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Fotoelektrischer Feuermelder
Experimentelle Schaltung mit dem Funktionsprinzip von optischen Feuermeldern
Hinweis
Diesen Artikel habe ich in den Untiefen meine Festplatte entdeckt. Er lässt sich auf Ende 2003 datieren und ist damit mittlerweile knapp fünf Jahre alt. Der Wikipedia-Artikel zum Thema Brandmelder war noch sehr dürftig, und so kam es, dass die folgende Schaltung nicht ganz mit der Funktionsweise von photoelektrischen Feuermeldern übereinstimmt. Diese arbeiten mit einer Streulichtkammer. Im Normalzustand geht der Lichtstrahl der zum Fototransistor versetzt angebrachten LED am Fototransistor vorbei. Wenn sich jedoch Rauch in der Kammer befindet, wird das Licht der LED gestreut und erreicht den Fototransistor. Der Alarm wird ausgelöst. Weitere Informationen dazu gibt es im aktuellen Wikipedia-Artikel. Es dürfte relativ einfach sein, die hier vorgestellte Schaltung so umzubauen, dass sie nach dem originalen Funktionprinzip arbeitet.
Optoelektronische Rauchmelder gibt es mittlerweile für weniger als 50€ in jedem Baumarkt. Um das Funktionsprinzip nachzuvollziehen habe ich einfach mal einen mit wenigen Bauteilen nachgebaut.
Optoelektronische Feuermelder bestehen aus einer kleinen Lichtschranke. Eine LED blitzt kurz auf und ein Fototransistor auf der anderen Seite misst, ob der Lichtstrahl der LED ankommt. Versperrt Rauch die Sicht auf den Fototransistor registriert der Feuermelder dies und schlägt Alarm.
Es handelt sich hierbei um eine experimentelle Schaltung. Der Stromverbrauch ist hoch und die Zuverlässigkeit lässt zu wünschen übrig. Allerdings bietet diese Schaltung eine super Möglichkeit, die Funktionsweise eines Feuermelders und die des Timer-ICs NE555 nachzuvollziehen.
Je nach Bauteilekonstellation (Helligkeit der LED usw.) kann es sein, dass die Bauteilwerte angepasst werden müssen, um die gewünschte Empfindlichkeit zu erreichen. Daher ist es sinnvoll, die Schaltung auf einem Steckbrett o.ä. aufzubauen.
Stückliste
- IC1, IC2: NE555
- R1: 220k
- R2, R4: 470Ω
- R5: 5k6
- R6: 3k3
- C1: 100µ
- T7: BC 558 (oder ähnlicher PNP-Transistor)
- T5: BC 548 (oder ähnlicher NPN-Transistor)
- Fototransistor
- Alarmgeber (Summer o.ä.)
Anstelle der LED und des Fototransistors kann man auch eine Gabellichtschranke verwenden. Die kann man z.B. prima aus alten Computer-Mäusen ausbauen.
Funktionsweise
Der erste Timer lässt die LED1 regelmäßig nach einer bestimmte Zeit kurz aufblitzen. Durch den Transistor T5 wird nicht nur die LED, sondern auch der Trigger geschaltet. Befindet sich kein „Rauch” zwischen LED und Fototransistor resettet der Fototransistor den zweiten Timer so lange, wie die LED und der Trigger mit Strom versorgt werden. Der Ausgang wird nicht aktiv. Kommt der Lichtstrahl der LED aber, z.B. wegen Rauch, nicht beim Fototransistor an, wird der Timer nicht mehr resettet; der Ausgang vom zweiten Timer wird aktiv und löst Alarm aus. Wenn sich der Rauch wieder verzogen hat und das Licht der LED das erste Mal wieder den Weg zum Fototransistor gefunden hat, schaltet der Pin 3 wieder auf 0.
Aufbauhinweis
Für die korrekte Funktion müssen sich Fototransistor und LED gegenüber befinden. Damit der Fototransistor nicht durch Tageslicht gestört wird, muss man das Experiment eventuell in einem abgedunkeltem Zimmer, oder mit einem kleinen Gehäuse um LED und Fototransistor durchführen.
Schaltplan
