BG1709U1

BG1709U1 - Device for detection of smoke aerosol

Info

Publication number: BG1709U1
Application number: BG2178U
Authority: BG
Inventors: MilenКИРОВ Милен Kirov
Original assignee: "ДМТех" ЕООД"Dmteh" Eood
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2013-06-28

Abstract

Device for detecting of smoke aerosol applicable in fire sensors for detecting smoke particles, emitted in the chemical reaction of combustion of materials of different origin. The device for detecting smoke of aerosol consisting of a smoke chamber (1) with mounted LED (3), a photodiode (2) and the thermistor (4) which are secured to the printed circuit board (6) and are connected to pins of a microprocessor (5) . According to the utility model, the maximum of the transmission ratio of the optic couple (2 and 3) is in the range of the blue light spectrum with a wavelength - 430 nm, such as the detection of smoke particles with sizes proportional to the wavelength, incoming in the chamber (1). Thermistor (4) changes its resistance depending on the temperature in the chamber (1) and after analysis and mathematical processing in the microprocessor (5) changes the transfer function of the optic couple (2 and 3) to compensate for the nonlinearity of the temperature characteristics of semiconductor crystals of LED (3) and photodiodes (2).

Description

камерата (1). Терморезисторът (4) променя своето съпротивление в зависимост от температурата в камерата (I) и след анализ и математическа обработка в микропроцесора (5) се променя предавателната функция на оптодвойката (2 и 3) за компенсиране на нелинейността от температурата в характеристиките на полупроводниковите кристали на светодиода (3) и фотодиода (2).the camera (1). The thermistor (4) changes its resistance depending on the temperature in the chamber (I) and after analysis and mathematical processing in the microprocessor (5) changes the transfer function of the optocouple (2 and 3) to compensate for the nonlinearity of the temperature in the characteristics of the semiconductor crystals. LED (3) and photodiode (2).

претенция, 1 фигураclaim, 1 figure

1709 Ul (54) УСТРОЙСТВО ЗА ДЕТЕКТИРАНЕ НА ДИМНИ АЕРОЗОЛИ1709 Ul (54) SMOKE AIR DETECTION DEVICE

Област на техникатаTechnical field

Устройството за детектиране на димни аерозоли е приложимо при пожароизвестителни датчици за откриване на димни частици, отделяни при химичната реакция на горене на вещества от различен произход.The smoke aerosol detection device is applicable to fire detectors for the detection of smoke particles emitted by the chemical reaction of combustion of substances of different origin.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Детектирането на димни аерозоли се използва за откриване на дим при пожароизвестителните датчици, работещи в системи за пожароизвестяване, пожарогасене и охрана.Smoke aerosol detection is used to detect smoke from fire detectors operating in fire, fire and security systems.

Обикновено димът е предвестник на пожара, поради тази причина димните пожароизвестители са най-много разпространени, понеже алармират в ранния стадий при възникване на пожар и това дава възможност за бърза и адекватна реакция за локализиране и изгасяване на огнището на пожара, респективно предотвратяване на големи поражения на хора и имущество. При димните пожароизвестители досега широко разпространени са два вида: оптичен с инфрачервена оптодвойка с разсеяна светлина и йонизационни пожароизвестители. Както е известно, при горене на различни материали, процесът протича с различно отделяне на дим. При някои материали димът е гъст, при други може дори да е невидим. Това се определя от големината на димните аерозоли, които се отделят в процеса на горене. От диапазона на големината на разпознаване на частиците се определя и приложението на отделните пожароизвестители и тяхната надеждност. Йонизационните пожароизвестители използват радиоактивен източник с алфа-частици. Основното предимство на този тип пожароизвестители е, че улавя и наймалките димни аерозоли и това позволявала има висока чувствителност и приложение при защита на обекти, където друг тип датчици са неприложими (складове с течни горива, деривати и спирт, които са с ниска емисия на димни аерозоли).Smoke is usually a harbinger of fire, which is why smoke detectors are most common because they alert early in the event of a fire and this allows for a quick and adequate response to locate and extinguish the fire, respectively preventing large damages. people and property. So far, two types of smoke detectors are widespread: optical with infrared diffuser with scattered light and ionizing fire detectors. As is well known, when burning different materials, the process proceeds with different smoke release. In some materials the smoke is thick, in others it may even be invisible. This is determined by the size of the flue aerosols released during the combustion process. The particle size recognition range also determines the application of individual fire detectors and their reliability. Ionization detectors use a radioactive source with alpha particles. The main advantage of this type of fire detector is that it captures even the smallest smoke fumes and this allows it to have high sensitivity and application in the protection of objects where another type of sensors are inapplicable (low fuel, derivatives and alcohol warehouses with low smoke emissions aerosols).

Оптичните датчици с инфрачервена светлина за дим разпознават сигурно дима от тлеещ огън. При този тип датчик през определен период от време през димната камера се изпраща инфрачервен лъч. При наличие на димни частици, инфрачервеният лъч се разсейва (ефект на Тиндал) и тази разсеяна светлина се улавя от фотореактивен диод, който активира електронна схема, която предава информацията за аларма. Недостатъкът на този пожароизвестител е, че улавя предимно по-обемните димни частици и за някои видове пожари е неприложим, тъй като дължината на вълната на използваното инфрачервено лъчение е около 870 nm.Optical infrared smoke detectors detect smoke glowing smoke safely. With this type of sensor, an infrared beam is sent through the smoke chamber for a certain period of time. In the presence of smoke particles, the infrared beam is scattered (Tyndall effect) and this scattered light is captured by a photoreactive diode that activates an electronic circuit that transmits alarm information. The disadvantage of this fire detector is that it captures mostly larger smoke particles and is inapplicable to some types of fires since the infrared radiation wavelength is about 870 nm.

Техническа същност на полезния моделThe technical nature of the utility model

Устройството за детектиране на димни аерозоли комбинира детектиране на димните аерозоли с разсеяна синя светлина и компенсира температурно-зависимите параметри на полупроводниковите оптични елементи. Използването на синя светлина (430 nm дължина на вълната) предлага значително предимство при отражение на аерозоли с размери, по-малки от съответните дължини на вълната. В сравнение с инфрачервените светодиоди (870 nm дължина на вълната) това е два пъти, което дава възможност в спектъра на детекция на синята светлина да влиза почти целия диапазон на димни аерозоли при процеса на горене на вещества от различен произход. Също така при измерването на температурата на средата на аерозола със съответен алгоритъм се извършва компенсация на измервания фототок по начин, елиминиращ температурната зависимост на оптоелектронните елементи, която за работния диапазон от минус 10°С до плюс 75°С достига до 20% толеранс.The fog detection device combines the detection of fog aerosols with scattered blue light and compensates for the temperature-dependent parameters of semiconductor optical elements. The use of blue light (430 nm wavelength) offers the significant advantage of reflecting aerosols with sizes smaller than the corresponding wavelengths. Compared to infrared LEDs (870 nm wavelength), this is twice, which allows the blue light detection range to enter almost the entire range of smoke aerosols in the combustion process of substances of different origin. Also, when measuring the temperature of the aerosol medium with the corresponding algorithm, the measured photocurrent is compensated in a way that eliminates the temperature dependence of the optoelectronic elements, which for the operating range from minus 10 ° C to plus 75 ° C, reaches up to 20% tolerance.

Използването на синята светлина става възможно с напредване на технологиите и възможността за производство на полупроводникови светодиоди с дължина на вълната 430 nm и с висока емисия.The use of blue light is made possible with the advancement of technology and the ability to produce 430 nm and high emission semiconductor LEDs.

Описание на приложената фигураDescription of the attached figure

На фигура 1 е показано схематично устройство за детектиране на димни аерозоли.Figure 1 shows a schematic device for the detection of smoke aerosols.

Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

Детекторът на димни аерозоли, получени при химическа реакция при горене на вещества от различен произход се използва за откриване на пожар в ранен стадий.The smoke aerosol detector obtained from a chemical reaction in combustion of substances of different origin is used to detect early-stage fire.

Отделените при горене и тлеене, димни частици попадат в оптична камера 1, представ-The smoke and smoke particles separated into the combustion chamber fall into the optical chamber 1, representing

1709 Ш ляваща затворен цилиндър с контури, които не допускат външна светлина и позволяват на димните аерозоли безпрепятствено да влязат в обема на камерата. Светодиод 3 излъчва светлинен поток със спектър в областта на синята светлина (430 nm). Фотодиод 2 с максимум на фототока в областта на синята светлина (430 nm), приема отразената от димните аерозоли, разсеяна светлина и генерира фототок, който се регистрира и анализира от микропроцесор 5. Температурата се измерва от термочувствителен елемент - терморезистор 4, а данните се предават към микропроцесора 5, който посредством алгоритъма, зависим от температурните данни, прави корекция на измерения фототок с фабричните температурно зависими характеристики на двата оптоелемента и при една и съща концентрация на дим в температурния работен диапазон, като концентрация на дим, която е критерий за вземане на решение за алармен сигнал, ще бъде в линейна. В известните устройства с инфрачервени оптодвойки, този толеранс се компенсира с по-широка настройка и това е предпоставка за неравномерна чувствителност и ниска надеждност при откриване на ниска концентрация на димни аерозоли в самото начало на пожара. Терморезисторът 4 измерва температурата в областта на оптичната камера и неговото термично съпротивление се обработва от микропроцесора, който следвайки алгоритъ ма с температурните характеристики на оптоелементите, извършва температурната компенсация и разграничава пожарната тревога от случайни събития. Всички елементи на устройството се монтират на печатна платка 6. Детекторът съгласно полезния модел има предимствата на йонизационни пожароизвестители, но няма радиоактивен източник.1709 Pipeline closed cylinder with contours that prevent outside light and allow smoke aerosols to easily enter the volume of the chamber. LED 3 emits a light flux with a spectrum in the region of blue light (430 nm). Photodiode 2 with maximum photocurrent in the region of blue light (430 nm), receives reflected from the smoke aerosols, scattered light and generates a photocurrent, which is recorded and analyzed by a microprocessor 5. The temperature is measured by a thermosensitive element - thermistor 4, and the data is transmit to the microprocessor 5 which, by means of the temperature dependent algorithm, corrects the measured photocurrent with the factory temperature dependent characteristics of the two optoelements and at the same smoke concentration in the temperature slave tan range, concentration of smoke, which is a criterion for deciding on an alarm signal will be linear. In known devices with infrared optocouplers, this tolerance is offset by a wider setting and is a prerequisite for uneven sensitivity and low reliability when detecting low concentrations of smoke aerosols at the outset of a fire. The thermistor 4 measures the temperature in the area of the optical chamber and its thermal resistance is processed by the microprocessor, which, following an algorithm with the temperature characteristics of the optoelements, performs temperature compensation and differentiates the fire alarm from accidental events. All elements of the device are mounted on a PCB 6. According to the utility model, the detector has the advantages of ionizing fire detectors but no radioactive source.

ПриложениеApplication

Устройството за детектиране на димни аерозоли може да се използва в техниката за пожарна безопасност и по-специално при производството на оптично-димни пожароизвестители, които са един от основните елементи на пожароизвестителните, пожарогасителните и охранителни системи.The smoke detection device can be used in fire safety technology, in particular in the production of optical smoke detectors, which are one of the main elements of fire alarms, fire extinguishers and security systems.

Claims

A smoke detector device comprising a smoke chamber (1) with an LED (3), a photodiode (2) and a thermistor (4) mounted, which are attached to a printed circuit board (6) and connected to the microprocessor terminals (5), characterized in that the maximum transmission ratio of the optocouple (2 and 3) is in the blue light spectrum with a wavelength of 430 nm.

Attachment: 1 figure