجهزة الاستشعار تشمل روبوتات مكافحة الحرائق لإطفاء الحريق ، دائرة كشف الحرارة الأوتوماتيكية لتجنب وقوع حوادث الحريق.
كاشف حراري
كاشف الحرارة (الثرمستور)
يمكن تعريف كاشف الحرارة على أنه عنصر أو جهاز يكتشف التغيرات في الحرارة أو النار. إذا تم استشعار أي حرارة (تغيير في الحرارة يتجاوز حدود تصنيفات مستشعر الحرارة) بواسطة جهاز استشعار الحرارة يقوم مستشعر الحرارة بتوليد إشارة لتنبيه أو تفعيل نظام أمان أو حماية لإطفاء أو تجنب حوادث الحريق. هناك أنواع مختلفة من أجهزة استشعار الحرارة ، والتي يتم تصنيفها بناءً على معايير مختلفة مثل مقدار القدرة على تحمل الحرارة ، وطبيعة قدرة استشعار الحرارة ، وما إلى ذلك. علاوة على ذلك ، الحرارة تصنف أجهزة الاستشعار إلى أنواع مختلفة التي تشمل أجهزة استشعار الحرارة التناظرية وأجهزة استشعار الحرارة الرقمية.
دائرة كاشف الحرارة
يمكن لكاشف الحرارة استشعار الحرارة (التغيير في الحرارة وفقًا لخصائص كاشف الحرارة المستخدم). ولكن يجب تصميم دائرة لتنشيط نظام إنذار للإشارة إلى حدوث حريق أو تغير في الحرارة ولتنبيه نظام الأمن أو الحماية. يمكن تصميم دائرة كاشف الحرارة باستخدام مستشعر الحرارة.
هؤلاء كاشفات الحرارة يتم تصنيفها بشكل أساسي إلى نوعين بناءً على تشغيلها وهما 'أجهزة كشف ارتفاع الحرارة' و 'أجهزة كشف الحرارة الثابتة'.
أجهزة كشف الحرارة عن معدل الارتفاع
تعمل أجهزة الكشف عن الحرارة هذه بغض النظر عن درجة حرارة البداية ، للارتفاع السريع في درجة حرارة العنصر التي تتراوح من 12 درجة إلى 15 درجة فهرنهايت (6.7 درجة إلى 8.3 درجة مئوية) في الدقيقة. إذا تم إصلاح عتبة هذه الأنواع من أجهزة الكشف عن الحرارة ، فيمكن تشغيلها في حالة حريق بدرجة حرارة منخفضة. يتكون كاشف الحرارة هذا من اثنين من المزدوجات الحرارية أو الثرمستورات الحساسة للحرارة. يتم استخدام ازدواج حراري واحد لمراقبة الحرارة المنقولة بالحمل الحراري أو الإشعاع. تستجيب المزدوجة الحرارية الأخرى لدرجة الحرارة المحيطة. سوف يستجيب كاشف الحرارة كلما زادت درجة حرارة المزدوجة الحرارية الأولى بالنسبة للمزدوجة الحرارية الأخرى.
أجهزة كشف الحرارة عن معدل الارتفاع
لا يستجيب كاشف الحرارة لمعدل الارتفاع لمعدلات إطلاق الطاقة المنخفضة للحرائق المتعمدة. تضيف أجهزة الكشف المختلطة عنصر درجة حرارة ثابتة يمكن استخدامه للكشف عن الحرائق التي تتطور ببطء. يستجيب هذا العنصر في النهاية عندما يصل عنصر درجة الحرارة الثابتة إلى عتبة التصميم.
أجهزة كشف الحرارة الثابتة
أجهزة كشف الحرارة الثابتة
هذا هو كاشف الحرارة الأكثر استخدامًا. عندما تتغير درجة الحرارة أو الحرارة ، تتغير نقطة الانصهار لسبيكة سهل الانصهار الحساسة للحرارة من مادة صلبة إلى سائلة ، وبالتالي تعمل أجهزة الكشف عن درجة الحرارة الثابتة. بشكل عام ، بالنسبة لنقاط درجة الحرارة الثابتة الموصلة كهربائيًا هي 136.4 درجة فهرنهايت أو 58 درجة مئوية.
مبدأ تشغيل دائرة كاشف الحرارة
تظهر دائرة بسيطة للكشف عن الحرارة في الشكل والتي يمكن استخدامها كمستشعر للحرارة. في هذا الرسم التخطيطي لدائرة كاشف الحرارة ، يتم تشكيل دائرة مقسم محتملة بتوصيل سلسلة من الثرمستور ومقاومة 100 أوم. إذا (معامل درجة الحرارة السلبية) نوع الثرمستور NTC يستخدم ، ثم تنخفض مقاومة الثرمستور بعد التسخين. وبالتالي ، يتدفق المزيد من التيار عبر دائرة الفاصل المحتملة التي شكلها الثرمستور و مقاومة 100 أوم . ومن ثم ، يظهر المزيد من الجهد عند تقاطع الثرمستور والمقاوم.
دائرة كاشف الحرارة
دعونا نفكر في الثرمستور الذي يحتوي على 110 أوم ، وبعد تسخين قيمته المقاومة تصبح 90 أوم. بعد ذلك ، وفقًا لدائرة المقسم المحتمل التي تعتبر مفهومًا منتشرًا أي مقسم الجهد: الجهد عبر المقاوم الواحد ونسبة قيمة هذا المقاوم ومجموع المقاومة مضروبًا في الجهد عبر مجموعة السلسلة متساوية. تأخذ العلاقة بين المدخلات والمخرجات لنظام دائرة كاشف الحرارة هذا شكل نسبة جهد الخرج إلى جهد الدخل الذي يُعطى بواسطة مفهوم مقسم الجهد في هذا المفهوم الخاص.
أخيرًا ، يتم تطبيق جهد الخرج على الترانزستور NPN يظهر في الدائرة من خلال المقاوم. أ الصمام الثنائي زينر يستخدم للحفاظ على جهد الباعث عند 4.7 فولت ، والذي يمكن استخدامه نسبيًا. إذا كان الجهد الأساسي أكبر من جهد الباعث ، يبدأ الترانزستور بالتوصيل. وذلك لأن الترانزستور يحصل على أكثر من 4.7 فولت من الجهد الأساسي ويتم توصيل الجرس لإكمال دائرة كاشف الحرارة التي تُستخدم لإنتاج الصوت.
دارة كاشف الحرارة باستخدام SCR و LED
تم تصميم دائرة كاشف الحرارة باستخدام الثرمستور ، ولكن بدلاً من استخدام الترانزستور والجرس ، يتم استخدام SCR و LED هنا. يتم توصيل SCR في سلسلة مع LED. هنا يتم استخدام LED كعنصر تنبيه. يتم تبديل مؤشر LED الأحمر المتصل في الدائرة للإشارة إلى التغيير الكبير في الحرارة التي يشعر بها الثرمستور.
دائرة كاشف الحرارة باستخدام SCR و LED
بشكل عام ، يوفر الثرمستور مقاومة عالية جدًا (تساوي تقريبًا قيمتها المقدرة 100KΩ) في درجة حرارة الغرفة. بسبب هذه المقاومة العالية جدًا ، لن يتدفق أي تيار عمليًا. وبالتالي ، لا يتم إعطاء نبضة إطلاق لمحطة بوابة SCR. ولكن ، إذا تم استشعار قدر كبير من الحرارة بواسطة الثرمستور ، فإن مقاومة الثرمستور تنخفض بشكل كبير. وبالتالي ، يتم تشغيل كمية كافية من التيار عبر الدائرة ويتم تشغيل طرف بوابة SCR. لذلك ، يتم تشغيل مؤشر LED المتصل في سلسلة مع SCR كتنبيه يشير إلى التغيير في الحرارة.
وبالمثل ، يمكننا عمليا تنفيذ مشاريع الإلكترونيات لتطوير دارات مختلفة لكاشف الحرارة. هنا ، ناقشنا بشكل أساسي دائرة كاشف الحرارة مع تنشيط صفارة الإنذار باستخدام الترانزستور ، يمكننا استخدام SCR بدلاً من الترانزستور. بهذه الطريقة ، يمكن تغيير مجموعة عناصر التنبيه وعناصر التنشيط لتنفيذ أنواع مختلفة من دوائر كاشف الحرارة عمليًا. يمكن تعديل دائرة كاشف الحرارة عن طريق تغيير صفارة عنصر الإخراج أو LED مع بعض الأحمال الأخرى. على سبيل المثال ، يمكننا استخدام دائرة محددة لكاشف الحرارة بحدود معينة والتي ستعمل على تشغيل مروحة أو مبرد أو مكيف هواء عن طريق اكتشاف التغير في الحرارة.
التطبيق العملي لدائرة كاشف الحرارة
روبوت مكافحة الحرائق يتم التحكم فيه باستخدام RF جهاز الإرسال وجهاز استقبال الترددات اللاسلكية هو مثال بسيط لمشروع إلكترونيات ، وهو تطبيق عملي لكاشف الحرارة. تتكون الدائرة من كاشف الحرارة (الثرمستور) المتصل بالمتحكم الدقيق الخاص بلوك المستقبل المتصل بالمركبة الآلية. تحت درجة حرارة الغرفة العادية ، لن يعطي كاشف حرارة الروبوت أي إشارة إلى وحدة التحكم الدقيقة ، وبالتالي تظل المضخة معطلة.
التطبيق العملي لمخطط كتلة استقبال دارة كاشف الحرارة بواسطة Edgefxkits.com
إذا اكتشف كاشف الحرارة مرة أي تغيير كبير ، فإنه يرسل إشارة إلى وحدة التحكم الدقيقة. علاوة على ذلك ، يرسل الميكروكونترولر إشارة إلى المضخة من خلال مرحل لتنشيطها وإطفاء الحريق (إن وجد). وبالتالي ، يمكن استخدام كاشف الحرارة في الوقت الفعلي مشروع قائم على الأنظمة المدمجة مركبة روبوتية لمكافحة الحرائق و مشروع التحكم في درجة الحرارة الصناعية .
التطبيق العملي لمخطط كتلة مرسل دائرة كاشف الحرارة بواسطة Edgefxkits.com
يمكن التحكم في هذه السيارة الآلية باستخدام تقنية RF التي تتكون من مرسل RF وجهاز استقبال الترددات اللاسلكية . يمكن استخدام جهاز إرسال الترددات اللاسلكية بواسطة وحدة التحكم لإرسال أوامر إلى السيارة الآلية للانتقال إلى الاتجاه المحدد: يسارًا أو يمينًا أو للأمام أو للخلف وأيضًا لبدء أو إيقاف السيارة الآلية. يتلقى مستقبل الترددات اللاسلكية المتصل بالمركبة الآلية هذه الأوامر. يتم تغذية هذه الأوامر إلى وحدة التحكم الدقيقة ، وبالتالي يتحكم المتحكم الدقيق في اتجاه المحرك وفقًا لذلك من خلال محرك محرك IC.
نأمل أن تكون قد حصلت من هذه المقالة على معلومات موجزة للغاية ولكنها مفيدة وعملية للغاية حول دوائر كاشف الحرارة ومبدأ عملها. إذا كنت على دراية بأي تطبيقات عملية أخرى لكاشفات الحرارة ، فشارك معرفتك التقنية بالنشر في قسم التعليقات أدناه لتحسين معرفة القراء الآخرين وأيضًا لتشجيع الآخرين على مشاركة آرائهم وشكوكهم بشأن أعمال المشروع الهندسي العام الأخير .
