УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ТЕСТОВЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ПРОВЕРКИ

Полезная модель относится к контролю окружающей среды и может быть использована для контроля загрязненности, запыленности, задымленности воздуха, появления пламени в жилых и производственных помещениях, также может быть использована для оценки радиационного, электромагнитного и пр. излучений.
Общей задачей контроля окружающей среды является своевременное обнаружение превышения контролируемых параметров, также удобства в эксплуатации и электрическая безопасность, т.е. чтобы в активной (химической и др.) среде не было электрических искр, разрядов и т.д.
Широко известны простейшие датчики температуры воздуха, например ртутные или спиртовые.
Недостаток очевиден: информация считывается только визуально.
Также известны аналогичные датчики влажности, давления и пр. Недостатки те же.
Известен патент РФ №2231711 «Фонарь шахтерский», в котором применены аккумуляторные батареи, заряжающиеся перед спуском в шахту. Их электрическая емкость рассчитана на беспрерывную работу фонаря в течение всей смены с запасом ≈100%. Причем светодиодный фонарь крепится впереди защитной каски, а аккумуляторные батареи сзади для уравновешивания.
Недостатки: со временем батареи стареют и постепенно теряют свою электрическую емкость, а это не контролируется вообще и может привести, что смена не кончилась, а фонарь уже еле светит. Конструктивно батареи расположены отдельно от потребителя (светодиодов), а это: провода, клеммы или разъемные соединители, дополнительные крепления, следовательно неудобства в эксплуатации, лишний вес и повышение стоимости.
Известны автоматизированные датчики пожарной сигнализации как-то «звуковой оповещатель «Гром-2» см. ССПБ.ru, который выдает звуковой сигнал качающейся частоты при обнаружении задымленности при питании +9 -13 В-ПРОТОТИП.
Его недостаток: он контролирует только один параметр, также не связан с центральным пультом, а при разрядке батареи или аккумулятора не работает, т.е. через определенное время нужно проверять качество питания.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет удобства зарядки аккумуляторных батарей и повышения эксплуатационных качеств.
Для решения указанной задачи предлагается устройство контроля окружающей среды и тестовый излучатель для его проверки, состоящее из датчика параметра, аккумуляторной батареи, микроконтроллера, модуля радиоканала с антенной, электромагнитного зарядного устройства и преобразователя AC/DC со следующими соединениями: шина сети 220 В, 50 Гц через электромагнитное зарядное устройство соединена со входом преобразователя AC/DC, выход которого соединен со входом аккумуляторной батареи, выход которой является шиной питания всех частей устройства; выход датчика параметра соединен с первым сигнальным входом микроконтроллера, шина питания - с вторым сигнальным входом микроконтроллера, а выход микроконтроллера с входом модуля радиоканала через антенну образует радиоканал; электромагнитное зарядное устройство состоит из двух частей: задающий индуктор и электромагнитное приемное устройство, причем задающий индуктор гальванически развязан с электромагнитным приемным устройством, конструктивно и электрически соединяется с устройством контроля только на время зарядки аккумуляторной батареи; в качестве датчика параметра могут быть использованы датчики задымленности, запыленности, пламени, влажности, температуры, электромагнитного или радиоизлучения, также α или β или γ излучения, звукового давления, емкостные и пр. в зависимости от поставленной задачи, причем можно одновременно использовать датчики нескольких типов, информация которых естественно поступает на разные сигнальные входы микроконтроллера.
На фиг.1 и фиг.2 изображены структурная схема устройства и тестового излучателя, на которых показаны: 1 - задающий индуктор, 2 - электромагнитное приемное устройство, 3 - преобразователь AC/DC, 4 - аккумуляторная батарея, 5 -датчик информации, 6 - микроконтроллер, 7 - модуль радиоканала, 8 - электромагнитная гальванически развязанная муфта (ЭРМ), антенна, шина питания (нулевая шина условно не показана), 9 - схема управления, 10 - светоизлучающий элемент.
Схема устройства имеет следующие соединения: шина сети 220 В, 50 Гц через электромагнитное зарядное устройство 8 соединена со входом преобразователя AC/DC3, выход которого соединен со входом аккумуляторной батареи 4, выход которой является шиной питания всех частей устройства; выход датчика параметра 5 соединен с первым сигнальным входом микроконтроллера 6, шина питания - с вторым сигнальным входом микроконтроллера 6, а выход микроконтроллера 6 - с входом модуля радиоканала 7 с антенной; электромагнитное зарядное устройство 8 состоит из двух частей: задающего индуктора 1 и электромагнитного приемного устройства 2, причем задающий индуктор 1 гальванически развязан с электромагнитным приемным устройством 2, конструктивно и электрически соединяется с устройством контроля только на время зарядки аккумуляторной батареи 4; в качестве датчика параметра 5 могут быть использованы датчики задымленности, запыленности, пламени, влажности, температуры, электромагнитного или радиоизлучения, также α или β или γ излучения, звукового давления, емкостные и пр. в зависимости от поставленной задачи, причем можно одновременно использовать датчики нескольких типов, информация которых естественно поступает на разные сигнальные входы микроконтроллера 6; тестовый излучатель содержит светоизлучающий элемент 10, схему управления 9 и аккумуляторную батарею, также задающий индуктор 1, электромагнитное приемное устройство 2 и преобразователь AC/DC3 со следующими соединениями: выход задающего индуктора 1 гальванически развязан с электромагнитным приемным устройством 2, а электрически связан с ним, выход электромагнитного приемного устройства 2 через преобразователь AC/DC3 шиной питания соединен с схемой управления 9 и светоизлучающим элементом 10, а выход схемы управления 9 соединен с сигнальным входом светоизлучающего элемента 10, выход которого является выходом излучателя; задающий индуктор 1 и электромагнитное приемное устройство 2 образуют электромагнитное зарядное устройство 8, которое имеет указанное соединение только во время зарядки аккумулятора; в качестве светоизлучающего элемента 10 могут быть использованы: лампочка накаливания или светоизлучающий диод в любом диапазоне волн от ультрафиолетового до инфракрасного или микролазер; а собственно излучатель выполнен во взрывоопасном исполнении.
Узлы устройства могут быть выполнены на следующих ЭРЭ и ИМС.
Электромагнитное зарядное устройство 8 собственного изготовления; AC/DC 3 - может быть выполнен на ИМС фирмы POWER-One, см. «Каталог электронных компонентов» ЭЛТЕХ, стр.152, Москва, e-mael:info@ eltech.msk.ru; аккумуляторные батареи 4 - в зависимости от требуемой емкости любого типа малогабаритные; микроконтроллер 6, например ИМС типа PIC Zilok с достаточным ПО, модуль радиоканала 7, например, на ИМС КМ 1596ВГ1, см. Справочник «Интегральные микросхемы», т.11, стр.146, M, РадиоСофт; светоизлучающий элемент 10 может быть выполнен на малогабаритной лампочке накаливания, применяемой в карманных фонариках.
Устройство для контроля окружающей среды работает следующим образом (рассмотрим на примере с датчиком пламени). Датчик пламени 5 обнаруживает очаг возгорания (даже в виде горящей спички) и выдает релейный сигнал на первый сигнальный вход МК6, который преобразует его в последовательный цифровой код, например, типа RS-232 и через модуль радиоканала 7 и антенну А излучается в пространство, принимается на центральном пульте, где индефицируется по месту установки и времени передачи. Питание этого устройства осуществляется от аккумулятора 4, который перед установкой устройства заряжается до номинальной емкости. Заряд АК4 происходит следующим образом: сеть ~220 В 50 Гц через ЭРМ8 с учетом коэффициента трансформации, который определяется параметрами задающего индуктора 1, ЭМ приемного устройства 2 поступает на преобразователь AC/DC 3, на выходе которого получается напряжение питания постоянного тока для зарядки АК4. После установки устройства на место контроля МК6 через второй сигнальный вход контролирует величину напряжения шины питания и передает ее через МФК7 на центральный пульт в случае разряда АК4 меньше допустимого. При получении этого сигнала на центральном пульте принимается решение о зарядке АК4. Здесь возможны два варианта. При первом варианте устройство снимается и заряжается как указано выше. При втором варианте устройство заряжается на месте установки через ЭРМ8, этот вариант предпочтительнее, т.к. экономится масса времени.
Проверка устройства осуществляется посредством тестового излучателя, который при внешнем включении (это может быть тумблер или кнопка) через схему управления 9 подает сигнал на включение светоизлучающего элемента 10, последний излучает световое излучение, которое попадает на устройство контроля, фиксируется им и через МРК7 и антенну поступает на центральный пульт, где отмечается его исправность. Тестовый излучатель получает питание аналогично устройству контроля, причем ЭРМ8 или включена постоянно или как и устройстве контроля через аккумулятор (на фиг.2 условно не показан).
При контроле других параметров (влажность, электромагнитное излучение и др.) окружающей среды применяются другие датчики 5 и соответственно другие тестовые излучатели, но принцип остается тот же.
Указанное построение питания устройства контроля и тестового излучателя (через ЭРМ8) позволяет решать временную проблему заряда и самое главное проблему искро и взрывобезопасности.