CN103280058A

CN103280058A - 自动灭火系统红外火焰探测器

Info

Publication number: CN103280058A
Application number: CN2013102067919A
Authority: CN
Inventors: 张义勇; 杨滨; 金海峰; 黄清海
Original assignee: 703th Research Institute of CSIC
Current assignee: 703th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-09-04

Abstract

一种自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于包括两个相同的探测通道，各通道均包括以下五个模块：放大电路、比较电路、电源及接口电路、重建电路和测试电路；本发明不含微控制器和数字集成电路，对供电电源的要求低，每通道均具有全面自检功能，可区分自身电路故障和火灾报警信号，为自动灭火控制器提供准确的报警信息，具有的火灾确认机制可以保证产品趋于零误报警，只需一个火灾探测器即可确认火灾事件的发生，有效性和可靠性高，反应速度，结构简单牢固安全，适于推广应用。

Description

自动灭火系统红外火焰探测器

技术领域

本发明涉及一种消防探测器，特别是涉及一种自动灭火系统红外火焰探测器。

背景技术

火焰探测器是自动灭火系统的重要组成部分，应用到储存燃油、燃气、化学品、弹药等易燃品场所，经过几十年的发展，目前火焰探测器已发展了出了多种类型，随着各种复合的探测器大量涌现，单纯的红外火焰探测器抗各种光源及电磁辐射干扰的能力较差，电路误报率较高，需要两只红外探测器才可确认报警，受此限制一直影响其大范围的推广应用，但红外火焰探测器仍应用在一些特殊场所，如用于无光或限制携带光源进入的场所有着不可替代的作用，由于应用范围较窄，其在自身电路的可靠性和抗电磁干扰能力方面也没有得到很好的发展，也进一步限制了其在高可靠性要求场所的应用，有待于进一步改进。

发明内容

为了提高红外火焰探测器的可靠性和抗电磁干扰能力，减少误报率，用一只探测器确定报警，本发明提供了一种自动灭火系统红外火焰探测器。

本发明采用的技术方案为：一种自动灭火系统红外火焰探测器设有两个相同的探测通道，各通道均包括以下五个模块：放大电路、比较电路、电源及接口电路、重建电路和测试电路；放大电路设有红外光敏三极管VT1和运算放大器U1，VT1的集电极和发射极分别与U1的同相端和反相端连接；比较电路设有运算放大器U2，U2同相端通过电阻R7与U1输出端连接，U2反相端通过串联的电阻R8和校准电位器R4同电源正极VCC1连接；电源及接口电路设有NPN型三极管VT2和PNP型三极管VT3，VT2基极通过电阻R9与U2输出端连接，VT2发射极接电源公共端，集电极通过电阻R11连接VT3的基极，VT3的发射极接电源正极VCC1，VT3的集电极通过电阻R14连接报警信号接口，电源正极VCC1通过电阻R13与电源接口连接，电源正极VCC1与电源公共端间连接有半压支路，半压支路由串联的两个相同的稳压管D3和D4组成，D3和D4连接点为半压取样点VCC2点，其电压值为VCC1的一半，VCC2点通过电阻R2与U1同相端连接；重建电路设有NPN三极管VT4，VT4发射极与U1反相端连接，VT4集电极与电源正极VCC1连接，VT4基极通过电阻R15连接报警确认接口；测试电路设有红外发光管D1，D1负极连接公共端，正极通过电阻R1连接探测器测试接口。

所述VT2的发射极通过稳压管D5接电源公共端，VT2基极通过电阻R10与公共端连接，VT3基极通过电阻R12与电源正极VCC1连接，VT3发射极和集电极间连接有保护二极管D2，D2负极与VT3发射极连接，D2正极与VT3集电极连接；VT4基极通过R15串联电阻R17后与报警确认接口连接，R15与R17的连接点同VCC2点间连接有并联的二极管D7和电阻R16，D7正极与VCC2点连接，R15与R17的连接点同VT4集电极间连接有串联的二极管D6和电容C1，二极管D6负极同R15与R17的连接点相连；电阻R8和电位器R4的连接点通过电阻R5与VCC2点连接；U1反相端与输出端间连接有电阻R3；U2同相端与输出端间连接有电阻R6。

所述两个探测通道各自的红外光敏三极管VT1和红外发光管D1置于一探头内；探头设有一壳体，壳体外端头通过密封圈连接有菲涅尔透镜，壳体内部菲涅尔透镜下设有红外滤波片，红外滤波片下面设有安装座，红外光敏三极管和红外发光管固定在安装座上。

所述探头固定在密封壳体上，两个探测通道各自的五个模块通过电路板联结放置在探测器密封壳体内，电源及接口电路与固定在密封壳体上的电气连接头连接，对应电气连接头设有与其匹配的电气连接座，电气连接座固定在探测器底座上。

所述探测器底座内设有与电气连接座电气连接的接线端子，探测器底座一侧设有电缆出线管和密封接头。

所述探测器底座与密封壳体间密封连接，电气连接头与电气连接座插接置于密封连接处内部。

本发明为本质安全防爆型，一个探测器设置相同的双通道探测电路，不含微控制器和数字集成电路，对供电电源的要求低，每通道均具有全面自检功能，可区分自身电路故障和火灾报警信号，为自动灭火控制器提供准确的报警信息，具有的火灾确认机制可以保证产品趋于零误报警，只需一个火灾探测器即可确认火灾事件的发生，有效性和可靠性高，反应速度，结构简单牢固安全，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明电气原理框图；

图2为本发明一个通道的电路原理示意图；

图3为本发明探头结构示意图；

图4为本发明安装座上视结构示意图；

图5为本发明安装座剖视图；

图6为本发明探测器密封壳体的结构示意图；

图7为本发明探测器底座的结构示意图；

图8为本发明探测器底座与探测器密封壳体连接结构示意图；

图1中D为红外发光管；VT为红外光敏三极管；

图中其他标号名称：1壳体；2菲涅尔透镜；3红外滤波片；4安装座；5红外光敏三极管；6红外发光管；7电路板；8密封壳体；9电气连接头；10电气连接座；11接线端子；12出线管；13密封接头。

具体实施方式

本发明实施例如图1至8所示，该自动灭火系统红外火焰探测器设有两个相同的探测通道，各通道均包括以下五个模块：放大电路、比较电路、电源及接口电路、重建电路和测试电路；放大电路设有红外光敏三极管VT1和运算放大器U1，VT1的集电极和发射极分别与U1的同相端和反相端连接，U1反相端与输出端间连接有电阻R3；比较电路设有运算放大器U2，U2同相端通过电阻R7与U1输出端连接，U2反相端通过串联的电阻R8和电位器R4同电源正极VCC1连接，U2同相端与输出端间连接有电阻R6；电源及接口电路设有NPN型三极管VT2和PNP型三极管VT3，VT2基极通过电阻R9与U2输出端连接，VT2基极通过电阻R10与公共端连接，VT2发射极通过稳压管D5接电源公共端，将三极管VT2射级的电压钳位在比较高的电位上，避免由于VT2的基极电压的不稳定造成的误动作，集电极通过电阻R11连接VT3的基极，VT3基极通过电阻R12接电源正极VCC1，VT3的发射极接电源正极VCC1，VT3发射极和集电极间连接有用于元器件保护作用的二极管D2，D2负极与VT3发射极连接，D2正极与VT3集电极连接；VT3的集电极通过电阻R14连接报警信号接口，电源正极VCC1通过电阻R13与电源接口连接，电源正极VCC1与电源公共端间连接有半压支路，半压支路由串联的两个相同的稳压管D3和D4组成，D3和D4连接点为半压取样点VCC2点，其电压值为VCC1的一半，VCC2点通过电阻R2与U1同相端连接，VCC2点通过电阻R5同电阻R8和电位器R4连接点连接；重建电路设有NPN三极管VT4，VT4发射极与U1反相端连接，VT4集电极与电源正极VCC1连接，VT4基极通过电阻R15串联电阻R17后与连接报警确认接口连接，R15与R17的连接点同VCC2点间连接有并联的二极管D7和电阻R16，D7正极与VCC2点连接，R15与R17的连接点同VT4集电极间连接有串联的二极管D6和电容C1，在上电瞬间为开关三极管VT4基极提供一个高电平，二极管D6负极同R15与R17的连接点相连；测试电路设有红外发光管D1，D1负极连接公共端，正极通过电阻R1连接探测器测试接口。本发明电路通过报警信号接口、探测器测试接口、报警确认接口、电源接口和公共端接口与自动灭火控制器连接。

电源及接口电路中的稳压管D3和D4型号相同，VCC2的电压值刚好是VCC1的一半，正常工作状态下重建电路不工作，三极管VT4处于截止状态，在没有红外光入射的情况下，放大电路中的红外光敏三极管VT1截止，其漏电流很小，运算放大器U1相当于电压跟随器其输出近似等于VCC2；运算放大器U2与周围的电阻构成比较器，电位器R4用于设定报警门限，调节电位器R4在运算放大器U2反相端获得大于VCC2的电压，此时U2反相端电压大于同相端电压输出低电平，R14连接的报警信号接口输出为低电平，探测器无报警信号输出。

当某通道有火焰光入射时，该通道放大电路中的红外光敏三极管VT1将有电流过，信号经U1放大，U1的输出电压升高，当U1输出电压高于U2反相端的电压时，U2输出高电平，电源及接口电路中的三极管VT2和VT3导通，报警信号接口输出为高电平，该通道向自动灭火控制器发出报警信号；自动灭火控制器接收到报警信号，在0.1S内向本发明电路发送高电平报警确认信号，该报警确认信号使重建电路的三极管VT4导通，U1反相端的电位被抬高，U1输出端输出低电平，U1输出电压低于U2反相端的电压，U2输出转为低电平，正常该通道报警信号应转为低电平，报警信号消失，如果报警信号仍持续发出，即视为提示设备故障而非火警，认定该通道存在故障，0.1S后自动灭火控制器撤销报警确认信号，0.6秒后将自动切断该探测器的电源；如果报警确认信号发出后0.1S内报警信号消失，自动灭火控制器将撤销报警确认信号，如果报警确认信号撤消后报警信号未恢复，设备重新进入正常的监控状态，如果报警确认信号撤消后报警信号恢复，自动灭火控制器提示注意报警并等待另一通道发送报警信号，等待过程中当报警信号消失时将自动撤销注意报警提示，设备重新进入正常的监控状态，当接到另一通道报警信号时自动灭火控制器自动启动消防设备。

工作时自动灭火控制器可随时通过探测器测试接口向两通道发出测试信号，当本发明接收到自动灭火控制器发送的探测器检测信号时，每一通道的红外发光管D1都将点亮，使红外光敏三极管VT1有电流流过，模拟产生一个明火火灾事件，测试过程中自动灭火控制器未收到报警信号，或收到报警信号发出报警确认信号后报警信号无法消除，则可证明本发明存在故障。

本发明在Exib IICT5防爆等级下使用的工作环境温度为-10℃~85℃，在Exib IICT6防爆等级下使用的工作环境温度为-10℃~70℃。

本发明通过一个探测器设置相同的双通道探测电路，不含微控制器和数字集成电路，对供电电源的要求低，每通道均具有全面自检功能，可区分自身电路故障和火灾报警信号，为自动灭火控制器提供准确的报警信息，具有的火灾确认机制可以保证产品趋于零误报警，只需一个火灾探测器即可确认火灾事件的发生，有效性和可靠性高，反应速度，结构简单适于推广应用。

本发明中五个模块各司其职，实施时其内部电路还可以通过其他现有连接方式实现其功能，或利用其他现有电路实现其功能，构成整体框架，达到本发明目的。

本发明两个探测通道设有一个探头，该探头设有一壳体1，壳体1外端头通过密封圈连接有菲涅尔透镜2，探测角度为130°，壳体1内部菲涅尔透镜2下设有红外滤波片3，用于滤除可见光的干扰，红外滤波片3下面设有安装座4，红外光敏三极管5和红外发光管6固定在安装座4上，红外发光管6位置低于红外光敏三极管5不遮挡其探测视野；探头固定在密封壳体8上，两个探测通道各自的五个模块通过电路板7联结放置在探测器密封壳体8内，电源及接口电路与固定在密封壳体8上的电气连接头9连接，对应电气连接头9设有与其匹配的电气连接座10，电气连接座10固定在探测器底座上；探测器底座内设有与电气连接座10电气连接的接线端子11，探测器底座一侧设有电缆出线管12和密封接头13。探测器底座与密封壳体8间密封连接，可用卡扣或螺栓连接，电气连接头9与电气连接座10插接置于密封连接处内部，结构简单紧凑牢固安全性好。

Claims

1.一种自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于包括两个相同的探测通道，各通道均包括以下五个模块：放大电路、比较电路、电源及接口电路、重建电路和测试电路；放大电路设有红外光敏三极管VT1和运算放大器U1，VT1的集电极和发射极分别与U1的同相端和反相端连接；比较电路设有运算放大器U2，U2同相端通过电阻R7与U1输出端连接，U2反相端通过串联的电阻R8和校准电位器R4同电源正极VCC1连接；电源及接口电路设有NPN型三极管VT2和PNP型三极管VT3，VT2基极通过电阻R9与U2输出端连接，VT2发射极接电源公共端，集电极通过电阻R11连接VT3的基极，VT3的发射极接电源正极VCC1，VT3的集电极通过电阻R14连接报警信号接口，电源正极VCC1通过电阻R13与电源接口连接，电源正极VCC1与电源公共端间连接有半压支路，半压支路由串联的两个相同的稳压管D3和D4组成，D3和D4连接点为半压取样点VCC2点,其电压值为VCC1的一半，VCC2点通过电阻R2与U1同相端连接，并与VT1相连；重建电路设有NPN三极管VT4，VT4发射极与U1反相端连接，VT4集电极与电源正极VCC1连接，VT4基极通过电阻R15连接报警确认接口；测试电路设有红外发光管D1，D1负极连接公共端，正极通过电阻R1连接探测器测试接口。

2. 根据权利要求1所述的自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于所述VT2的发射极通过稳压管D5接电源公共端，VT2基极通过电阻R10与公共端连接，VT3基极通过电阻R12与电源正极VCC1连接，VT3发射极和集电极间连接有保护二极管D2，D2负极与VT3发射极连接，D2正极与VT3集电极连接；VT4基极通过R15串联电阻R17后与报警确认接口连接，R15与R17的连接点同VCC2点间连接有并联的二极管D7和电阻R16，D7正极与VCC2点连接，R15与R17的连接点同VT4集电极间连接有串联的二极管D6和电容C1，二极管D6负极同R15与R17的连接点相连；电阻R8和电位器R4连接点通过电阻R5与VCC2点连接；U1反相端与输出端连接有电阻R3；U2同相端与输出端连接有电阻R6。

3. 根据权利要求1所述的自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于所述两个探测通道各自的红外光敏三极管VT1和红外发光管D1置于一探头内；探头设有一壳体（1），壳体（1）外端头通过密封圈连接有菲涅尔透镜（2），壳体（1）内部菲涅尔透镜（2）下设有红外滤波片（3），红外滤波片（3）下面设有安装座（4），红外光敏三极管（5）和红外发光管（6）固定在安装座（4）上。

4. 根据权利要求3所述的自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于所述探头固定在密封壳体（8）上，两个探测通道各自的五个模块通过电路板（7）联结放置在探测器密封壳体（8）内，电源及接口电路与固定在密封壳体（8）上的电气连接头（9）连接，对应电气连接头（9）设有与其匹配的电气连接座（10），电气连接座（10）固定在探测器底座上。

5. 根据权利要求4所述的自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于所述探测器底座内设有与电气连接座（10）电气连接的接线端子（11），探测器底座一侧设有电缆出线管（12）和密封接头（13）。

6. 根据权利要求4或5所述的自动灭火系统红外火焰探测器，其特征在于所述探测器底座与密封壳体（8）间密封连接，电气连接头（9）与电气连接座（10）插接置于密封连接处内部。