CN109675237A - 用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置 - Google Patents
用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置 Download PDFInfo
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Abstract
为解决现有技术的不足,本专利提供了用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置,包括开关电源U1,DC‑DC电源芯片U2,四象限探测器U3,主控芯片U4,步进电机驱动器U5U6,步进电机M2M3,固态继电器U7U8,皮带电机M1,喷沙泵PUMP,光耦U9‑U14。开关电源U1连接DC‑DC电源芯片U2,DC‑DC电源芯片U2连接四象限探测器U3和主控芯片U4,四象限探测器U3连接主控芯片U4,主控芯片U4连接光耦U9‑U14和固态继电器U7U8,光耦U9‑U14连接步进电机驱动器U5U6,步进电机驱动器U5U6分别连接步进电机M2M3,固态继电器U7连接皮带电机M1,固态继电器U8连接喷沙泵PUMP。本装置特点：四象限探测器内部高密度集成信号电路,节约了成本,提高了可靠性,云台采用步进电机驱动,喷射精度较常规技术高,特别适合B或E类火灾,如特高压油浸式变压器。
Description
技术领域
本装置主要涉及自动灭火装置，具体涉及用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置。
背景技术
四象限探测器利用光刻技术将探测光敏面按笛卡尔坐标等分成形状相同、面积相等的四块，形成四个象限。当光线经过滤光片和鱼眼透镜形成光斑映射在四象限探测器光敏面上时，探测器各个象限将光信号转换成电信号，四路电信号经过滤波、放大、信号处理后，可得到光斑的质心位置，从而实现定位功能。
四象限探测器可用于设计高精度、自适应的快速智能定位系统，也可以应用于需要精密定位的激光准直、测角、自动跟踪等精密测量系统中。四象限光电探测器最早应用于军事领域的定位跟踪，比如1991 年美国空军首次使用了代号为“铜斑蛇”的导弹，该导弹使用的是激光半主动制导模式。炮弹的组成就是由制导炮弹、激光指示器、通信指挥和控制器材组成，其中的激光指示器就是采用的四象限探测器作为激光探测接收器。铜斑蛇的命中精度能够达到 0.4 m，这对于制导炮弹来说已经达到了很高的精准度，在战争中能够实施精准打击，摧毁敌方的主要力量，在战争中掌握主动权。又如，以色列的 MBT公司研制的“拉哈特”炮射导弹，其配备在坦克上可以增强坦克的威力。“拉哈特”采用了半自动激光制导模式，其导弹头重要的光接收模块为四象限光电探测器。
消防领域中，主要采用紫外或红外四象限探测器对火源进行跟踪。近几年，美国、德国、法国、日本等发达国家的一些公司成功研发了智能型消防水炮系统，例如日本报知机HOCHIKI株式会社、日本能美防灾株式会社、法国巴黎博克POK专业消防装备有限公司。目前，国内也有多家消防设备公司自主研制了针对室内大空间建筑的消防产品，它们可以与报警系统联动，均能实现自动探测和自动定位。
消防沙是一种比较廉价的应对油、燃料、化学火灾的消防用具，对于油库柴油、润滑油、食堂厨房、经常动火的修造车间等而言，消防沙箱是必备的消防器材。在应急救火时，工作人员先搬开消防沙箱的顶部盖板，打开箱体上部，使得干沙靠重力自行流出，之后，工作人员再用铁锹把沙子由消防沙箱运送到火灾处，并将沙子覆盖在油或易燃液体上，以通过窒息作用灭火，从而消除火灾。目前的大部分消防沙箱取沙时需要人工取沙，不能对距离稍远的着火点进行灭火，浪费了宝贵的灭火时间。
国内论文方面：
唐彦琴.《基于四象限探测器的激光定位系统研究》.南京理工大学.2016。
孙晓林.《基于四象限探测器的高精度定位算法研究》.大连海事大学.2012。
郭国辉.《黑硅PIN四象限探测器研究》.电子科技大学.2017。
黄诗丰.《基于四象限探测器的光纤定位技术研究》.南京理工大学.2013。
吴佳彬.《基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测技术研究》.中国科学院大学.2016。
谷野.《基于四象限探测器的跟踪与通信复用技术研究》.长春理工大学.2016。
杨兆龙.《基于四象限探测器的光斑位置检测数据采集与处理系统的设计及实现》.中国科学院大学.2015。
李睿智.《硅APD四象限探测器近红外增强技术研究》.电子科技大学.2018。
王磊; 张海军.《不同自动消防炮的定位方法对比及实际应用探讨》.《消防技术与产品信息》.2017，（第8期）。
国内专利方面：
中国科学院沈阳自动化研究所的魏永旺;史泽林;罗海波;常铮;于洋申请了中国实用新型专利《十二象限激光探测器》，专利申请号201721805289.X，授权公告号CN207833013U。
西安雷华测控技术有限公司的张涛;张景良申请了中国发明专利《一种四象限探测器》，专利申请号201810419203.2，申请公布号CN108662979A。
南京理工大学的陈文建;张峻乾;李武森;朱炳斐申请了中国发明专利《一种基于四象限探测器获取高斯光束高精度定位的方法》，专利申请号201611218235.3，申请公布号CN108240791A。
安凯;安培亮;安宏亮申请了中国发明专利《阵列式四象限探测器及其测角方法》，专利申请号201711499883.5，申请公布号CN108180886A。
中国科学院沈阳自动化研究所的 高思远;刘慧;张宏巍;储海荣申请了中国发明专利《一种激光半主动导引头自动增益控制电路及控制方法》，专利申请号201711372566.7，授权公告号CN108173523A。
西安深瞳智控技术有限公司的孔佑超申请了中国实用新型专利《一种提高激光四象限信号探测灵敏度的高速信号处理模块》，专利申请号201721429292.6，授权公告号CN207396723U。
上海机电工程研究所的田义;庞旭东;罗景文;张业鑫;李凡;李奇;李艳红;赵海生;杨扬;柴娟芳;张励申请了中国发明专利《激光半主动关联成像跟踪探测系统及方法》，专利申请号201711195603.1，申请公布号CN108037512A。
湖北航天飞行器研究所的刘龙;李国兰;高海军;李执山;周凯申请了中国发明专利《一种激光导引头能量控制系统及方法》，专利申请号201711143994.2，申请公布号CN108020121A。
北京遥感设备研究所的许敏达;王鹏飞申请了中国发明专利《一种用于四象限探测的大视场远心光学系统》，专利申请号201711015845.8，申请公布号CN107703612A。
福建福光股份有限公司的屈立辉;丘国雄;尹邦雄;黄友镜;徐玉洁申请了中国发明专利《一种基于四象限探测器的激光导引镜头》，专利申请号201710765618.0，申请公布号CN107643022A。
南京理工大学的钱惟贤;高青松;蔡贵霞;陈钱;顾国华;顾芷西;杨锦清;李之秀申请了中国发明专利《基于四象限探测器的激光定位方法》，专利申请号201710690288.3，申请公布号CN107515406A。
南京理工大学的张峻乾;陈文建;李武森;朱炳斐申请了中国发明专利《基于四象限探测器的全方位激光告警系统》，专利申请号201710658914.0，申请公布号CN107504863A。
河海大学的邹华;王淋正;张美玲;孟小枫;刘金升申请了中国发明专利《基于中心开孔型四象限探测器的实时光纤定位装置及定位方法》，专利申请号201710362698.5，申请公布号CN107271142A。
福州大学的徐启峰;黄奕钒;项宇锴;许志坤申请了中国发明专利《基于四象限探测器实现的线性光学电流传感器及检测方法》，专利申请号201710062866.9，申请公布号CN106872754A。
西安理工大学的柯熙政;王姣申请了中国发明专利《一种基于四象限探测器的光斑对准方法》，专利申请号201611244466.1，申请公布号CN106767543A。
上海无线电设备研究所的张明祎;张大庆申请了中国发明专利《一种四象限探测光电系统的测试装置与装调及测试方法》，专利申请号201611109942.9，申请公布号CN106596079A。
重庆鹰谷光电股份有限公司的苏杰;薛卫东;卜晖申请了中国实用新型专利《扁平结构的多象限探测器组件》，专利申请号201620894984.7，授权公告号CN206022398U。
安凯;王晓英;安培亮;安宏亮申请了中国发明专利《基于方形光斑的四象限探测器及其测角方法》，专利申请号201610148291.8，申请公布号CN105823439A。
厦门大学的王家园申请了中国发明专利《一种基于表面等离激元的四象限探测器》，专利申请号201610083535.9，申请公布号CN105698677A。
电子科技大学的李伟;盛浩;钟豪;卢满辉;郭国辉;蒋亚东申请了中国发明专利《一种基于MEMS微结构硅的Si-PIN四象限光电探测器及其制备方法》，专利申请号201510504418.0，申请公布号CN105115599A。
天津梦祥原科技有限公司的罗会义;郭建军;姜春秀;刘长蕊申请了中国实用新型专利《一种四象限探测器及光电定向实验仪》，专利申请号201520430834.6，授权公告号CN204808698U。
华中科技大学的徐勇跃;杨晨光;左都罗;朱海红;王新兵;卢宏;陆培祥申请了中国发明专利《基于四象限探测器的脉冲气体激光器腔内流场测量装置》，专利申请号201210423106.3，申请公布号CN102980739A。
中国科学院光电技术研究所的饶长辉;马晓燠;郑轶;樊志华申请了中国发明专利《一种基于双四象限探测器的光学精密跟踪探测器》，专利申请号200910093364.8，申请公布号CN101672641A。
中国人民解放军61489部队的高永红;王巍;高天宇;刘元;郭鹏;赵鸿飞;刘锋申请了中国实用新型专利《一种用于自动跟踪射流灭火设备的控制系统》，专利申请号201820319950.4，授权公告号CN208081699U。
东莞市永强汽车制造有限公司的冯小福申请了中国发明专利《一种机场消防车的消防炮自动跟踪精准灭火系统》，专利申请号201810549869.X，申请公布号CN108525176A。
萃联(中国)消防设备制造有限公司的王勇; 肖攀; 尹帅; 杨柯; 关益民申请了中国实用新型专利《一种火灾探测定位装置》，专利申请号201720764112.3，授权公告号CN206896650U。
合肥科大立安安全技术股份有限公司的张克年; 柯章驹; 郑大为申请了中国实用新型专利《一种自动跟踪定位射流灭火装置》，专利申请号201720773785.5，授权公告号CN206852974U。
南京航空航天大学的邬琳琳; 赵敏; 姚敏申请了中国发明专利《一种自动跟踪定位射流灭火方法》，专利申请号201510557820.5，申请公布号CN105080023A。
合肥科大立安安全技术股份有限公司的邓甜甜; 任士俊; 郑大为; 刘健; 张克年申请了中国发明专利《基于自动跟踪定位射流灭火装置的多火源识别方法》，专利申请号201510390153.6，申请公布号CN104971458A。
东华大学的郭安;官洪运;薛节;郭中权;王芳;杨亚捷;胡志伟;王钢;王瑞申请了中国实用新型专利《基于DSP双目红外摄像头的火源自动跟踪系统》，专利申请号201420128630.2，授权公告号CN203773678U。
合肥科大立安安全技术股份有限公司的刘炳海;程阳;任士俊;吴宗胜;方斌;候成诚申请了中国实用新型专利《一种基于自动跟踪定位射流灭火装置的红外探测组件》，专利申请号201320858997.5，授权公告号CN203710591U。
北京八方瑞达科技股份有限公司的何立荣; 李见福; 闫书峰; 行志刚申请了中国发明专利《自动跟踪定位射流灭火装置及方法》，专利申请号201210575961.6，申请公布号CN103055458A。
东莞市天合机电开发有限公司的林庆芳申请了中国发明专利《一种自动倾倒的消防沙箱》，专利申请号201810388995.1，申请公布号CN108744364A。
国网河南省电力公司新乡供电公司的张水喜;孙志强;拜克明;汪建魁;冯志刚;拜林申请了中国实用新型专利《变电站专用消防沙箱》，专利申请号201721219145.6，授权公告号CN207970364U。
江西荣和特种消防设备制造有限公司的涂燕铭申请了中国实用新型专利《一种紧急自动出沙的消防沙箱》，专利申请号2017357466.2，授权公告号CN207575605U。
中联正安消防工程有限公司的余林林申请了中国实用新型专利《一种快速出沙的消防沙箱》，专利申请号201721199287.0，授权公告号CN207429560U。
国网安徽省电力有限公司电力科学研究院;国家电网公司;安徽新力电业科技咨询有限责任公司;安徽科讯电力技术有限公司的范明豪;钟世强;郭祥军;刘英卫;田宇;黄德保;张佳庆;秦少瑞申请了中国发明专利《一种变电站用喷沙消防装置》，专利申请号201810064004.4，申请公布号CN108057196A。
江西荣和特种消防设备制造有限公司的涂燕铭申请了中国发明专利《自动出沙消防沙箱》，专利申请号201710986517.6，申请公布号CN107773888A。
嘉善津隈精密机械有限公司的沈国平申请了中国实用新型专利《一种能快速喷沙灭火的消防沙箱》，专利申请号201621410424.6，授权公告号CN206444041U。
山西大同大学的姚有利申请了中国实用新型专利《一种远距离喷沙消防沙池》，专利申请号201620412038.4，授权公告号CN205699050U。
德国专利方面：
Vistec Semiconductor Systems GmbH, 35781 Weilburg, DE的Heiden, Michael,Welfersheim, DE申请了德国专利《Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung desFokus eines optischen Systems auf einem Substrat》（专利号DE000010204367A1）。
SIEMENS AG的PAUL BERNT DR申请了德国专利《ANORDNUNG ZUR ERFASSUNG DERORTSVERAENDERUNG EINER STRAHLUNGSQUELLE》（专利号DE000002335261A1）。
HUA ZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, CN的LU HONG, CN ; LUPEIXIANG, CN ; WANG XINBIN, CN ; XU YONGYUE, CN ; YANG CHENGUANG, CN ; ZUODULUO, CN申请了德国专利《APPARATUS BASED ON FOUR-QUADRANT DETECTOR AND FORMEASURING FLOW FIELD IN CAVITY OF PULSED GAS LASER》（专利号WO002014067184A1）。
NORTH AMERICAN AVIATION INC的ELMS JAMES C ; SHELLEY RULON G申请了德国专利《STABLE OPTICAL TRACKING FIRE CONTROL SYSTEM》（专利号CA000000693058A）。
SPERRY RAND CORP的HAMMOND EDMUND B JR ; HOLSCHUH CARL G ; WHITEWALTER T申请了德国专利《STABILIZED TRACKING AND GUN FIRE CONTROL SYSTEM》（专利号CA000000543696A）。
LAI XINGXING ; YE HAOBEN ; ZHENG ZHANFEI申请了德国专利《Wind power andsand power combined fire extinguishing device for fire protection》（专利号CN000106730527A）。
LIU YANGQING申请了德国专利《Sand tossing fire extinguishing device forfire protection》（专利号CN000106621142A）。
日本专利方面：
株式会社ミツトヨ申请了日本专利《4象限型光検出器を使用するエミッタ材料構成体を用いる測定装置のための光学的構成体》（专利号JP,2019-002931,A）。
シーコア ソリューションズ申请了日本专利《4象限リニアライザ》（专利号JP,2014-075817,A）。
横河電機株式会社的岛尾雅夫申请了日本专利《4象限D/A変換器及びこれを用いた任意波形発生器》（专利号JP,2001-285386,A）。
三菱電機株式会社的竹内奉信申请了日本专利《4象限掛算回路》（专利号JP,2000-057242,A）。
日本電気株式会社的木村克志申请了日本专利《MOS4象限マルチプライヤ》（专利号JP,08-161413,A(1996)）。
株式会社東芝的小川丰申请了日本专利《4象限運転負荷装置の制御装置》（专利号JP,06-032546,A(1994)）。
三菱電機株式会社申请了日本专利《四象限検出装置》（专利号JP,58-170662,U1(1983)）。
東京芝浦電気株式会社的松村佐申请了日本专利《4象限座標値演算装置》（专利号JP,54-050237,A(1979)）。
ハンズ レーザー テクノロジー インダストリー グループ カンパニー リミテッド申请了日本专利《遠赤外結像レンズセット、対物レンズ、及び火源検出器》（专利号JP,2017-526953,A）。
能美防災株式会社申请了日本专利《火源探査システム》（专利号JP,2011-095801,A）。
能美防災株式会社的秋本和辛申请了日本专利《火源注入式消火装置》（专利号JP,2007-268006,A）。
ホーチキ株式会社申请了日本专利《火源位置検出装置、方法及びプログラム》（专利号JP,2006-227783,A）。
能美防災株式会社申请了日本专利《火源探査システム》（专利号JP,2004-145642,A）。
大成建設株式会社的松田祐晴；炭田光郎申请了日本专利《自動倉庫における火源侵入防止システム》（专利号JP,2000-118611,A）。
能美防災株式会社申请了日本专利《火源位置検出装置》（专利号JP,11-287869,A(1999)）。
能美防災株式会社申请了日本专利《火災検出方法及び火源センサ》（专利号JP,11-283145,A(1999)）。
能美防災株式会社申请了日本专利《火源位置検出方法及びその装置》（专利号JP,11-283144,A(1999)）。
能美防災株式会社申请了日本专利《火源位置検出方法及びその装置》（专利号JP,11-219484,A(1999)）。
株式会社竹中工務店的吉田克之；大桥义彦；小野冢一宝；迁利秀；宫崎迁介；申请了日本专利《火源位置検出装置》（专利号JP,62-157580,A(1987)）。
古河電気工業株式会社的伊东胜二；古沢九具；芳野俊彦申请了日本专利《光ファイバによる火源点検出方法》（专利号JP,59-081789,A(1984)）。
柏本重一申请了日本专利《軽油を着火源とするエタノ－ルデイ－ゼル機関》（专利号JP,56-034921,A(1981)）。
美国专利方面：
MBDA Deutschland GmbH (Schrobenhausen, DE)的Protz; Rudolf (Hoehenkirchen-Siegertsbrunn, DE)申请了美国专利《Measuring apparatus for measuring thetrajectory of a target object》（专利号9,910,146）。
Industrial Technology Research Institute (Hsinchu, TW)的Lee; Yuan-Chin (Hsinchu, TW), Tsai; Rung-Ywan (Taoyuan County, TW), Chang; Chi-Shen(Zhubei, TW), Huang; Tai-Ting (Hsinchu, TW), Chen; Hung-Yueh (Taichung, TW),Lyu; Hong-Chou (Changhua, TW)申请了美国专利《Auto-focusing diagnosticequipment》（专利号8,894,206）。
Lockheed Martin Corporation (Bethesda, MD)的Gunderson; John (Oviedo,FL)申请了美国专利《Optical arrangement for tracking detector》（专利号8,520,308）。
Raytheon Company (Waltham, MA)的Taylor; Byron (Tucson, AZ), Schaub;Michael (Tucson, AZ), Jenkins; David (Tucson, AZ)申请了美国专利《Projectileguidance system including a compact semi-active laser seeker》（专利号8,207,481）。
Raytheon Company (Waltham, MA)的McCarthy; Patrick L. (Tucson, AZ)申请了美国专利《Projectile guidance system including a compact semi-active laserseeker with immersed filter stack and field lens》（专利号8,188,411）。
Lockheed Martin Corporation (Bethesda, MD)的Gunderson; John (Oviedo,FL)申请了美国专利《Optical arrangement for tracking detector》（专利号8,174,768）。
Lockheed Martin Corporation (Bethesda, MD)的Willingham; Michael R.(Fort Worth, TX), McCarty, Jr.; Robert J. (Plano, TX)申请了美国专利《Continuous alignment system for fire control》（专利号7,870,816）。
Goossen; Rodney (Lakewood, CO)申请了美国专利《Firefighting resourceidentification/icon communication linking apparatus and method of usethereof》（专利号9,883,368）。
Goossen; Rodney (Lakewood, CO)申请了美国专利《Wildfire resourcetracking apparatus and method of use thereof》（专利号9,473,918）。
Saudi Arabian Oil Company (Dhahran, SA)的O'Regan; Peter R. (Dhahran,SA), Almohsen; Ali A. (Ras Tanura, SA)申请了美国专利《Method and trackingdevice for tracking movement in a marine environment with tacticaladjustments to an emergency response》（专利号9,250,329）。
Luchs; Mary N. (Wilmington, DE)申请了美国专利《Method of fighting oilfires with sand and sandblasting》（专利号5,123,491）。
从上述国内外资料来看，在四象限探测器军事应用、火源自动检测、消防水炮自动跟踪灭火，消防沙快速取用，消防沙半自动喷射灭火方面，做得非常优秀，但是还没有用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本专利设计了用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置。
本装置工作结构是：包括消防沙池，运沙皮带，皮带电机M1，喷沙泵PUMP，云台，消防沙喷管，四象限探测器U3。
运沙皮带连接皮带电机M1，云台上安装消防沙喷管，云台内装水平步进电机M2和俯仰步进电机M3，喷沙泵PUMP出口接消防沙喷管，消防沙喷管上连接四象限探测器U3。
本装置电路结构是：包括开关电源U1，DC-DC电源芯片U2，四象限探测器U3，主控芯片U4，步进电机驱动器U5U6，步进电机M2M3，固态继电器U7U8，皮带电机M1，喷沙泵PUMP，光耦U9-U14。
开关电源U1连接DC-DC电源芯片U2。
DC-DC电源芯片U2连接四象限探测器U3和主控芯片U4。
四象限探测器U3连接主控芯片U4。
主控芯片U4连接光耦U9-U14和固态继电器U7U8。
光耦U9-U14连接步进电机驱动器U5U6。
步进电机驱动器U5U6连接步进电机M2M3。
固态继电器U7连接皮带电机M1。
固态继电器U8连接喷沙泵PUMP。
本装置工作流程是：首先，AC220V通电进入开关电源U1。
然后，DC12V进入DC-DC电源芯片U2，其余芯片通电。
然后，四象限传感器检测到火源后，将火源跟踪信号用串行数据发送给主控芯片U4。
然后，主控芯片U4控制固态继电器U7U8，U7控制皮带电机M1运送消防沙到喷沙泵PUMP入口，U8控制喷沙泵PUMP工作，喷沙泵PUMP连接消防沙喷管，消防沙从消防沙喷管喷出。
然后，主控芯片U4通过光耦U9-U14控制步进电机驱动器U5U6。
然后，步进电机驱动器U5U6控制水平步进电机M2和俯仰步进电机M3。
最后，水平步进电机M2和俯仰步进电机M3控制云台运动角度，实现跟踪火源进行消防沙喷射灭火。
相对于现有技术，本专利的有益效果是：
1.四象限探测器内部高密度集成信号放大与处理电路，比以往技术节约了成本，提高了可靠性。
2.现有技术采用普通电机驱动云台，本装置采用精度更高的步进电机驱动云台，实现了更高的喷射精度。
3.现有技术可以实现消防沙远程喷射灭火，但无法自动跟踪火源喷射消防沙灭火，本装置解决了这个问题。
附图说明
图1是本装置的工作结构图。
图2是本装置的工作流程图。
图3是本装置的电路图。
图中分别是：消防沙池，运沙皮带，皮带电机M1，喷沙泵PUMP，云台，消防沙喷管，四象限探测器U3，开关电源U1，DC-DC电源芯片U2，主控芯片U4，步进电机驱动器U5U6，水平步进电机M2，俯仰步进电机M3，固态继电器U7U8，光耦U9-U14。
具体实施方式
下面结合附图对本专利的优选实施例进行详细阐述，以使本专利的优点和特征能易于被本领域技术人员理解，从而对本专利的保护范围做出更为清楚明确的界定，应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。
请参照工作结构图附图1，包括消防沙池，运沙皮带，皮带电机M1，喷沙泵PUMP，云台，消防沙喷管，四象限探测器U3。
运沙皮带连接皮带电机M1，将消防沙从消防沙池输送到喷沙泵PUMP入口。
云台上安装消防沙喷管，云台可以带动消防沙喷管做水平与垂直运动。
云台内装水平步进电机M2和俯仰步进电机M3。
喷沙泵PUMP出口接消防沙喷管，消防沙经喷管喷出。
消防沙喷管上安装四象限探测器U3，四象限探测器U3负责火源跟踪。
请参照工作流程图附图2，首先，AC220V通电进入开关电源U1。
然后，DC12V进入DC-DC电源芯片U2，其余芯片通电。
然后，四象限传感器检测到火源后，将火源跟踪信号用串行数据发送给主控芯片U4。
然后，主控芯片U4控制固态继电器U7U8，U7控制皮带电机M1运送消防沙到喷沙泵PUMP入口，U8控制喷沙泵PUMP，消防沙从消防沙喷管喷出。
然后，主控芯片U4通过光耦U9-U14控制步进电机驱动器U5U6。
然后，步进电机驱动器U5U6控制水平步进电机M2和俯仰步进电机M3。
最后，水平步进电机M2和俯仰步进电机M3控制云台运动角度，实现跟踪火源进行消防沙喷射灭火。
请参照电路图附图3，包括开关电源U1，DC-DC电源芯片U2，四象限探测器U3，主控芯片U4，步进电机驱动器U5U6，步进电机M2M3，固态继电器U7U8，皮带电机M1，喷沙泵PUMP，光耦U9-U14。
开关电源U1连接DC-DC电源芯片U2，开关电源U1采用MDR-60-12，输入AC220V，输出DC12V到DC-DC电源芯片U2的引脚IN与GND。
DC-DC电源芯片U2采用MP1471，是一块开关型电源转换芯片，引脚SW与稳压二极管与线圈配合，输出DC5.0V电源。
DC-DC电源芯片U2连接四象限探测器U3和主控芯片U4。
四象限探测器U3采用QP515Q，它的VCC是DC5.0V，输出TTL串行信号到主控芯片U4。
主控芯片U4采用PIC16F84，主控芯片U4的VCC是DC5.0V，主控芯片U4经过限流电阻后，控制光耦U9-U14和固态继电器U7U8，控制信号是DC2.85V高电平有效。
光耦U9-U14采用TLP781，它控制步进电机驱动器U5U6，控制信号开路时是DC5.0V，DC0V时有效。
步进电机驱动器U5U6采用MD2322，步进电机采用42GYB34，步进电机驱动器U5和U6分别连接水平步进电机M2和俯仰步进电机M3，步进电机M2M3的脉冲驱动是DC12V。
固态继电器U7U8采用SSR-10A。
固态继电器U7受主控芯片U4控制，DC2.85V高电平有效，固态继电器U7驱动皮带电机M1进行消防沙输送，皮带电机M1负载端电压AC220V。
固态继电器U8受主控芯片U4控制，DC2.85V高电平有效，固态继电器U8驱动喷沙泵PUMP进行消防沙喷射，喷沙泵PUMP负载端电压AC220V。
以上显示和描述了本专利的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本专利的原理，在不脱离本专利精神和范围的前提下，本专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利范围内。本专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：包括开关电源U1，DC-DC电源芯片U2，四象限探测器U3，主控芯片U4，步进电机驱动器U5U6，步进电机M2M3，固态继电器U7U8，皮带电机M1，喷沙泵PUMP，光耦U9-U14；开关电源U1连接DC-DC电源芯片U2；DC-DC电源芯片U2连接四象限探测器U3和主控芯片U4；四象限探测器U3连接主控芯片U4；主控芯片U4连接光耦U9-U14和固态继电器U7U8；光耦U9-U14连接步进电机驱动器U5U6；步进电机驱动器U5U6分别连接步进电机M2M3；固态继电器U7连接皮带电机M1；固态继电器U8连接喷沙泵PUMP。
2.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：开关电源U1采用MDR-60-12。
3.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：DC-DC电源芯片U2采用MP1471。
4.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：四象限探测器U3采用QP515Q。
5.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：主控芯片U4采用PIC16F84。
6.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：步进电机驱动器U5U6采用MD2322。
7.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：固态继电器U7U8采用SSR-10A。
8.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：光耦U9-U14采用TLP781。
9.根据权利要求1所述的用四象限探测器自动跟踪火源的智能消防沙喷射灭火装置，其特征在于：步进电机M2M3采用42GYB34。
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