CN203658245U - 光电烟雾探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种光电烟雾探测器，其信号处理单元根据从校准控制单元接收的第一或第二增益值进行放大，所述光电烟雾探测器还包括长期漂移监测单元，所述长期漂移监测单元对光电烟雾探测单元输出的信号的长期漂移进行监测，并输出监测信息给所述校准控制单元，所述校准控制单元根据所述监测信息对所述第一增益值进行补偿后发送到所述信号处理单元。本实用新型的光电烟雾探测器，可以消除探测器的快速漂移和长期漂移的影响，并且其电路结构简单易实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光电型的烟雾探测器。
背景技术
现有技术中光电烟雾探测器的结构如图1所示，包括光电烟雾探测单元100、信号处理单元300、信号检测单元400以及校准控制单元500，通常还包括发光管驱动单元200、报警提示控制单元600以及时序控制单元700。
光电烟雾探测单元100包括设置在光电烟雾探测腔内的发光管101和光电接收管102。光电烟雾探测腔为起到遮尘避光保护作用的腔体。光电接收管102用来接收发光管101发出的光信号并将其转换为电信号。
信号处理单元300包括积分器302、放大器303和偏置电路301，用来对光电接收管102输出的电信号进行积分和放大。积分器302可以是积分器、跨阻放大器、电容或者电阻。
信号检测单元400包括DAC 401和比较器402，DAC 401将校准控制单元500的预设值存储器502中存储的预设值转换为模拟预设值，从而可以得到模拟阈值，比较器402将该模拟阈值与信号处理单元300输出的模拟信号进行比较。
校准控制单元500还包括控制器501，用于对放大器303进行校准和控制。
对于散射式光电烟雾探测腔，发光管101发出的光不会直接照射到光电接收管102。当有烟雾时，由烟雾颗粒散射的光才会入射到光电接收管102。信号处理单元300对输入的电信号进行放大后，经信号检测单元400与校准控制单元500预先存储的阈值进行比较。如果光信号高于阈值，则由报警提示控制单元600发出声音、可见光等提示报警信号。
对于直射式光电烟雾探测腔，烟雾颗粒会减弱光电接收管102的入射光。信号处理单元300对输入的电信号进行放大后，经信号检测单元400与校准控制单元500预先存储的阈值进行比较。如果光信号低于阈值，则由报警提示控制单元600发出声音、可见光等提示报警信号。
光电烟雾探测腔中设置的光电部件对周围环境因素非常敏感，比如温度、光照以及空气中的尘粒等。同时，光电部件还存在因长期使用而产生退化的问题。这些环境因素和使用因素最终表现为光电接收管102的输出信号的漂移，使得探测的结果不准确，甚至引起误触发。因此，需要对这些环境因素和使用因素引起的漂移进行监测，并对信号的漂移进行相应的补偿。
实用新型内容
为了对现有光电烟雾探测器的信号漂移进行监测和补偿，本实用新型提供了一种光电烟雾探测器，包括光电烟雾探测单元、信号处理单元、信号检测单元以及校准控制单元，所述光电烟雾探测单元根据空气中的烟雾情况发出光信号并转换为电信号，所述信号处理单元接收该电信号并进行放大，所述信号检测单元对所述信号处理单元输出的信号进行检测，所述信号处理单元根据从所述校准控制单元接收的第一或第二增益值进行所述放大，所述光电烟雾探测器还包括长期漂移监测单元，所述长期漂移监测单元对所述光电烟雾探测单元输出的光信号的长期漂移进行监测，并输出监测信息给所述校准控制单元，所述校准控制单元根据所述监测信息对所述第一增益值进行补偿后发送到所述信号处理单元。
进一步地，所述长期漂移监测单元包括低通滤波器和比较器，其中，所述低通滤波器配置为对所述信号检测单元输出的检测信号进行低通滤波以得到信号包络值，并将所述信号包络值传输给所述比较器；所述比较器配置为将所述信号包络值与所述校准控制单元中存储的漂移标准值进行比较，并将比较结果作为所述监测信息输出给所述校准控制单元。
进一步地，所述长期漂移监测单元还包括数据选通开关，配置为当执行长期漂移校准过程时所述数据选通开关接通以旁路所述低通滤波器，当执行长期漂移监测及补偿过程时所述数据选通开关断开以使得所述低通滤波器不被旁路。
进一步地，所述校准控制单元包括算法控制器，所述算法控制器配置为根据接收到的所述监测信息对所述第一增益值进行补偿，如果比较结果为所述信号包络值大于所述漂移标准值则将所述第一增益值增加第一预定量，否则将所述第一增益值减少第二预定量。
进一步地，所述校准控制单元还包括：存储所述第一增益值的第一增益存储器和存储所述第二增益值的第二增益存储器，所述第一和第二增益存储器均为非易失性存储器；数据选择开关，其连接为择一地将所述第一或第二增益值输出至所述信号处理单元，所述数据选择开关配置为当执行烟雾探测过程时输出所述第一增益值，当执行长期漂移监测及补偿过程和长期漂移校准过程时输出所述第二增益值。
进一步地，所述信号处理单元包括可变增益放大器，所述可变增益放大器的放大增益连接到所述数据选择开关以接收所述第一或第二增益值。
本实用新型的光电烟雾探测器，可以消除探测器的快速漂移和长期漂移的影响，保证了光电烟雾探测器的探测结果的准确和可靠性。并且，其电路结构简单易实现。
附图说明
图1为现有技术的光电烟雾探测器的结构示意图；
图2为本实用新型的光电烟雾探测器的优选的实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的光电烟雾探测器作进一步的详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
参照图2，本实用新型的光电烟雾探测器包括光电烟雾探测单元100、发光管驱动单元200、信号处理单元300、信号检测单元400、校准控制单元500、报警提示控制单元600、时序控制单元700以及长期漂移监测单元800。光电烟雾探测单元100根据空气中的烟雾情况发出光信号，信号处理单元300接收该光信号并进行转换和放大，信号检测单元400对信号处理单元300输出的信号进行检测。
在该实施方式中，信号处理单元300包括可变增益放大器303’，该可变增益放大器303’的放大增益连接到校准控制单元500的数据选择开关504-00，即可变增益放大器303’的放大增益受校准控制单元500输出的增益值的控制。
校准控制单元500包括第一增益存储器504-01和第二增益存储器504-02，均为非易失性存储器。第一增益存储器504-01中存储第一增益值，第二增益存储器504-02中存储第二增益值。校准控制单元500还包括数据选择开关504-00，其两个输入端分别连接到第一增益存储器504-01和第二增益存储器504-02，一个输出端连接到可变增益放大器303’。数据选择开关504-00配置为将第一增益值和第二增益值择一地输出至可变增益放大器303’的增益控制端，当执行烟雾探测过程时输出第一增益值，当执行长期漂移监测及补偿过程和长期漂移校准过程时输出第二增益值。
长期漂移监测单元800用于对光电烟雾探测单元100输出的光信号的长期漂移进行监测，并输出监测信息给校准控制单元500。长期漂移指的是由于器件老化、季节变化等慢速的变化因素引起的信号的漂移。长期漂移监测单元800包括低通滤波器801和比较器802，其中，低通滤波器801配置为对信号检测单元400输出的检测信号进行低通滤波以得到信号包络值，并将该信号包络值传输给比较器802。比较器802配置为将信号包络值与校准控制单元500的漂移标准值存储器503中存储的漂移标准值进行比较，并将比较结果作为监测信息输出给校准控制单元500。长期漂移监测单元800还包括数据选通开关803，当执行长期漂移校准过程时数据选通开关803接通以旁路低通滤波器801，当执行长期漂移监测及补偿过程时数据选通开关803断开以使得低通滤波器801不被旁路。
校准控制单元500还包括算法控制器501-01，算法控制器501-01配置为根据接收到的监测信息对第一增益值进行补偿，如果比较结果为信号包络值大于漂移标准值则将第一增益值增加第一预定量，否则将第一增益值减少第二预定量。校准控制单元500还包括存储器读写控制器501-00，用于控制算法控制器501-01对各个存储器的读写访问。
本实用新型的光电烟雾探测器在出厂前需要执行出厂测试过程，以确定漂移标准值的初始值以及第二增益值的初始值。第一增益值的初始值由光电器件的特性确定。
本实用新型的光电烟雾探测器在正常使用时需要执行烟雾探测过程。该过程包括：步骤S31，将数据选通开关504-00切到第一增益存储器504-01，数据选通开关803接通将低通滤波器801旁路。步骤S32，熄灭发光管101，光电烟雾探测器进行探测。步骤S33，将信号检测单元400输出的检测信号作为快速漂移信号DZ。快速漂移是指快速变化的温度、背景光等快速变化的因素引起的信号漂移，也称为噪声。与长期漂移不同，快速漂移的影响需要在每次探测中立即去除。步骤S34，根据校准控制单元500的预设值存储器502中存储的预设值DLMT与快速漂移信号DZ，计算得到阈值DTH=DZ+DLMT。步骤S35，点亮发光管101，光电烟雾探测器进行探测。步骤S36，信号检测单元400将信号处理单元300输出的信号DS与阈值DTH进行比较，得到探测结果。接收的信号DS中既包括需要检测的光输入信号又包括噪声信号DZ，因此将信号DS与同样包括噪声信号的阈值DTH进行比较，可以消除噪声信号的影响，即去除了快速漂移的影响。可以理解的是，消除快速漂移影响的方法并不限于本实施方式提供的方法，比如，还可以将快速漂移信号DZ从信号DS中去除，然后再与预设值DLMT比较。
本实用新型的光电烟雾探测器在启封使用后，每隔固定时间，就需要执行长期漂移监测及补偿过程，以便于将长期漂移的影响去除。该过程包括：步骤S11，将数据选通开关504-00切到第二增益存储器504-02，数据选通开关803断开，使得低通滤波器801处于不被旁路的状态。步骤S12，光电烟雾探测器对背景光进行探测。步骤S13，低通滤波器801对信号检测单元400输出的检测信号进行低通滤波以得到信号包络值，并将该信号包络值与漂移标准值存储器503中存储的漂移标准值进行比较，将比较结果作为监测信息输出给校准控制单元500。步骤S14，校准控制单元500中的算法控制器501-01根据接收到的监测信息对第一增益值进行补偿，如果比较结果为信号包络值大于漂移标准值则将第一增益值增加第一预定量，否则将所述第一增益值减少第二预定量。该过程通过调整第一增益值，对探测器的长期漂移进行了补偿，可以有效地消除长期漂移对烟雾探测器的影响。
本实用新型的光电烟雾探测器需要定期执行长期漂移校准过程，以对第二增益值进行校准，从而起到对长期漂移监测及补偿过程进行校准的作用。具体地，该过程包括：步骤S21，将第二增益值初始化为其取值范围内的最小值。步骤S22，将数据选通开关504-00切到第二增益存储器504-02，数据选通开关803接通将低通滤波器801旁路。步骤S23，在无烟雾空气与标准温度条件下，光电烟雾探测器进行探测。步骤S24，长期漂移监测单元800将信号检测单元400输出的检测信号与校准控制单元500的预设标准值存储器503’中存储的预设标准值进行比较。该预设标准值是根据光电器件的光电特性和老化特性来确定的，该值越大，补偿和校准的精度越高。步骤S25，如果比较结果为检测信号大于预设标准值，则将检测信号作为漂移标准值写入漂移标准值存储器503，此时的所述第二增益值作为校准后的第二增益值写入第二增益值存储器504-02中，否则将第一增益值增加第三预定量并返回步骤S23。该校准流程可以由校准控制单元500的算法控制器501-01控制完成，也可以由光电烟雾探测器芯片中的其他电路自动完成，还可以由外部的人工或计算机软件来完成。
以上具体实施方式仅为本实用新型的示例性实施方式，不能用于限定本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种光电烟雾探测器，包括光电烟雾探测单元、信号处理单元、信号检测单元以及校准控制单元，所述光电烟雾探测单元根据空气中的烟雾情况发出光信号并转换为电信号，所述信号处理单元接收该电信号并进行放大，所述信号检测单元对所述信号处理单元输出的信号进行检测，
其特征在于，所述信号处理单元根据从所述校准控制单元接收的第一或第二增益值进行所述放大，所述光电烟雾探测器还包括长期漂移监测单元，所述长期漂移监测单元对所述光电烟雾探测单元输出的光信号的长期漂移进行监测，并输出监测信息给所述校准控制单元，所述校准控制单元根据所述监测信息对所述第一增益值进行补偿后发送到所述信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的光电烟雾探测器，其特征在于，所述长期漂移监测单元包括低通滤波器和比较器，其中，
所述低通滤波器配置为对所述信号检测单元输出的检测信号进行低通滤波以得到信号包络值，并将所述信号包络值传输给所述比较器；
所述比较器配置为将所述信号包络值与所述校准控制单元中存储的漂移标准值进行比较，并将比较结果作为所述监测信息输出给所述校准控制单元。
3.根据权利要求2所述的光电烟雾探测器，其特征在于，所述长期漂移监测单元还包括数据选通开关，配置为当执行长期漂移校准过程时所述数据选通开关接通以旁路所述低通滤波器，当执行长期漂移监测及补偿过程时所述数据选通开关断开以使得所述低通滤波器不被旁路。
4.根据权利要求2所述的光电烟雾探测器，其特征在于，所述校准控制单元包括算法控制器，所述算法控制器配置为根据接收到的所述监测信息对所述第一增益值进行补偿，如果比较结果为所述信号包络值大于所述漂移标准值则将所述第一增益值增加第一预定量，否则将所述第一增益值减少第二预定量。
5.根据权利要求1所述的光电烟雾探测器，其特征在于，所述校准控制单元还包括：
存储所述第一增益值的第一增益存储器和存储所述第二增益值的第二增益存储器，所述第一和第二增益存储器均为非易失性存储器；
数据选择开关，其连接为择一地将所述第一或第二增益值输出至所述信号处理单元，所述数据选择开关配置为当执行烟雾探测过程时输出所述第一增益值，当执行长期漂移监测及补偿过程和长期漂移校准过程时输出所述第二增益值。
6.根据权利要求5所述的光电烟雾探测器，其特征在于，所述信号处理单元包括可变增益放大器，所述可变增益放大器的放大增益连接到所述数据选择开关以接收所述第一或第二增益值。
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|---|---|---|---|---|
| CN103674843A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-03-26 | 上海贝岭股份有限公司 | 光电烟雾探测器及其使用方法 |
| CN104574777A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-29 | 上海贝岭股份有限公司 | 烟雾探测器 |
| CN109841046A (zh) * | 2017-11-24 | 2019-06-04 | 西门子瑞士有限公司 | 用于校准烟雾探测器的方法和装置 |
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| CN103674843B (zh) * | 2013-12-31 | 2016-02-10 | 上海贝岭股份有限公司 | 光电烟雾探测器及其使用方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20140618 Effective date of abandoning: 20160210 |
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