CN103295357A - 自动灭火系统紫外火焰探测器 - Google Patents

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张义勇
李成
宋子刚
齐跃
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Abstract

一种自动灭火系统紫外火焰探测器，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：升压开关电源电路、重建电路、放电检测电路、测试电路、电源及接口电路；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

自动灭火系统紫外火焰探测器
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紫外火焰探测器，具有极高的误报警免疫力，可在严苛的工业环境和爆炸性气体环境中提供快速、可靠的的火灾监测。 
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，紫外火焰探测器就是其中一种，由于紫外线的能量非常弱，穿过大气层后太阳光光谱中280纳米以下的紫外线已被大气吸收，白炽灯光和电焊光等光源的光谱中也不含280纳米以下的紫外线成分，因此采用中心波长在185纳米的紫外光敏管设计的紫外火焰探测器抗各种光源干扰的能力较强，应用也较广泛。但由于这种紫外线火焰探测器抗特种光源和电磁辐射干扰的能力较差，在高可靠的自动灭火系统中仍无法满足使用要求，电路误报率较高，需要两只探测器才可确认报警，有待于进一步改进。 
发明内容
为了提高紫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紫外火焰探测器。 
本发明采用的技术方案为：一种自动灭火系统紫外火焰探测器，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：升压开关电源电路、重建电路、放电检测电路、测试电路、电源及接口电路；升压开关电源电路输出电源正极VCCH通过重建电路内继电器K1的一路常闭触点开关通过电阻R8与放电检测电路D的紫外光敏管UV1阳极连接，紫外光敏管UV1阴极通过并联具的滤波组件电阻R9和电容C4同公共端连接，紫外光敏管阴极通过电阻R10、R11分别同与非门U1A、U1D输入端连接，U1A输出端与计数器U2时钟输入端连接，计数器U2输出端连接有拨码开关S1，拨码开关S1输出端汇合与单稳态触发器U3A输入端连接，U1D输出端与单稳态触发器U3B输入端连接，U3B输出 
Figure DEST_PATH_67927DEST_PATH_IMAGE001
端、U3A输入端分别通过二极管D8、D7同U2清零端连接，U2清零端通过电阻R13接公共端；S1输出端和U3B的输出
Figure DEST_PATH_440396DEST_PATH_IMAGE001
端分别与控制计数器U2的清零功能端连接；电源及接口电路设有NPN三极管VT3和PNP三极管VT4，VT3基极通过电阻R16与U3A输出Q端连接，VT3发射极接公共端，VT3集电极与VT4基极连接，VT4发射极接电源正极VCC，VCC通过电阻R20与电源接口连接，VT4集电极通过电阻R21与报警信号接口连接；重建电路内继电器K1的驱动线圈一端接公共端，另一端接报警确认接口；测试电路设有紫外发光管，紫外发光管阳极接VCCH，阴极通过三极管VT1接公共端，VT1基极接探测器测试接口。
所述升压开关电源电路设有升压变压器，升压变压器次级连接整流桥，整流桥两输出端分别与公共端和VCCH连接，升压变压器次级一端连接电源正极VCC，另一端通过开关三极管VT2与公共端连接，VT2基极连接有振荡电路。
所述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，密封壳体一端设有水晶玻璃窗口，紫外光敏管朝向水晶玻璃窗口，密封壳体上固定有电气连接头，电气连接头与电源及接口电路连接，对应电气连接头设有与其匹配的电气连接座，与电气连接座连接设有探测器底座，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为本发明探测器密封壳体的结构示意图；
图4为本发明探测器密封壳体上视结构示意图；
图5为本发明探测器底座的结构示意图；
图6为本发明探测器底座与探测器密封壳体连接结构示意图；
图中其他标号名称：1电路板；2密封壳体；3水晶玻璃窗口；4电气连接头；5电气连接座；6接线端子；7出线管；8密封接头；9紫外发光管；10紫外光敏管；
具体实施方式
本发明实施例如图1至6所示，该自动灭火系统紫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：升压开关电源电路、重建电路、放电检测电路、测试电路、电源及接口电路；升压开关电源电路设有升压变压器，升压变压器次级连接整流桥，整流桥两输出端分别与公共端和VCCH连接，升压变压器次级一端连接电源正极VCC，另一端通过开关三极管VT2与公共端连接，VT2基极连接有振荡电路，振荡电路由C2、C3、R6、R7、U1B、U1C构成产生周期性的振荡信号，不断地控制三极管VT2在饱和和截止状态之间切换，在整流桥D5整流输出端侧的公共端和VCCH端经C1滤波生成直流350V左右的高电压，供紫外光敏管和紫外发光管使用；升压开关电源电路输出电源正极VCCH通过重建电路内继电器K1的一路常闭触点开关通过电阻R8与放电检测电路D的紫外光敏管UV1阳极连接，紫外光敏管UV1阴极通过并联具的滤波组件电阻R9和电容C4同公共端连接，紫外光敏管阴极通过电阻R10、R11分别同与非门U1A、U1D输入端连接，U1A输出端与计数器U2时钟输入端连接，计数器U2输出端连接有拨码开关S1，拨码开关S1输出端汇合与单稳态触发器U3A输入端连接，U1D输出端与单稳态触发器U3B输入端连接，U3B输出
Figure DEST_PATH_233908DEST_PATH_IMAGE001
端、U3A输入端分别通过二极管D8、D7同U2清零端连接，U2清零端通过电阻R13接公共端；S1输出端和U3B的输出
Figure DEST_PATH_227272DEST_PATH_IMAGE001
端分别与控制计数器U2的清零功能端连接，控制清零；电源及接口电路设有NPN三极管VT3和PNP三极管VT4，VT3基极通过电阻R16与U3A输出Q端连接，VT3发射极接公共端，VT3集电极与VT4基极连接，VT4发射极接电源正极VCC，VCC通过电阻R20与电源接口连接，VT4集电极通过电阻R21与报警信号接口连接；重建电路内继电器K1的驱动线圈一端接公共端，另一端接报警确认接口；测试电路设有紫外发光管UV2，紫外发光管阳极接VCCH，阴极通过三极管VT1接公共端，VT1基极接探测器测试接口。
正常工作状态下，重建电路的继电器K1的触点保持常闭状态，当紫外光敏管UV1探测到火焰光或185纳米的紫外光时，会发生频率较高的放电，紫外光的强度越高，放电的频率就越快。当紫外光敏管未探测到火焰光或185纳米的紫外光时，紫外光敏管也会放电，但放电周期非常长。放电检测电路用于检测紫外光敏管的放电，当检测到短时间内多次放电时，集成电路U3A会输出高电平驱动电源及接口电路实现报警信号输出。如果放电检测电路检测到紫外光敏管偶尔发生一次放电或放电周期较长大于了U3B的延时等待时间，放电检测电路将忽略这些放电事件，集成电路U3B会在一次放电固定的等待时间后对计数器U2清零，从而不会触发到设置的拨码开关，集成电路U3A保持低电平输出不变。拨码开关S1用于设定放电检测电路的放电次数检测门限，放电次数检测门限一般设定为3。
当任一通道检测到有紫外线入射频率达到门限设定值时，放电检测电路将输出高电平，VT3和VT4导通，报警信号接口反转为高电平，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继电器K1的触点断开，紫外光敏管UV1失去电源，放电停止，放电检测电路在20ms内检测不到放电信号，集成电路U3A将重新输出低电平，VT3和VT4截止，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，0.6s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，VT1导通，每一通道的紫外发光管UV2都将点亮，使紫外光敏管UV1放电频率升高，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各自的五个模块通过电路板1联结放置在探测器密封壳体2内，密封壳体2一端设有水晶玻璃窗口3，紫外光敏管朝向水晶玻璃窗口3，紫外发光管9设在紫外光敏管10一侧不影响其探测视野位置，密封壳体2上固定有电气连接头4，电气连接头4与电源及接口电路连接，对应电气连接头4设有与其匹配的电气连接座5，与电气连接座5连接设有探测器底座，电气连接座5电气连接的接线端子6，探测器底座一侧设有电缆出线管7和密封接头8；探测器底座与密封壳体2间密封连接，电气连接头4与电气连接座5插接置于密封连接处内部，结构简单紧凑牢固安全性好。

Claims (4)

1. 一种自动灭火系统紫外火焰探测器，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：升压开关电源电路、重建电路、放电检测电路、测试电路、电源及接口电路；升压开关电源电路输出电源正极VCCH通过重建电路内继电器K1的一路常闭触点开关通过电阻R8与放电检测电路D的紫外光敏管UV1阳极连接，紫外光敏管UV1阴极通过并联具的滤波组件电阻R9和电容C4同公共端连接，紫外光敏管阴极通过电阻R10、R11分别同与非门U1A、U1D输入端连接，U1A输出端与计数器U2时钟输入端连接，计数器U2输出端连接有拨码开关S1，拨码开关S1输出端汇合与单稳态触发器U3A输入端连接，U1D输出端与单稳态触发器U3B输入端连接，U3B输出                                               
Figure 2013102069045100001DEST_PATH_IMAGE002
端、U3A输入端分别通过二极管D8、D7同U2清零端连接，U2清零端通过电阻R13接公共端；S1输出端和U3B的输出
Figure 592297DEST_PATH_IMAGE002
端分别与控制计数器U2的清零功能端连接；电源及接口电路设有NPN三极管VT3和PNP三极管VT4，VT3基极通过电阻R16与U3A输出Q端连接，VT3发射极接公共端，VT3集电极与VT4基极连接，VT4发射极接电源正极VCC，VCC通过电阻R20与电源接口连接，VT4集电极通过电阻R21与报警信号接口连接；重建电路内继电器K1的驱动线圈一端接公共端，另一端接报警确认接口；测试电路设有紫外发光管，紫外发光管阳极接VCCH，阴极通过三极管VT1接公共端，VT1基极接探测器测试接口。
2. 根据权利要求1所述的自动灭火系统紫外火焰探测器，其特征在于所述升压开关电源电路设有升压变压器T1，升压变压器次级连接整流桥D5，整流桥两个输出端分别与公共端和VCCH连接，升压变压器次级一端连接电源正极VCC，另一端通过开关三极管VT2与公共端连接，VT2基极连接有振荡电路。
3. 根据权利要求1或2所述的自动灭火系统紫外火焰探测器，其特征在于所述两个探测通道各自的五个模块通过电路板（1）联结放置在探测器密封壳体（2）内，密封壳体（2）一端设有水晶玻璃窗口（3），紫外光敏管朝向水晶玻璃窗口（3），密封壳体（2）上固定有电气连接头（4），电气连接头（4）与电源及接口电路连接，对应电气连接头（4）设有与其匹配的电气连接座（5），与电气连接座（5）连接设有探测器底座，电气连接座（5）电气连接的接线端子（6），探测器底座一侧设有电缆出线管（7）和密封接头（8）。
4. 根据权利要求3所述的自动灭火系统紫外火焰探测器，其特征在于所述探测器底座与密封壳体（2）间密封连接，电气连接头（4）与电气连接座（5）插接置于密封连接处内部。
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