ДЫМОВОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ
SMOKE OPTOELECTRONIC FIRE ALARM

Изобретение относится к вычислительной технике, а точнее к устройствам, выполняющим функцию обнаружения на ранней стадии возгораний, сопровождающихся появлением дыма в закрытых помещениях офисов, магазинов, банков, складских помещений, жилых домов, учреждений и предприятий.
Изобретения такого типа имеют исключительную важность. От качества таких устройств зависит эффективность работы всей системы пожарной сигнализации в целом.
Своевременность и точность определения пожара зависят от чувствительности таких устройств, при этом прибор должен быть компактным, маломощным и иметь небольшую конечную стоимость.
Известные аналоги - устройства обнаружения пожара [1] и [2]. Недостатком указанных устройств является их техническая реализация в виде навесных узлов, существенно удорожающих процесс и качество конструкции.
Наиболее близким техническим решением является устройство обнаружения пожара [3], содержащее: корпус, имеющий отверстия, обеспечивающие свободный ток воздуха, состоящий из нижней и верхней частей; дымовой сенсор, включающий в себя инфракрасный излучатель, цепь управления инфракрасным излучателем и фотодетектор; дымовую камеру, расположенную в нижней части корпуса, имеющую барьер, который не допускает прямого прохождения сигнала от инфракрасного излучателя к фотодетектору, и содержащую оптический элемент, обеспечивающий нужную интенсивность излучения и фокусировки; интегральную микросхему, расположенную в верхней части корпуса таким образом, чтобы радиус действия фотодетектора был в пределах дымовой камеры, и включающую в себя цепь контроля, состоящую из усилителя, компараторов, счетчиков и логического блока, анализирующую сигнал с фотодетектора и формирующую сигнал тревоги в случае обнаружения дыма, цепь управления инфракрасным излучателем, блок контроля питания, блок сброса питания, блок формирования сигнала тревоги, тестовый блок и фотодетектор; сигнальный индикатор, располагающийся на корпусе.
Однако указанное устройство обнаружения пожара [3] имеет следующие недостатки: продолжительное время определения пожара (10 сек) и низкую чувствительность корректировки порога срабатывания для компенсации запыленности (блоки сравнения реализованы на базе компараторов).
Техническим результатом настоящего изобретения является сокращение времени определения пожара и повышение чувствительности корректировки порога срабатывания для компенсации запыленности за счет модифицирования цепи контроля, анализирующей сигнал с фотодетектора и формирующей сигнал тревоги в случае обнаружения дыма, путем замены в цепи контроля блоков сравнения, счетчиков и логического блока на аналогово-цифровой преобразователь и алгоритмический блок (микроконтроллер) с улучшенным методом обработки данных.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве содержащем корпус с отверстиями и расположенный на корпусе сигнальный индикатор, корпус состоит из нижней и верхней частей, расположенные в верхней части, инфракрасный излучатель и интегральную микросхему, включающую в себя цепь управления инфракрасным излучателем, фотодетектор, блок контроля питанием, блок сброса питания, блок формирования сигнала тревоги, тестовый блок и цепь контроля, дымовую камеру, расположенную в нижней части корпуса, имеющую барьер, который не допускает прямого прохождения сигнала от инфракрасного излучателя к фотодетектору, предложено цепь контроля выполнить на базе аналого-цифрового преобразователя, преобразующего аналоговый сигнал, приходящий через усилитель с фотодетектора в цифровой, и алгоритмического блока, управляемого блоками контроля питания, сброса питания, тестовым блоком и кнопкой «тест», указанный алгоритмический блок анализирует приходящий с аналого-цифрового преобразователя цифровой сигнал и управляет сигнальным индикатором и блоком формирования сигнала тревоги, а также с помощью цепи управления инфракрасным излучателем управляет инфракрасным излучателем.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами.
На Фиг.1 приведен корпус устройства обнаружения пожара в разрезе, где 1 - нижняя часть корпуса, 2 - интегральная микросхема, 3 - фотодетектор, 5 - внешний инфракрасный излучатель. Стрелками показано направление тока воздуха. Верхняя крышка корпуса удалена для наглядности.
На Фиг.2 приведена интегральная микросхема, входящая в состав изобретения, где 2 - сама интегральная микросхема, 3 - фотодетектор, 4 - цепь управления инфракрасным излучателем, 5 - внешний инфракрасный излучатель, 7 - фабричный тестовый блок, 8 - блок контроля питания, 9 - цепь контроля, где 6 - усилитель, 14 - 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует аналоговые даннные, приходящие с фотодетектора, в цифровой код, 15 - алгоритмический блок, который анализирует цифровые данные, приходящие с АЦП, 10 - блок сброса питания (Reset), 11 - блок формирования сигнала тревоги, 12 - пользовательская кнопка «тест», 13 - сигнальный индикатор.
Дымовой оптико-электронный пожарный извещатель работает следующим образом.
В дежурном режиме алгоритмический блок (15) каждые 4 с (рабочий цикл) вырабатывает импульс длительностью порядка 40 мкс, который поступает на цепь управления инфракрасным излучателем (4), которая затем уже подает сигнал на внешний инфракрасный излучатель (5). С фотодетектора (3) снимается сигнал и через усилитель (6) попадает на аналого-цифровой преобразователь (14), который преобразует его в цифровую форму и передает в алгоритмический блок (15), который анализирует поступивший сигнал. При отсутствии дыма в чувствительной области оптической системы импульсы, принимаемые фотодетектором (3), после усиления оказываются ниже некоторого порогового уровня, алгоритмический блок (15) раз в 4 цикла зажигает сигнальный индикатор (13). При появлении дыма в чувствительной области оптической системы импульсы инфракрасного излучения, отражаясь от дымовых частиц, увеличивают фотоответ. При превышении некоторого заданного уровня фотоответа алгоритмический блок (15) фиксирует состояние "ПОЖАР" и рабочий цикл становится равным 1 с (для сохранения чувствительности). Если четыре цикла подряд (для фильтрации помех) уровень фотоответа не уменьшился, то алгоритмический блок (15) переводит интегральную микросхему (2) в режим «ПОЖАР», с помощью блока формирования сигнала тревоги 11 выдает тревожный сигнал в следящую станцию - резким увеличением тока потребления и зажигает сигнальный индикатор (13). Возврат в дежурный режим производится снятием питания с микросхемы (2) блоком 10, который подает сигнал на алгоритмический блок (15). В дежурном режиме рабочий цикл опять становится равен 4 с. Алгоритмический блок (15) также переводит интегральную микросхему (2) в режим «ПОЖАР», если в течение 3 секунд или более была нажата пользовательская кнопка «тест» (12).
Для исключения ложных срабатываний, связанных с загрязнением дымовой камеры, применен цифровой алгоритм автоматической компенсации загрязнения дымовой камеры, реализованный алгоритмическим блоком (15), который обеспечивает более лучшую и стабильную работу устройства обнаружения дыма, чем алгоритм компенсации загрязнения дымовой камеры, реализованный на компараторах (как в прототипе).
При достижении запыленности дымовой камеры сверх разрешенного уровня алгоритмический блок (15) формирует признак "ЗАПЫЛЕННОСТЬ" двойным миганием сигнального индикатора (13) раз в 4 цикла.
После очистки дымовой камеры устройство обнаружения дыма автоматически полностью восстанавливает свою работоспособность.
Литература
1. Патент США №5705988.
2. Патент США №5691704.
3. Патент США №6437698.