ДЫМОВОЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к области автоматической пожарной сигнализации, а более конкретно к пожарным извещателям, регистрирующим появление дыма в зоне их установки.

Широко известны дымовые извещатели, работающие на принципе регистрации рассеянного излучения. Например, Извещатель дыма по а.с. СССР N 575672, G 08 В 17/10; Дымовой извещатель по а.с. СССР N 1265821, G 08 В 17/10; Схема для обнаружения снижения чувствительности фотоэлектрического датчика задымления, заявка Японии N 4-60276, N 4-60277, G08B17/107.

В этих извещателях в чистой атмосфере излучение источника не попадает на фотоприемник. При появлении в зоне чувствительного элемента (камере) дыма, свет рассеивается на его частицах и попадает на фотоприемник. При достижении некоторого порогового уровня сигнала, извещатель срабатывает, подавая сигнал о пожаре.

Известны также извещатели, действующие по принципу контроля проходящего света, т. е. регистрирующие поглощение. Например, Дымовой извещатель SECURISTAR "С проходящим светом в будущее!", СИСТЕМСЕРВИС. Специализированный информационно-технический журнал по противопожарной и охранной защите, информации и связи, декабрь 1997/февраль 1998, стр. 13.

Недостатком обоих типов извещателей является наличие зависимости чувствительности извещателя от нестабильности излучения источника, чувствительности фотоприемника, загрязнения оптики и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является датчик дыма по а.с. СССР N 736149, G 08 В 17/10. Датчик дыма содержит один источник света, оптически связанный с одним фотоэлементом (фотоприемником) и другой источник света, оптически связанный с другим фотоэлементом (фотоприемником), т.е. две оптопары: источник света - фотоприемник. При этом дополнительный источник света находится на одной оси с рабочим фотоприемником, а дополнительный фотоприемник - на одной оси с рабочим источником. В дежурном режиме постоянно включен один источник излучения, а сигнал о пожаре формируется при достижении заранее заданного порогового значения разности сигналов двух фотоприемников. При формировании сигнала о пожаре для проверки его истинности, первый источник излучения выключается и включается второй. Если и в этом случае абсолютная величина разности сигналов превышает пороговый уровень, то сигнал о пожаре считается истинным. Такое устройство позволяет снизить число ложных срабатываний. Однако, на его работу оказывают влияние изменение интенсивности излучения источников и чувствительности фотоприемников. Это может быть вызвано, например, их загрязнением или физическим старением.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение влияния на работу извещателя изменения интенсивности излучения источников и чувствительности фотоприемников.

Эта задача решена тем, что в дымовом пожарном извещателе, содержащем две оптопары, источник излучения одной из них соединен с первым, а другой из них - со вторым выходами коммутатора импульсов, выход фотоприемника одной оптопары соединен с одним входом измерительного преобразователя, а с другим его входом соединен выход фотоприемника другой оптопары, измерительный преобразователь представляет собой арифметическое устройство, реализующее вычисление величины при этом третий из входов арифметического устройства соединен с выходом коммутатора импульсов, а выход арифметического устройства соединен с выходным каскадом,
где: U₁₂ - напряжение в первом полупериоде фотоприемника другой оптопары;
U₂₁ - напряжение во втором полупериоде фотоприемника первой оптопары;
U₁₁ - напряжение в первом полупериоде фотоприемника одной оптопары;
U₂₂ - напряжение во втором полупериоде фотоприемника другой оптопары.

Сущность изобретения пояснена чертежами, где:
фиг. 1 - блок-схема предлагаемого извещателя;
фиг. 2 - зависимость выходного сигнала U от концентрации дыма С, U_вых ~ γ - характеризует извещатель, работающий на принципе регистрации рассеянного излучения;
U_вых ~ β - характеризует извещатель, работающий на принципе регистрации поглощения света;
U_вых ~ γ/1-β - характеризует заявляемый извещатель.

Дымовой пожарный извещатель содержит коммутатор импульсов 1, один выход которого соединен с одним источником излучения 2 одной оптопары, а другой - с другим источником излучения 3 другой оптопары, 4 - фотоприемник одной оптопары, 5 - фотоприемник другой оптопары, выходы которых соединены с одним и другим входами соответственно арифметического устройства 6, третий из входов которого соединен с третьим из выходов коммутатора импульсов 1, выход арифметического устройства 6 соединен с входом выходного каскада 7.

В качестве коммутатора может быть использован любой генератор прямоугольных импульсов с двумя противофазными выходами (см., например, Основы промышленной электроники. Под редакцией проф. В.Г.Герасимова. М., Высшая школа, 1986, стр.208).

Арифметическое устройство может быть реализовано на основе аналого-цифровых преобразователей, для перевода выходных сигналов фотоприемников в цифровую форму, микропроцессора, реализующего необходимые вычисления, и цифроаналогового преобразователя, обеспечивающего обратное преобразование (см. там же, стр. 215- 223).

Выходной каскад пожарного извещателя представляет из себя транзисторный ключ, обеспечивающий при превышении порогового уровня сигнала на входе скачкообразное снижение сопротивления извещателя от сотен кОм до десятков Ом, что приводит к изменению тока в шлейфе и регистрации приемно-контрольным прибором сигнала "Пожар". Аналогичные каскады используются во всех активных пожарных извещателях (см., например, Ф.И.Шаровар, Устройства и системы пожарной сигнализации. М., Стройиздат, 1985, стр. 47 -54).

Дымовой пожарный извещатель работает следующим образом.

Светодиоды 2, 3 поочередно включаются выходным сигналом коммутатора импульсов 1 и их излучение регистрируется фотоприемниками 4, 5. Выходные сигналы с фотоприемников обрабатываются в соответствии с формулой на арифметическом устройстве 6, обеспечивающем вычисление величины γ/1-β (пояснение смотри далее по тексту), затем сигнал поступает на выходной каскад, транзисторный ключ которого открывается при достижении заданного порогового значения, и извещатель переходит в состояние срабатывания.

Излучение первого источника излучения Ф₁, второго - Ф₂. Полагаем, что характеристики фотоприемников линейны, это допустимо в условиях начальной стадии пожара при малых по величине изменениях оптических параметров среды. Чувствительность первого фотоприемника - α₁, второго - α₂.

В отсутствие дыма в первый полупериод (включен первый светодиод) выходной сигнал фотоприемника одной оптопары: U₁₁ = α₁ Ф₁, выходной сигнал фотоприемника другой оптопары: U₁₂ = 0.

Во втором полупериоде - U₂₁ = 0; U₂₂ = α₂ Ф₂ (первая цифра в обозначении - полупериод, а другая - фотоприемник оптопары).

При возникновении пожара в зоне оптопар (оптической камере) появляется дым, характеризуемый параметрами β - коэффициент ослабления излучения и γ - коэффициент рассеяния (см. фиг. 2). Поскольку камера обладает симметрией относительно обеих оптопар, влияние дыма на выходные сигналы фотоприемников будет идентичным.

В первом полупериоде: U₁₁= Ф₁(1-β); U₁₂= γα₂Ф₁.

Во втором: U₂₁= γα₁Ф₂; U₂₂= α₂Ф₂(1-β).

В результате простых преобразований получим:
U₁₂/U₂₂= γФ₁/Ф₂(1-β); U₁₁/U₂₁= Ф₁(1-β)/γФ₂.

Откуда - величина, не зависящая ни от интенсивности излучения источников, ни от чувствительности фотоприемников.

При этом в отсутствие дыма γ/1-β = 0.

При появлении дыма и с увеличением концентрации возрастает величина γ (что используется в извещателях, основанных на регистрации рассеянного излучения) и уменьшается (1- β), на чем основаны извещатели, работающие на регистрации поглощения.

Таким образом, зависимость γ/1-β имеет большую крутизну, чем в обоих типах извещателей.

Изобретение относится к автоматической пожарной сигнализации, в частности к пожарным извещателям, регистрирующим появление дыма в зоне их установки. Извещатель сохраняет положительные качества дымовых извещателей, работающих по принципу как регистрации рассеянного излучения, так и по принципу контроля проходящего света. Технический результат - практически сведено к нулю влияние на работу извещателя изменения интенсивности излучения источников и чувствительности фотоприемников. Извещатель содержит генератор импульсов с противофазными выходами, соединенный с источниками излучения двух оптопар, выходы фотоприемников оптопар соединены с входами измерительного преобразователя, представляющего собой арифметическое устройство, третий из входов которого соединен с выходом коммутатора импульсов, а выход арифметического устройства соединен с выходным каскадом. 2 ил.

Дымовой пожарный извещатель, содержащий две оптопары, источник излучения одной из них соединен с первым, а другой со вторым противофазным выходами генератора прямоугольных импульсов, выход фотоприемника одной оптопары соединен с одним входом измерительного преобразователя, а с другим его входом соединен выход фотоприемника другой оптопары, отличающийся тем, что измерительный преобразователь представляет собой арифметическое устройство, реализующее вычисление величины
,
при этом третий из входов арифметического устройства соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, а выход арифметического устройства соединен с выходным каскадом пожарного извещателя,
где U₁₂ - напряжение в первом полупериоде фотоприемника другой оптопары;
U₂₁ - напряжение во втором полупериоде фотоприемника одной оптопары;
U₁₁ - напряжение в первом полупериоде фотоприемника одной оптопары;
U₂₂ - напряжение во втором полупериоде фотоприемника другой оптопары.