ДАТЧИК ЗАДЫМЛЕНИЯ

Полезная модель относится к пожарной технике и может быть использована для оповещения о начале пожара или тления самовозгорающихся материалов.
Известен радиоизотопный (ионизационный) датчик задымления [1], который использует способность свободных ионов, находящихся в воздухе, притягиваться к частицам дыма. В датчике имеется специальная камера, где в электрическом поле воздух специально ионизируется слабым радиоактивным источником. Ионы заряжены и способствуют протеканию между электродами электрического тока. Как только появляется дым, интенсивность тока уменьшается, и датчик формирует сигнал оповещения о начале пожара. Недостаток известного датчика задымления заключается низком быстродействии, что обусловлено необходимостью попадания дыма в пространство между электродами. Если данный датчик задымления не находится над очагом возгорания, а в стороне от него, то необходимо определенное время для появления дыма между электродами.
Известен оптический датчик задымления, использующий рассеяние света на частицах дыма и измерение мощности излучения, рассеянного дыма [2]. Приемник оптического излучения в нормальном состоянии не освещен, так как источник света направлен в другую сторону. Появившиеся частицы дыма рассеивают узконаправленный поток света, и фотоприемник улавливает отраженное на частицах дыма оптическое излучение, а датчик пожарной сигнализации подает сигнал в систему оповещения. Недостаток известного датчика задымления заключается в низком быстродействии, что обусловлено необходимостью попадания дыма в пространство, где осуществляется рассеяние света на частицах дыма. Если данный датчик задымления не находится над очагом возгорания, а в стороне от него, то необходимо определенное время для появления частиц дыма в области рассеяния оптического излучения на частицах дыма.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является оптический датчик задымления, использующий поглощение света на частицах дыма [3]. Работа этого датчика основана на реагировании на уменьшение интенсивности светового потока, так как дым препятствует распространению оптического излучения. Оптическая ось источника света направлена на фотоприемник. При появлении дыма между источником и фотоприемником сигнал на выходе фотоприемника уменьшается, что приводит к включению системы оповещения. Недостаток известного датчика задымления заключается в низком быстродействии, что обусловлено необходимостью попадания дыма между источником света и фотоприемником. Если данный датчик задымления не находится над очагом возгорания, а в стороне от него, то необходимо определенное время для появления частиц дыма между источником света и фотоприемником.
Задачей полезной модели является повышение потребительских свойств за счет повышения быстродействия.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известное устройство, содержащее источник оптического излучения, фотоприемник, систему регистрации и систему оповещения, внесены следующие усовершенствования: он дополнительно содержит светоделитель, второй фотоприемник, N уголковых отражателей, система регистрации содержит делитель, компаратор, источник эталонного сигнала, при этом светоделитель расположен на оптической оси источника оптического излучения, второй фотоприемник расположен на пути отраженного от светоделителя оптического излучения, уголковые отражатели последовательно расположены на оптической оси источника оптического излучения после светоделителя, выход N-го уголкового отражателя оптически связан с фотоприемником, выход фотоприемника соединен с первым входом делителя, выход второго фотоприемника соединен с вторым входом делителя, выход делителя соединен с первым входом компаратора, выход источника эталонного сигнала соединен с вторым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом системы оповещения, где N - целое число, причем 1≤N<∞.
Такое построение датчика задымления позволяет повысить потребительские свойства за счет повышения быстродействия: при возникновении возгорания поднимающийся вверх дым достигнет одного (нескольких) светового(ых) пучка(ов) за минимальное время независимо от положения источника возгорания внутри помещения.
Сущность полезной модели поясняется описанием варианта конструктивного выполнения заявленного устройства и прилагаемым чертежом, на котором приведена схема датчика задымления.
Датчик задымления содержит источник 1 оптического излучения, фотоприемник 2, систему регистрации 3 и систему оповещения 4. Он дополнительно содержит светоделитель 5, второй фотоприемник 6, N уголковых отражателей 7, система регистрации 3 содержит делитель 8, компаратор 9, источник 10 эталонного сигнала, при этом светоделитель 5 расположен на оптической оси источника 1 оптического излучения, второй фотоприемник 6 расположен на пути отраженного от светоделителя 5 оптического излучения, уголковые отражатели 7 последовательно расположены на оптической оси источника 1 оптического излучения после светоделителя 5, выход N-го уголкового отражателя 7 оптически связан с фотоприемником 2, выход фотоприемника 2 соединен c пepвым вxoдом дeлитeля 8, выход второго фотоприемника 6 соединен с вторым входом делителя 8, выход делителя 8 соединен с первым входом компаратора 9, выход источника 10 эталонного сигнала соединен с вторым входом компаратора 9, выход компаратора 9 соединен с входом системы 4 оповещения. Источник 1 оптического излучения, светоделитель 5, уголковые отражатели 7 и фотоприемник 2 установлены на потолке защищаемого помещения или внутри помещения вблизи потолка.
Датчик задымления работает следующим образом. Генерируемый источником 1 оптического излучения свет разделяется светоделителем 5 на два пучка. Проходящий через светоделитель 5 пучок проходит последовательно через N уголковых отражателей 7 и попадает на фотоприемник 2. Мощность света, попадающего на фотоприемник 2, определяется следующим образом:
ФП
0
1
2,
J=JKK
ФП
0
1
2
ФП
где J - мощность попадающего на фотоприемник 2 оптического излучения, J - мощность генерируемого источником 1 оптического излучения, K - коэффициент пропускания светоделителя 5, К - коэффициент пропускания N последовательно расположенных уголковых отражателей 7. Мощность электрического сигнала U на выходе фотоприемника 2 определяется следующим образом:
ФП
ФП
3
0
1
2
3
U=JK=JKKK,
3
где К - крутизна характеристики фотоприемника 2. Этот сигнал попадает на первый вход делителя 8.
ФП2
Мощность оптического излучения J, падающего на второй фотоприемник 6, определяется следующим образом:
ФП2
0
1
J=J/(1-K).
ФП2
Мощность электрического сигнала U на выходе второго фотоприемника 6 определяется следующим образом:
ФП2
ФП2
4
0
4
1
U=JK=JK/(1-K),
4
где К - крутизна характеристики второго фотоприемника 6. Этот сигнал поступает на второй вход делителя 8.
Д
Электрический сигнал U на выходе делителя 8 равен отношению величин электрических сигналов на его первом входе и втором входе:
Д
ФП
ФП2
0
1
2
3
1
0
4
1
2
3
1
4
U=U/U=JKКК(1-K)/JK=KKK(1-K)/К.
Д
0
Из этого соотношения следует, что электрический сигнал U на выходе делителя 8 не зависит от нестабильности мощности J генерируемого источником 1 оптического излучения.
Д
0
Электрический сигнал на первом входе компаратора 9 равен U, электрический сигнал на втором выходе компаратора 9 равен сигналу U на выходе источника 10 эталонного сигнала.
0
Д
0
Д
0
0
В обычных условиях (при отсутствии возгорания или тления самовозгорающихся материалов) сигнал U выбран таким образом, чтобы выполнялось соотношение U>U, при этом сигнал на выходе компаратора 9 равен нулю, поэтому система 4 оповещения отключена. При появлении в помещении возгорания или тления самовозгорающихся материалов поднимающийся вверх дым пересекает один или несколько пучков оптического излучения, распространяющихся от источника 1 оптического излучения через светоделитель 5, уголковые отражатели 7 к фотоприемнику 2. Частицы дыма поглощают часть оптического излучения, при этом величина U уменьшается и становится меньше сигнала U, в результате чего компаратор 9 вырабатывает электрический сигнал, включающий систему 4 оповещения. Порог срабатывания компаратора 9 определяется величиной электрического сигнала U на выходе источника эталонного сигнала 10.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Датчики пожарной и пожарно-охранной сигнализации [Текст]:
http://www.pk-atlant.ru/datchiki-pozharnoj-i-pozharno-okhrannoj-signalizatsii 05.08.2011.
2. Классификация пожарных извещателей по принципу работы [Текст]: http://www.ingeo-2000.ru/info_slabotochk_20.html 05.08.2011.
3. Бондаренко М.А., Гавриш В.Ф., Крахмалев А.К. и др. Датчик задымления [Текст]: Патент РФ №51770 на полезную модель, приор. 13.04.2005, публ. 27.02.2006, МПК G08B 17/17 (2006.01).