ПОЖАРНО-ТЕПЛОВОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ С УСТРОЙСТВОМ ТЕСТИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к системам пожарной и охранной сигнализации, а именно: к обнаружению огня и дыма, пламени, запыленности, нарушения периметра и т.д. и может быть использована для контроля работоспособности извещателей без дополнительных внешних устройств тестирования.
Общей проблемой применения различных извещателей является контроль их работоспособности, т.е. готовность выполнять заданные функции в данный конкретный момент времени.
Общеизвестны способы и устройства контроля (тестирования) извещателей. Например, простейшие: это зажечь спичку (зажигалку) или закурить сигарету, также направленный какой-либо источник света в виде карманного фонарика и пр., т.е. это внешнее устройство тестирования.
Очевидны недостатки: при их видимой простоте сложно тестировать большое количество извещателей, также сложно определить количество тестирований в единицу времени (раз в сутки, в декаду, в месяц) для получения вероятности работоспособности, хотя бы >0,9.
Также эти способы и устройства дороги и неудобны, т.к требуют больших трудозатрат.
Еще одной проблемой тестирования является обязательное наличие внешних имитаторов источников возгорания огня и дыма, пламени, запыленности и пр., выполненных в электронном варианте, что очень удорожает эксплуатацию извещателей, например, в патенте РФ №2321071 применяется лазерное тестирование.
Известно устройство тестирования извещателя, см. патент РФ №2328773 - ПРОТОТИП, в котором способ запуска процесса тестирования извещателя включает воздействие источника излучения на приемник излучения, причем роль приемника излучения выполняет чувствительный элемент, расположенный на извещателе, который облучают узконаправленным оптическим сигналом, а в качестве чувствительного элемента используется штатный светодиодный индикатор, предназначенный для индикации режимов работы извещателя, при этом использован принцип обратимости работы светодиода. Спектр оптического излучения выбирают в видимом диапазоне для удобства наведения узкого луча на цель, который является светодиодный индикаторов извещателя. Устройство включает источник и приемник излучения. В качестве источника излучения использован лазерный диод видимого спектра излучения с дополнительными оптическими компонентами для коллимирования излучения и создания более узкого луча, а также генератор импульсов и элемент питания, а в качестве приемника излучения - штатный светодиодный индикатор излучателя извещателя.
Недостатки очевидны: требуется внешнее устройство тестирования, что значительно удорожает его процесс, также время на тестирование каждого извещателя, а если их очень много, например, на атомной станции, вероятность качества тестирования снижается.
Технической задачей изобретения является увеличение срока работы без обслуживания, а главное повышение полноты контроля и вероятности безошибочного итога тестирования вплоть до 0,99 и выше, т.к. тестирование проводится автоматически и непрерывно.
Технический результат достигается за счет того, что в качестве источника тестирования используется жесткое рентгеновское излучение земли и космоса, представленных в виде корпускулярных импульсов.
Для решения поставленной задачи предлагается пожарно-тепловой извещатель с устройством тестирования, содержащий излучающий ИК-диод, приемный ИК-фотодиод, операционный усилитель - ОУ, микроконтроллер - МС, радиоканал и индикатор, отличающийся тем, что введен источник природного рентгеновского излучения, детектор этого излучения и сторожевой таймер со следующими соединениями: источник природного рентгеновского излучения через детектор этого излучения и приемник ИК-фотодиода соединены с вторым и первым входами ОУ соответственно, включенного в режиме суммирования, выход которого соединен с сигнальным входом МС, выход последнего соединен первым сигнальным выходом с индикатором, вторым сигнальным выходом - с блоком радиоканала, третьим сигнальным выходом - с излучающим ИК-диодом, а двунаправленной шиной - с сторожевым таймером.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства по предлагаемому способу, на которой изображено: 1 - излучающий ИК-диод, 2 - приемный ИК-фотодиод, 3 - источник природного рентгеновского излучения, 4 - детектор рентгеновского излучения, 5 - операционный усилитель в режиме сумматора, 6 - микроконтроллер, 7 - передатчик радиоканала, 8 - индикатор, 9 - сторожевой таймер.
Устройство имеет следующие соединения: выходы приемного ИК-фотодиода 2 и источника природного излучения 3 через детектор 4 рентгеновского излучения соединены первым и втором входами с операционного усилителя 4 соответственно, выход которого соединен с сигнальным входом микроконтроллера 6, последний соединен управляющим выходом 3 с излучающим ИК-диодом 1, первым сигнальным выходом - с индикатором 8, вторым управляющим выходом - с блоком радиоканала 7, выход которого соединен с пультом дежурного, сторожевой таймер 9 двунаправленной шиной соединен с МС 6.
Электрические узлы устройства могут быть выполнены на следующих ЭРЭ и ИМС. ИК-диоды 1 и 2, например, типа L-53F3, см. справочник «Опто-электронные приборы», т.3, М, РадиоСофт, 2000 г., операционный усилитель 5 на ИМС 140УД6, см. справочник «Интегральные микросхемы», т.1, М, Радио-Софт, 2001 г., стр. 410, детектор 4 - ультрафиолетовая газоразрядная лампа, МС6, например, на популярной серии PIC Zilok, индикатор 8 на любом ЖКИ, РК 7 собственного изготовления, источник природного излучения 3 - среда выполняющая функции элемента.
Устройство работает следующим образом.
В режиме тестирования (нет возгорания, запыленности, и т.д, т.е. сигналы с приемного ИК-ФД 2 отсутствуют) устройство принимает сигналы источника 3 природного рентгеновского излучения земли (фоновые сигналы) и космоса корпускульного импульсного вида, эти сигналы детектируются на детекторе 4 и поступают на второй вход ОУ5, где усиливаются и поступают на сигнальный вход МС 6. После включения устройства в работу сигнал с источника 3 через детектор 4 и ОУ5 поступает на сигнальный вход МС 6, где сравнивается по амплитуде с заданным программно порогом и в случае его превышения МС 6 начинает отсчет времени до поступления второго сигнала с источника 3, при поступлении которого прекращается отсчет времени и полученное время сравнивается с заданным и если это время меньше двух часов, то тестирование прошло успешно, а если же за это время (два часа) не пришел второй импульс, то МС 6 выдает сигнал тревоги по радиоканалу 7 на пульт дежурного и начинает мигать красный светодиод 8 тревожной сигнализации, что означает неисправность устройства. Если же при включении устройства в заданное время не проходит ни один импульс, то МС 6 также выдает сигнал тревоги (допущение: МС 6 априори исправен). Выбор контрольного времени между импульсами, равном двум часам обусловлен тем, что на практике это время (между импульсами) значительно меньше и не превышает одного часа, но время два часа взято с запасом.
Далее, при возгорании, запыленности и т.д. фотодиод 2 выдает последовательность импульсов с большой частотой до нескольких кГц, которые по первому входу ОУ5 проходят электронный тракт устройства и МС 6 (по анализу частоты) выдает сигнал тревоги.
МС6 контролируется сторожевым таймером 9, т.о. пожарно-тепловой извещатель проверяется с почти единичной полнотой.
Приложение: ссылки на источники информации рентгеновское излучение земли и космоса (для справки).
Рентгеновское излучение может быть 2-х видов: непрерывный спектр при торможении быстрых электронов в веществе (непрерывный спектр) и линейчатый спектр при переходе с внешних электронных оболочек на внутреннюю. См. «Большой энциклопедический словарь», Санкт-Петербург, фонд «ленинградская галерея», изд. Москва, «Советская энциклопедия», 1993 г., стр. 1119 (раздел «Рентгеновские лучи»), далее см. «Толковый словарь по радиофизике», М, «Русский язык», 1993 г, стр. 176, раздел 265.
Также общеизвестно, что имеется естественное рентгеновское излучение земли (фон лежит в пределах 15-20 мкрентген в час), а также рентгеновское излучение космоса, в основном содержит корпускулярные частицы высоких энергий. В земной коре при самопроизвольном распаде тяжелых ядер элементов урана, тория, радия, кроме выделения α-частиц, β-частиц выделяются фотоны (корпускулы) большой энергии (γ-лучи), см. «Справочник по элементарной физике», М, изд. «Наука», 1966 г., стр. 217.
Космические лучи это поток стабильных частиц высоких энергий, приходящих на землю из мирового пространства, в их состав входит небольшое количество γ-квантов, см. также ссылку на БЭС, стр. 636.
При использовании ультрафиолетовой газоразрядной лампы в качестве детектора рентгеновского излучения. В их качестве используются, в основном, приборы, основанные на явлениях, возникающих при прохождении заряженных частиц через вещество, атомы которого возбуждаются, в частности это ионизация. Это полностью происходит в газоразрядной лампе: излучение Вавилова-Черепкова, см. также упомянутый БЭС, стр.379.