EA007638B1 - Fire alarm device - Google Patents

Fire alarm device Download PDF

Info

Publication number
EA007638B1
EA007638B1 EA200500787A EA200500787A EA007638B1 EA 007638 B1 EA007638 B1 EA 007638B1 EA 200500787 A EA200500787 A EA 200500787A EA 200500787 A EA200500787 A EA 200500787A EA 007638 B1 EA007638 B1 EA 007638B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
smoke
integrator
light
fire
receiver
Prior art date
Application number
EA200500787A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200500787A1 (en
Inventor
Анатолий Борисович Гаврилович
Евгений Вячеславович Мочалов
Михаил Иванович Белоусов
Original Assignee
Одо "Бмк-Систем"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Одо "Бмк-Систем" filed Critical Одо "Бмк-Систем"
Priority to EA200500787A priority Critical patent/EA007638B1/en
Publication of EA200500787A1 publication Critical patent/EA200500787A1/en
Publication of EA007638B1 publication Critical patent/EA007638B1/en

Links

Abstract

A smoke fire detector relates to devices for smoke indication and embodied for use in fire alarm systems for detecting fire break with smoke.The inventive task is to develop smoke signaling device providing higher performance properties such as power consumption, sensitivity, stability, reliability, interference immunity and life time.The smoke fire detector comprises a set point integrating unit, a controlled pulsed oscillator, a smoke sensor, an amplifier, a controlled integrating device, a low-pass filter, a reset circuit, an alarm signal-conditioning box. An electric pulse generator is powered via a first-level comparator from the set point integrating unit connected to the power network via a stabilized current generator and the integrating device. A radiator and an optical radiation receiver and a light-diffusing space formed by their angular diagrams are positioned meeting the requirements of the axial symmetry or symmetry relative two planes crossing on the radiator-receiver axis. A detector smoke chamber is provided with a light-forming plate and sinusoidal peripheral guides for leading out straight-passing light beams and easing smoke approach. The sensor output via the amplifier, as well as the controlled pulse generator output are connected to the controlled integrating device. The latter is connected to the set point integrating unit input via the low-pass filter and the reset circuit. The set point integrating unit is connected to the input of the alarm signal-conditioning box via the integrator and the second level comparator. The performance ability of the detector is tested using an optical radiator calibrator (by pressing a knob on the housing), while the sensibility is checked by using a light-diffusing simulator.Fig.1 shows a complete circuit diagram, fig 2 gives timing sheets reflecting the optical smoke density in the detector chamber and pulses at stages corresponding to the standby state, procedure of smoke formation dynamics analysis and fire alarm procedure, fig 3 provides design features of the smoke fire detector manufactured according to the invention.

Description

Изобретение относится к оптико-электронным устройствам для индикации дымового аэрозоля и предназначено для использования в качестве извещателя в системах пожарной сигнализации при появлении области возгорания, сопровождающейся образованием дыма.The invention relates to opto-electronic devices for indicating smoke aerosol and is intended for use as a detector in fire alarm systems when an area of ignition appears, accompanied by the formation of smoke.

Известны линейные пожарные извещатели [1], служащие для обнаружения пожаров в помещениях больших размеров. Дымовой датчик извещателя состоит из излучателя и приемника инфракрасного оптического излучения, разнесенных на расстояние от 10 до 100 м. Принцип действия извещателя основан на использовании оптического эффекта, вызванного дымовым аэрозолем. Появление дыма на трассе между излучателем и приемником приводит к изменению величины сигнала, регистрируемого приемником. Когда изменение достигает порога, установленного в приемнике, формируется сигнал пожарной тревоги. Недостатком такого извещателя является его низкая чувствительность к концентрации дымовых частиц в воздухе и, как следствие, невозможность его применения для обнаружения пожара на ранних стадиях возгорания.Known linear fire detectors [1], are used to detect fires in large premises. The detector’s smoke sensor consists of an emitter and a receiver of infrared optical radiation separated by a distance of 10 to 100 m. The detector’s principle of operation is based on the use of an optical effect caused by a smoke spray. The appearance of smoke on the route between the emitter and the receiver leads to a change in the magnitude of the signal recorded by the receiver. When the change reaches the threshold set in the receiver, a fire alarm is generated. The disadvantage of this detector is its low sensitivity to the concentration of smoke particles in the air and, as a consequence, the impossibility of its use for fire detection in the early stages of fire.

Известен также пожарный извещатель [2], состоящий из излучателя и приемника оптического излучения, ориентированного по отношению друг к другу таким образом, что приемник осуществляет регистрацию оптического излучения, исходящего от источника и рассеянного частицами дымового аэрозоля в поперечном направлении, т. е. при рассеянии под углом γ=90° относительно направления падающего пучка. Появление дыма вызывает изменение сигнала рассеянного излучения. Когда рассеянный сигнал достигает установленного порогового значения, электрическая схема формирует сигнал пожарной тревоги. Недостатками такого устройства являются малая величина отношения сигнал/засветка и недостаточно высокие показатели качества по надежности, помехозащищенности и периодичности обслуживания. Это объясняется низким значением индикатрисы рассеяния света для дымовых частиц в направлении угла γ=90°.Also known fire detector [2], consisting of the emitter and receiver of optical radiation, oriented relative to each other in such a way that the receiver records the optical radiation coming from the source and scattered by the smoke aerosol particles in the transverse direction, i.e., when scattered at an angle γ = 90 ° relative to the direction of the incident beam. The appearance of smoke causes a change in the scattered radiation signal. When the scattered signal reaches a set threshold, the electrical circuit generates a fire alarm. The disadvantages of such a device are the small value of the signal-to-light ratio and the insufficiently high quality indicators in terms of reliability, noise immunity, and service frequency. This is explained by the low value of the light scattering indicatrix for smoke particles in the direction of the angle γ = 90 °.

Из известных устройств наиболее близким к заявляемому изобретению является пожарный извещатель [3], оптическая схема которого включает излучатель и оптический приемник, регистрирующий излучение в дымовой камере, рассеянное в направлении угла γ, равного 45°. При отсутствии дыма в камере импульсы, регистрируемые приемником излучения, после усиления оказываются ниже порогового уровня. Схема сравнения запрещает прохождение таких импульсов на счетчик, формируя импульсы сброс. Появление дыма в дымовой камере вызывает увеличение регистрируемого сигнала и при достижении последним порогового уровня электрическая схема сравнения разрешает прохождение импульсов на счетчик, блокируя прохождение импульсов сброс. Если за время прохождения четырех тактовых импульсов концентрация дыма не понизится до критического уровня, схема зафиксирует состояние пожар. Такое устройство имеет ряд недостатков, снижающих эффективность его применения в системах пожарной сигнализации. Прежде всего это слабый сигнал рассеянного излучения, поскольку светорассеивающий объем, образованный в дымовой камере на пересечении конусов, определяющих угловые апертуры излучателя и приемника, имеет довольно малые геометрические размеры. Поэтому, хотя индикатриса рассеяния при угле γ, равным 45°, несколько выше, чем при 90°, регистрируемый приемником сигнал рассеянного излучения, как и в случае предыдущего аналога, ограничен по величине, что затрудняет достижение достаточной чувствительности извещателя к концентрации дыма в камере. При такой оптико-геометрической схеме взаимного расположения оптической пары (излучатель и приемник) практически отсутствует также возможность повышения чувствительности устройства за счет увеличения размеров светорассеивающего объема. К недостаткам прототипа, из-за выбранной ориентации осей излучателя и приемника, следует отнести большой разброс значений чувствительности для черных и светлых дымов. Существующие устройство не обеспечивает равные условия для дымозахода в различных радиальных направлениях из-за отсутствия симметрии оптико-геометрической схемы, так как оптическая пара в дымовой камере не обладает осевой симметрией. Из-за особенностей устройства в прототипе конструктивно затруднена тонкая юстировка элементов, формирующих угловую апертуру излучателя и приемника, что заметно снижает воспроизводимость значений выходных сигналов дымового датчика и требует дополнительной настройки. Кроме того, каналы доступа дыма в дымовую камеру в прототипе выполнены в форме, имеющей изломы, способствующие усилению турбулентности и затрудняющие свободный дымозаход. Схема защиты существующего устройства от возможной нестабильности (или кратковременных пропаданий питающего напряжения) питания в линии недостаточно эффективна. При таких изменениях питающего напряжения не сохраняется стабильность поддержания уровня порога срабатывания. Схема амплитудного сравнения сигналов в прототипе весьма чувствительна к воздействию на работу извещателя кратковременных оптических импульсов, вызванных случайным попаданием в область светорассеивающего объема отдельных частиц недымовой природы, а также обусловленных электростатическими разрядами, импульсными наводками в сети питания и радиопомехами. Дежурный режим работы прототипа требует значительного энергопотребления, поскольку он предполагает постоянное функционирование дымового датчика при высокой тактовой частоте, задаваемой генератором электрических импульсов, т. е. функционирование генератора электрических импульсов не адаптировано к временным особенностям условий дымообразования. Это приводит к более быстрой выработке заданного ресурса светодиода. В прототипе не предусмотрена возможность оценки уровня чувствительностиOf the known devices, the closest to the claimed invention is a fire detector [3], the optical scheme of which includes an emitter and an optical receiver, recording the radiation in the smoke chamber, scattered in the direction of the angle γ equal to 45 °. In the absence of smoke in the chamber, the pulses detected by the radiation receiver after amplification turn out to be below the threshold level. The comparison circuit prohibits the passage of such pulses to the counter, forming a reset pulse. The appearance of smoke in the smoke chamber causes an increase in the recorded signal and, when the latter reaches the threshold level, the electrical comparison circuit allows the passage of pulses to the counter, blocking the passage of pulses to a reset. If, during the passage of four clock pulses, the concentration of smoke does not drop to a critical level, the circuit will record a fire condition. Such a device has several disadvantages that reduce the effectiveness of its use in fire alarm systems. First of all, it is a weak signal of scattered radiation, since the light-scattering volume formed in the smoke chamber at the intersection of the cones, which determine the angular apertures of the radiator and receiver, has rather small geometrical dimensions. Therefore, although the indicatrix of scattering at an angle of γ of 45 ° is slightly higher than at 90 °, the scattered radiation signal detected by the receiver is limited in magnitude, as in the case of the previous analogue, which makes it difficult to achieve a sufficient sensitivity of the detector to the smoke in the chamber. With such an optical-geometric scheme of the mutual arrangement of the optical pair (emitter and receiver), there is practically no possibility of increasing the sensitivity of the device by increasing the size of the light-scattering volume. The disadvantages of the prototype, due to the chosen orientation of the axes of the emitter and receiver, should include a large variation in sensitivity values for black and light smoke. Existing device does not provide equal conditions for smoke inlet in different radial directions due to the lack of symmetry of the optical-geometrical scheme, since the optical pair in the smoke chamber does not have axial symmetry. Due to the features of the device in the prototype, it is structurally difficult to fine-tune the elements that form the angular aperture of the emitter and receiver, which significantly reduces the reproducibility of the output values of the smoke sensor and requires additional configuration. In addition, the channels of access of smoke into the smoke chamber in the prototype are made in a form that has kinks, which contribute to increased turbulence and impede free smoke passage. The protection scheme of the existing device against possible instability (or short-term power supply failures) of the power supply in the line is not effective enough. With such changes in the supply voltage, the stability of maintaining the threshold level is not maintained. The circuit of amplitude comparison of signals in the prototype is very sensitive to the effects on the detector of short-term optical pulses caused by accidental entry into the area of the light-scattering volume of individual particles of non-smoke nature, as well as caused by electrostatic discharges, impulse noise in the power supply network and radio interference. The standby mode of operation of the prototype requires significant power consumption, since it implies the continuous functioning of the smoke sensor at a high clock frequency specified by the electric pulse generator, i.e. the operation of the electric pulse generator is not adapted to the temporal features of the smoke conditions. This leads to a more rapid development of a given LED resource. The prototype does not provide the ability to assess the level of sensitivity

- 1 007638 устройства при изменении запыления внутренних поверхностей камеры. В условиях несимметричной геометрии оптической пары практически недостижимо необходимое (достаточно высокое) соотношение сигнал/засветка и поэтому затруднен надежный контроль причин нарушения работоспособности извещателя, проявляющихся в возможных ложных срабатываниях, вызванных чрезмерным запылением конструктивных элементов внутри дымовой камеры. Это приводит к необходимости сокращения периода технического обслуживания по удалению пыли из датчика.- 1 007638 device when changing the dusting of the inner surfaces of the chamber. In terms of the asymmetric geometry of the optical pair, the signal-to-light ratio is practically unattainable (high enough) and therefore reliable control of the causes of the detector malfunctioning, manifested in possible false alarms caused by excessive dusting of the structural elements inside the smoke chamber, is difficult. This leads to the need to reduce the maintenance period for removing dust from the sensor.

Задачей изобретения является создание извещателя пожарного дымового - надежного высокочувствительного помехозащищенного устройства, свободного от указанных недостатков.The objective of the invention is the creation of a fire smoke detector - a reliable, highly sensitive, noise-free device, free from the indicated disadvantages.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В пожарный извещатель, содержащий генератор электрических импульсов, усилитель, формирователь сигнала пожарной тревоги, дымовой датчик, включающий излучатель и приемник оптического излучения, дополнительно включены управляемый интегратор, фильтр нижних частот (ФНЧ), схема сброса и имеющий два выхода задающий интегратор, включающий стабилизированный генератор тока, интегратор, компаратор первого уровня и компаратор второго уровня. Дымовой датчик дополнительно включает светопоглощающий экран, светоформирующие пластины и синусообразные направляющие. Вход управляемого генератора электрических импульсов соединен по первому выходу задающего интегратора через компаратор первого уровня с интегратором, подключенным к сети через стабилизированный генератор тока. Излучатель, приемник оптического излучения и сформированный их угловыми диаграммами светорассеивающий объем расположены в дымовой камере датчика с соблюдением условия осевой симметрии или симметрии относительно двух плоскостей, пересекающихся на оси излучатель - приемник. В режимах поверки работоспособности и оценки чувствительности дымовой датчик содержит калибратор оптического излучения и имитатор светорассеяния. Выход приемника дымового датчика через усилитель, а также выход управляемого генератора электрических импульсов, соединены с управляемым интегратором, который через фильтр нижних частот и схему сброса подсоединен ко входу задающего интегратора. По второму выходу задающий интегратор посредством интегратора и компаратора второго уровня подключен к формирователю сигнала пожарной тревоги.A fire detector containing an electric pulse generator, an amplifier, a fire alarm driver, a smoke sensor including an emitter and receiver of optical radiation, additionally includes a controlled integrator, a low-pass filter (LPF), a reset circuit and a master oscillator with two outputs that includes a stabilized generator current, integrator, first level comparator and second level comparator. The smoke sensor further includes a light absorbing screen, light-forming plates and sine-like guides. The input of the controlled generator of electrical pulses is connected to the first output of the master integrator through a first-level comparator with an integrator connected to the network via a stabilized current generator. The emitter, the receiver of optical radiation and the light-scattering volume formed by their angular diagrams are located in the smoke chamber of the sensor, subject to the condition of axial symmetry or symmetry with respect to two planes intersecting on the axis of the emitter-receiver. In the modes of checking the efficiency and sensitivity assessment, the smoke sensor contains an optical radiation calibrator and a light scattering simulator. The output of the receiver of the smoke sensor through the amplifier, as well as the output of the controlled generator of electric pulses, is connected to a controlled integrator, which is connected to the input of the master integrator through a low-pass filter and a reset circuit. On the second output, the master integrator is connected via an integrator and a second level comparator to the fire alarm driver.

В предлагаемым устройстве, в отличие от прототипа, излучатель и приемник оптического излучения расположены в дымовой камере соосно, а на их оси в центре камеры установлен светопоглощающий экран минимально возможного размера, экранирующий фотоприемник от попадания на него прямых лучей, исходящих из источника. Соответственно выбранным значениям угловых апертур излучателя и приемника в дымовой камере установлены светоформирующие пластины таким образом, что они совместно со светопоглощающим экраном определяют легко юстируемый и надежно контролируемый внешний и внутренний радиальные размеры осесимметричного светорассеивающего объема дымового аэрозоля. Геометрические размеры светорассеивающего объема при такой геометрии значительно превышают соответствующие размеры для прототипа. Индикатриса рассеяния для светлых и темных дымов в заявляемом устройстве для выбранных малых углов рассеяния света в направлении вперед более чем на порядок выше, чем при угле 45° в прототипе. За счет этих факторов в заявляемом устройстве достигается увеличенное соотношение сигнал/засветка, что значительно повышает уровень надежности устройства. Для вывода световых лучей, прямо прошедших светорассеивающий объем, за пределы дымовой камеры по ее периметру расположены каналы синусообразной формы, через которые также осуществляется дымозаход в область дымовой камеры и производится вывод дыма. Для приема оптического сигнала, рассеянного частицами дыма, в корпусе извещателя смонтирована электрическая схема, обеспечивающая регистрацию рассеянного излучения, коммутацию режимов работы, подачу сигнала пожарной тревоги, проверку работоспособности в дежурном режиме и оценку чувствительности устройства при настройке. Снижение энергопотребления извещателя и соответствующее продление его срока службы по сравнению с прототипом достигнуто благодаря применению в схеме управляемого генератора электрических импульсов, работающего в дежурном режиме на пониженной (в 10 раз относительно тактовой) частоте генерации. Такой экономичный режим работы генератора сигналов реализован благодаря коммутирующему действию управляемого интегратора, фильтра нижних частот и схемы сброса для задающего интегратора, проявляющемуся в поддержании дежурного режима на пониженной частоте следования импульсов. Повышенная надежность работы в условиях внешних воздействий разной природы и стабильность порогового уровня сигналов обеспечена за счет ряда встроенных стабилизированных генераторов тока, от которых производится непосредственное питание основных функциональных блоков схемы. Эффект повышения помехозащищенности и защиты от ложных срабатываний достигнут благодаря принципу интегрирования сигналов, реализованному в заявляемом устройстве. При воздействии кратковременных импульсов недымовой природы с амплитудой даже значительно выше пороговой принцип интегрирования защищает схему от ложного срабатывания.In the proposed device, unlike the prototype, the emitter and the receiver of optical radiation are located in the smoke chamber coaxially, and on their axis in the center of the chamber there is a light absorbing screen of the smallest possible size, shielding the photodetector from direct rays from the source. According to the selected values of the angular apertures of the emitter and receiver, light-shaping plates are installed in the smoke chamber so that they, together with the light-absorbing screen, determine the easily adjustable and reliably controlled external and internal radial dimensions of the axially symmetric light-scattering volume of the smoke aerosol. The geometrical dimensions of the light-scattering volume with such a geometry significantly exceed the corresponding dimensions for the prototype. The indicatrix of scattering for light and dark fumes in the claimed device for selected small angles of scattering of light in the forward direction is more than an order of magnitude higher than at an angle of 45 ° in the prototype. Due to these factors, the claimed device achieves an increased signal-to-light ratio, which significantly increases the level of reliability of the device. To output the light rays that directly passed through the scattering volume, channels of a sinusoidal shape are located along its perimeter outside the smoke chamber, through which smoke input into the smoke chamber area is also made and smoke output is made. To receive the optical signal scattered by smoke particles, an electrical circuit is mounted in the detector case, which ensures the registration of scattered radiation, switching operating modes, sending a fire alarm signal, checking the operation in standby mode and evaluating the sensitivity of the device during adjustment. Reducing the energy consumption of the detector and the corresponding extension of its service life compared to the prototype is achieved through the use of a controlled generator of electrical pulses in the circuit operating in standby mode at a reduced (10 times relative to the clock) generation frequency. Such an economical mode of operation of the signal generator is realized due to the switching action of the controlled integrator, the low-pass filter and the reset circuit for the master integrator, which manifests itself in maintaining the standby mode at a lower pulse repetition rate. The increased reliability of operation under external conditions of different nature and the stability of the threshold level of signals are ensured by a number of built-in stabilized current generators, which directly feed the main functional blocks of the circuit. The effect of increasing noise immunity and protection against false positives has been achieved thanks to the principle of signal integration, implemented in the claimed device. When exposed to short-duration pulses of a non-smoke nature with an amplitude even much higher than the threshold, the principle of integration protects the circuit from false triggering.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого пожарного извещателя. Фиг. 2 содержит временные диаграммы сигналов на выходе основных функциональных блоков извещателя. На фиг. 3 показана конструкция практически реализованного извещателя.FIG. 1 shows the structural scheme of the proposed fire detector. FIG. 2 contains timing diagrams of signals at the output of the main functional blocks of the detector. FIG. 3 shows the construction of a practically realized detector.

Практическая реализация изобретения выполнена следующим образом. Извещатель пожарный дымовой содержит имеющий два выхода задающий интегратор 1 (включающий стабилизированный генеThe practical implementation of the invention is made as follows. The smoke smoke detector contains a two-way master integrator 1 (including stabilized gene

- 2 007638 ратор тока 2, интегратор 3, компаратор первого уровня 4 и компаратор второго уровня 5), управляемый генератор электрических импульсов 6, дымовой датчик 7 (включающий излучатель 8, приемник оптического излучения 9, сформированный их угловыми диаграммами светорассеивающий объем 10, светопоглощающий экран 11, светоформирующие пластины 12, синусообразные направляющие 13, калибратор оптического излучения 14, имитатор светорассеяния 15), усилитель 16, управляемый интегратор 17, фильтр нижних частот 18, схему сброса 19, формирователь сигнала пожарной тревоги 20.- 2 007638 current controller 2, integrator 3, first level comparator 4 and second level comparator 5), controlled electric pulse generator 6, smoke sensor 7 (including emitter 8, optical radiation receiver 9, light scattering volume 10 formed by their angular diagrams, light absorbing screen 11, light-shaping plates 12, sine-shaped guides 13, optical radiation calibrator 14, light scattering simulator 15), amplifier 16, controlled integrator 17, low-pass filter 18, reset circuit 19, fire signal generator t evogi 20.

Вход управляемого генератора электрических импульсов 6 соединен по первому выходу задающего интегратора 1 через компаратор первого уровня 4 с интегратором 3, подключенным к сети через стабилизированный генератор тока 2. Излучатель 8, приемник оптического излучения 9, сформированный их угловыми диаграммами светорассеивающий объем 10 и светопоглощающий экран 11 расположены в дымовой камере датчика с соблюдением условия осевой симметрии. В другой реализации извещателя они расположены с соблюдением симметрии относительно двух перпендикулярных плоскостей, пересекающихся на оси излучатель - приемник. Наружные размеры светорассеивающего объема 10 ограничены светоформирующими пластинами 12. Синусообразные направляющие 13 расположены по периметру дымовой камеры. В режиме проверки работоспособности извещателя в осевой зоне размещается калибратор оптического излучения 14. В режиме оценки чувствительности извещателя в зоне светорассеивающего объема размещается имитатор светорассеяния 15. Выход приемника 9 дымового датчика 7 через усилитель 16, а также выход управляемого генератора электрических импульсов 6, соединены с управляемым интегратором 17. Управляемый интегратор 17, через фильтр нижних частот 18 и схему сброса 19 подсоединен ко входу интегратора 3, а интегратор 3 через компаратор второго уровня 5 по второму выходу задающего интегратора 1 подключен к формирователю сигнала пожарной тревоги 20.The input of the controlled electric pulse generator 6 is connected to the first output of the master integrator 1 via a first level comparator 4 with an integrator 3 connected to the network via a stabilized current generator 2. The emitter 8, the optical radiation receiver 9, formed by their angular diagrams of the light scattering volume 10 and the light absorbing screen 11 located in the smoke chamber of the sensor in compliance with the conditions of axial symmetry. In another implementation of the detector, they are arranged in symmetry with respect to two perpendicular planes intersecting on the emitter-receiver axis. The outer dimensions of the light-scattering volume 10 are limited by the light-forming plates 12. Sine-shaped guides 13 are located along the perimeter of the smoke chamber. In the detector test mode, an optical radiation calibrator is placed in the axial zone. In the detector sensitivity evaluation mode, a light scattering simulator 15 is placed in the zone of the light-scattering volume. The output of receiver 9 of smoke sensor 7 through amplifier 16 and the output of controlled electric pulse generator 6 are connected to controlled the integrator 17. Managed integrator 17, through the low-pass filter 18 and the reset circuit 19 is connected to the input of the integrator 3, and the integrator 3 through the second level comparator 5 on the second output of the master integrator 1 is connected to the fire alarm shaper 20.

Временные диаграммы сигналов (для плотности дыма, а также электрического тока и напряжения) на выходе основных блоков предлагаемого устройства дают представление о выполняемых ими функциях (фиг. 2):Timing diagrams of signals (for smoke density, as well as electric current and voltage) at the output of the main blocks of the proposed device give an idea of the functions they perform (Fig. 2):

а) оптическая плотность дыма в камере дымового датчика 7;a) the optical density of the smoke in the chamber of the smoke sensor 7;

б) напряжение задающего интегратора 1;b) voltage of master integrator 1;

в) напряжение компаратора первого уровня 4;c) voltage of the first level comparator 4;

г) сигналы управляемого генератора электрических импульсов 6;d) signals of a controlled generator of electric pulses 6;

д) импульсы тока на выходе усилителя 16;d) current pulses at the output of the amplifier 16;

е) сигналы управляемого интегратора 17;e) the signals of the controlled integrator 17;

ж) сигналы на выходе ФНЧ 18;g) signals at the output of the low-pass filter 18;

з) сигналы схемы сброса 19;h) the signals of the reset circuit 19;

к) напряжение на выходе формирователя пожарной тревоги 20.K) the voltage at the output of the fire alarm shaper 20.

Заявляемый извещатель пожарный дымовой (фиг. 1) работает следующим образом. При отсутствии частиц дыма внутри дымовой камеры (фиг. 2,а) извещатель находится в дежурном режиме работы с низким энергопотреблением, циклически повторяющимся через сравнительно продолжительные промежутки времени, равные периоду Т1 (порядка 5 с, фиг 2,г). Начало периода характеризуется отсутствием электрического заряда (фиг. 2,б) в задающем интеграторе 1). С течением времени от генератора тока 2 производится линейное накопление заряда в интеграторе 3. При достижении напряжения установленного порогового уровня ипор.1 срабатывает компаратор первого уровня (фиг. 2,в) и включает управляемый генератор импульсов 6, который генерирует короткий (порядка 30 мкс) электрический импульс (фиг. 2,г), служащий для питания излучателя 8. Одновременно с выхода генератора 6 электрический импульс в результате интегрирования заряжает управляемый интегратор 17, напряжение с которого (фиг. 2,е) с задержкой по времени (фиг. 2,ж), задаваемой фильтром нижних частот 18, поступает на вход схемы сброса 19. При достижении уровня исбрОса (фиг. 2,ж) схема сброса 19 срабатывает (фиг. 2,з), разряжая конденсатор интегратора 3 до нулевого уровня (фиг. 2б). При этом компаратор первого уровня 4 отключает генератор 6, прекращая (на время цикла) подачу оптических импульсов (фиг. 2,г). Этим заканчивается один из циклов работы продолжительностью Т1 в дежурном режиме. По окончании импульса сброса, уже на новом цикле дежурного режима опять нарастает заряд на конденсаторе интегратора 3, обеспечивая непрерывную циклическую работу с периодом Т1, задаваемым стабилизированным генератором тока 2. Энергетически экономный циклический дежурный режим работы извещателя постоянно поддерживается до момента появления дымового аэрозоля (фиг. 2,а) с концентрацией, превышающей установленное пороговое значение. При этом с некоторой задержкой во времени по отношению к импульсу генератора появляется электрический импульс на выходе управляемого интегратора 17, отражающий разряд конденсатора (фиг. 2,е) с учетом интегрального воздействия импульса рассеянного излучения. Поскольку время задержки выбрано больше времени реакции фотоприемника 9, напряжение на входе схемы сброса 19 (фиг. 2,ж) не может достичь уровня исброса. Поэтому схема сброса 19 не сработает (фиг. 2,з) и интегратор 3 с течением времени будет продолжать накопление электрического заряда (фиг. 2,б) от стабилизированного генератора тока 2, проявляющееся в дальнейшем росте напряжения (выше, чем ипор.1). Генератор 6 при этом будет оставаться во включенном состоянии, генерируя импульсы на тактовой частоте (фиг. 2,г) с характерным для него периодом следования Т2<<Т1. При этом схема переходит в режим анализа динамики уровня дыма (на фиг. 2,д отмечен случай роста задымленности), осуществляемый с пеThe inventive fire smoke detector (Fig. 1) works as follows. In the absence of smoke particles inside the smoke chamber (Fig. 2, a), the detector is in standby mode of operation with low energy consumption, cyclically repeated at relatively long intervals of time equal to the T1 period (about 5 s, Fig 2, d). The beginning of the period is characterized by the absence of electric charge (Fig. 2, b) in the master integrator 1). With the passage of time from the current generator 2, linear accumulation of charge occurs in integrator 3. When the voltage reaches a set threshold level and then .1, the first level comparator is triggered (Fig. 2, c) and turns on a controlled pulse generator 6, which generates a short (about 30 μs a) electric impulse (Fig. 2, d), which serves to power the emitter 8. Simultaneously from the output of the generator 6, as a result of integration, the impulse integrates a controlled integrator 17, the voltage from which (Fig. 2, e) with a time delay (f of 2, x), given by the low pass filter 18 is input to the reset circuit 19. When reaching levels and pO b sa (Fig. 2, g) a reset circuit 19 is activated (FIG. 2, s), discharging capacitor integrator 3 to the zero level (Fig. 2b). In this case, the first level comparator 4 turns off the generator 6, stopping (for the duration of the cycle) the supply of optical pulses (Fig. 2, d). This ends one of the work cycles of T1 duration in standby mode. At the end of the reset pulse, the charge on the capacitor of integrator 3 rises again during the on-duty cycle, ensuring continuous cyclic operation with a period T1 set by the stabilized current generator 2. The energy-saving cyclic standby mode of the detector is constantly maintained until the smoke aerosol appears (FIG. 2, a) with a concentration that exceeds the set threshold value. With some delay in time with respect to the generator pulse, an electric pulse appears at the output of the controlled integrator 17, reflecting the discharge of the capacitor (Fig. 2, e), taking into account the integral effect of the scattered radiation pulse. Since the delay time is selected longer the reaction time of the photodetector 9, the voltage at the input of reset circuit 19 (FIG. 2, w) can not reach the level of dew and b. Therefore, the reset circuit 19 does not work (Fig. 2, h) and the integrator 3 over time will continue the accumulation of electric charge (Fig. 2, b) from the stabilized current generator 2, which manifests itself in a further increase in voltage (higher than and p . 1 ). The generator 6 will remain in the on state, generating pulses at the clock frequency (Fig. 2, d) with a characteristic repetition period of T2 << T1. In this case, the circuit goes into the mode of analyzing the dynamics of the smoke level (in Fig. 2, d) there is a case of smoke growth)

- 3 007638 риодом Т2. Если на этой стадии уровень задымленности упадет ниже порогового, то сработает компаратор первого уровня 4, переключив управляемый генератор электрических импульсов 6 на дежурный режим генерации сигналов на более низкой частоте. В случае, если на этой стадии анализа уровень задымленности в камере не спадет (фиг.2,а), то в интеграторе 3 будет продолжаться накопление заряда и по истечении времени Т1 в момент достижения напряжения второго уровня ипор.2 (фиг. 2,б) сработает установленный на это напряжение компаратор второго уровня 5, включив формирователь сигнала пожарной тревоги 20. Появление сигнала пожарной тревоги (фиг. 2,к) свидетельствует о присутствии в камере извещателя дымового аэрозоля с концентрацией, превышающей пороговое значение.- 3 007638 T2 period. If at this stage the smoke level falls below the threshold, then the first level comparator 4 will work, switching the controlled electric pulse generator 6 to the standby mode of generating signals at a lower frequency. If at this stage of the analysis the level of smoke in the chamber does not subside (figure 2, a), then in the integrator 3 the accumulation of charge will continue even after the time T1 has elapsed when the voltage of the second level and then reaches 2 (Fig. 2, b) the second-level comparator 5 set on this voltage will work, turning on the fire alarm driver 20. The appearance of the fire alarm (Fig. 2, k) indicates the presence of smoke aerosol with a concentration above the threshold value in the detector chamber. .

В предлагаемом устройстве согласно с выбранными угловыми диаграммами излучателя и приемника в дымовой камере светоформирующие пластины 12 установлены таким образом, что они совместно со светопоглащающим экраном определяют просто юстируемый и надежно контролируемый внешний и внутренний радиальные размеры светорассеивающего объема дымового аэрозоля. Благодаря этому легко достигается повторяемость параметров оптической схемы при регулировках.In the proposed device, in accordance with the selected angular diagrams of the emitter and receiver in the smoke chamber, the light-shaping plates 12 are installed so that they, together with the light-absorbing screen, determine the simply adjustable and reliably controlled external and internal radial dimensions of the light-scattering volume of the smoke aerosol. This easily achieves the repeatability of the parameters of the optical circuit during adjustments.

Оптико-электронная схема обеспечивает надежное функционирование извещателя при практически полном исключении ложных срабатываний из-за запыления внутренних поверхностей дымовой камеры. Период технического обслуживания по удалению пыли из камеры значительно увеличивается. Такой результат получен благодаря тому, в частности, что интенсивно запыляемые поверхности в предлагаемом устройстве выведены из зоны угловой апертуры приемника.The optoelectronic circuit ensures reliable functioning of the detector with almost complete elimination of false positives due to dusting of the internal surfaces of the smoke chamber. The maintenance period for removing dust from the chamber is significantly extended. This result was obtained due to the fact that, in particular, the intensely dusty surfaces in the proposed device were removed from the zone of the receiver’s aperture.

Уровень электрического сигнала Ι(γ) на выходе приемника оптического излучения 9 при заданной освещенности, созданный излучателем в дымовой камере в окрестности светорассеивающего объема, находится в линейной зависимости от оптической плотности дыма, величины светорассеивающего объема среды и значения индикатрисы рассеяния частиц дыма \(γ) для угла рассеяния γ. Геометрические размеры светорассеивающего объема при осесимметричной геометрии значительно (порядка 2π раз) превышают соответствующие значения для прототипа. Индикатриса рассеяния света \(γ) для разных типов дымов при малых углах рассеяния γ (порядка нескольких градусов для заявляемого устройства) имеет величину, значительно (в 10 и более раз) превышающую соответствующие значения при углах рассеяния 45 и 90°, реализованных в прототипе и втором аналоге. Выбор малых значений угла рассеяния γ и существенное увеличение рассеивающего объема, реализованных при симметричной оптико-геометрической схеме, проявляются в значительном повышении параметра чувствительности и отношения сигнал/помеха предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.The level of the electrical signal Ι (γ) at the output of the optical radiation receiver 9 at a given illumination, created by the emitter in the smoke chamber in the vicinity of the light-scattering volume, is linearly dependent on the optical density of the smoke, the value of the light-scattering volume of the medium \ (γ) for a scattering angle γ. The geometrical dimensions of the light-scattering volume with an axisymmetric geometry significantly (about 2π times) exceed the corresponding values for the prototype. The indicatrix of light scattering \ (γ) for different types of smoke at small scattering angles γ (on the order of several degrees for the claimed device) has a value significantly (10 or more times) greater than the corresponding values at scattering angles 45 and 90 °, implemented in the prototype and second analog. The choice of small values of the scattering angle γ and a significant increase in the scattering volume, implemented with a symmetric optical-geometrical scheme, manifest themselves in a significant increase in the sensitivity parameter and signal-to-noise ratio of the proposed device compared to the prototype.

Лучи, прямо прошедшие светорассеивающий объем, выводятся за пределы дымовой камеры по каналам синусообразной формы, образованным периферийными направляющими 13. Последние, помимо уменьшения засветок, препятствуют созданию областей турбулентности и облегчают поэтому свободный дымозаход в область дымовой камеры и беспрепятственный выход дыма за ее пределы.The rays that directly pass the light-scattering volume are output outside the smoke chamber through sinus-shaped channels formed by peripheral guides 13. The latter, in addition to reducing illumination, impede the creation of turbulence areas and therefore facilitate free smoke passage to the smoke chamber area and unimpeded smoke output outside it.

Электрическая схема устройства обеспечивает регистрацию рассеянного излучения, анализ динамики плотности дыма, подачу сигнала пожарной тревоги, проверку работоспособности в дежурном режиме с помощью калибратора 14 (при нажатии кнопки на корпусе извещателя) и оценку уровня чувствительности устройства (при его настройке с помощью имитатора светорассеяния 15).The electrical circuit of the device provides registration of scattered radiation, analysis of smoke density dynamics, a fire alarm signal, standby test using the calibrator 14 (when a button is pressed on the detector housing) and an estimate of the sensitivity level of the device (when configured using a light scattering simulator 15) .

Повышенная надежность и помехозащищенность устройства от внешних воздействий разной природы и необходимая стабильность поддержания заданного порогового уровня сигналов обеспечена за счет ряда встроенных стабилизированных генераторов тока (например 3), от которых производится непосредственное питание основных функциональных элементов устройства.Increased reliability and noise immunity of the device from external influences of different nature and the necessary stability to maintain a given threshold level of signals is provided by a number of built-in stabilized current generators (for example, 3), which directly feed the main functional elements of the device.

Пониженное энергопотребление извещателя по сравнению с прототипом достигнуто благодаря применению в схеме управляемого генератора электрических импульсов 6, переключаемого задающим интегратором 1 на дежурный режим работы на пониженной (в 10 раз относительно тактовой) частоте генерации.The reduced power consumption of the detector compared to the prototype is achieved thanks to the use of a controlled electric pulse generator 6 in the circuit, switched by master integrator 1 to the standby mode at a low (10 times relatively clock) generation frequency.

В отличие от прототипа с амплитудной регистрацией сигналов, благодаря принципу интегрирования, заложенному в схемах задающего 1, управляемого 17 интеграторов и ФНЧ 18, в предлагаемом устройстве обеспечена надежная коммутация на различные режимы работы. Именно, поддерживается дежурный режим работы на пониженной частоте следования импульсов при отсутствии дыма (фиг. 2,г). Осуществляется переключение схемы с дежурного режима на промежуточный режим работы при тактовой частоте (фиг. 2,г), на котором производится анализ динамики задымленности. Включается режим пожарной тревоги (фиг. 2,к) в случае дальнейшего нарастания и концентрации дыма или поддержания концентрации на пороговом уровне.Unlike the prototype with amplitude registration of signals, thanks to the principle of integration embedded in the circuits of master 1, controlled by 17 integrators and low-pass filter 18, the proposed device ensures reliable switching to various operating modes. Namely, the duty mode is maintained at a lower pulse repetition rate in the absence of smoke (Fig. 2, d). The circuit is switched from the standby mode to the intermediate mode of operation at the clock frequency (Fig. 2, d), which analyzes the smoke dynamics. The fire alarm mode is activated (Fig. 2, k) in the event of further increase and concentration of smoke or maintain concentration at the threshold level.

Функции, выполняемые основными структурными компонентами, определили устройство изобретения в целом (фиг. 3).The functions performed by the main structural components determined the device of the invention as a whole (Fig. 3).

Таким образом, предлагаемое устройство имеет более высокие по сравнению с прототипом качественные показатели по энергопотреблению, чувствительности, надежности, помехозащищенности, стабильности и продолжительности исправного функционирования.Thus, the proposed device has higher quality indicators in comparison with the prototype in terms of power consumption, sensitivity, reliability, noise immunity, stability and duration of good functioning.

Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1. Линейные дымовые пожарные извещатели: новые технические решения 2004. //Алгоритм безо1. Linear smoke detectors: new technical solutions 2004. // Algorithm without

- 4 007638 пасности. №1, 2004.- 4 007638 pass. №1, 2004.

2. Ор11еа1 зтоке бе!ее1ог. //Патент ЕР 00926646 А1 С 08В 17/107, 1999.2. Or11ea ztoku be! Him1og. // Patent EP 00926646 A1 C 08B 17/107, 1999.

3. Извещатель пожарный оптико-электронный дымовой ИП-212-41М. //Сборник паспортов и рекомендаций по инсталляции приборов торговой марки Рубеж, 2004, с. 4-9.3. Fire-detector opto-electronic smoke detector IP-212-41M. // Collection of passports and recommendations for the installation of devices brand Rubezh, 2004, p. 4-9.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Извещатель пожарный дымовой, содержащий генератор электрических импульсов, усилитель, формирователь сигнала пожарной тревоги, дымовой датчик, включающий излучатель и приемник оптического излучения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит управляемый интегратор, фильтр нижних частот, схему сброса и имеющий два выхода задающий интегратор, включающий стабилизированный генератор тока, интегратор, компаратор первого уровня и компаратор второго уровня, а дымовой датчик дополнительно содержит светопоглощающий экран, причем вход управляемого генератора электрических импульсов соединен по первому выходу задающего интегратора через компаратор первого уровня с интегратором, подключенным к сети через стабилизированный генератор тока, а излучатель, приемник оптического излучения и сформированный их угловыми диаграммами светорассеивающий объем расположены в дымовой камере датчика с соблюдением условия осевой симметрии, выход приемника дымового датчика через усилитель, а также выход управляемого генератора электрических импульсов соединены с управляемым интегратором, который через фильтр нижних частот и схему сброса подсоединен ко входу интегратора, а интегратор через компаратор второго уровня по второму выходу задающего интегратора подключен к формирователю сигнала пожарной тревоги.1. Fire smoke detector, containing an electric pulse generator, an amplifier, a fire alarm driver, a smoke sensor including an emitter and an optical radiation receiver, characterized in that it also contains a controlled integrator, a low-pass filter, a reset circuit and a master integrator having two outputs comprising a stabilized current generator, an integrator, a first level comparator and a second level comparator, and the smoke sensor further comprises a light absorbing screen, with input An electric pulse generator is connected to the first output of the master integrator through a first level comparator with an integrator connected to the network via a stabilized current generator, and the radiator, optical radiation receiver and the scattering volume formed by their angular diagrams in the sensor smoke chamber, observing the condition of axial symmetry, output the receiver of the smoke sensor through the amplifier, as well as the output of a controlled generator of electric pulses are connected to a controlled integrate Ator, which, via the lowpass filter and a reset circuit coupled to the input of the integrator and the integrator through a second comparator the output level of the second integrator is connected to the master builder fire alarm. 2. Извещатель пожарный дымовой по п.1, отличающийся тем, что излучатель, приемник оптического излучения и сформированный их угловыми диаграммами светорассеивающий объем расположены в дымовой камере датчика с соблюдением условия симметрии относительно двух плоскостей, пересекающихся по оси, соединяющей излучатель, светопоглощающий экран и приемник оптического излучения, а дымовая камера снабжена светоформирующими пластинами и синусообразными периферийными направляющими.2. Fire smoke detector according to claim 1, characterized in that the emitter, receiver of optical radiation and the light-scattering volume formed by their angular diagrams are located in the smoke chamber of the sensor observing the condition of symmetry with respect to two planes intersecting along the axis connecting the radiator, light-absorbing screen and receiver optical radiation, and the smoke chamber is equipped with light-forming plates and sinus-shaped peripheral guides. 3. Извещатель пожарный дымовой по п.2, отличающийся тем, что дымовой датчик содержит калибратор оптического излучения и имитатор светорассеяния.3. Fire smoke detector according to claim 2, characterized in that the smoke sensor contains an optical radiation calibrator and a light scattering simulator.
EA200500787A 2005-04-12 2005-04-12 Fire alarm device EA007638B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200500787A EA007638B1 (en) 2005-04-12 2005-04-12 Fire alarm device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200500787A EA007638B1 (en) 2005-04-12 2005-04-12 Fire alarm device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200500787A1 EA200500787A1 (en) 2006-10-27
EA007638B1 true EA007638B1 (en) 2006-12-29

Family

ID=42799164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200500787A EA007638B1 (en) 2005-04-12 2005-04-12 Fire alarm device

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA007638B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646195C1 (en) * 2014-07-14 2018-03-01 Фенвал Контролз Оф Джэпэн, Лтд. Photoelectric smoke detector

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07151680A (en) * 1993-01-07 1995-06-16 Hochiki Corp Microparticle/smoke detector
JPH11339159A (en) * 1998-05-29 1999-12-10 Hochiki Corp Smoke sensor
RU2217796C2 (en) * 2001-07-02 2003-11-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Smoke fire alarm
JP2004055847A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Matsushita Electric Works Ltd Circuit-sealing structure and fire detector
RU2234737C1 (en) * 2002-11-22 2004-08-20 Карнаухов Геннадий Михайлович Signaling device for fire alarm

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07151680A (en) * 1993-01-07 1995-06-16 Hochiki Corp Microparticle/smoke detector
JPH11339159A (en) * 1998-05-29 1999-12-10 Hochiki Corp Smoke sensor
RU2217796C2 (en) * 2001-07-02 2003-11-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Smoke fire alarm
JP2004055847A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Matsushita Electric Works Ltd Circuit-sealing structure and fire detector
RU2234737C1 (en) * 2002-11-22 2004-08-20 Карнаухов Геннадий Михайлович Signaling device for fire alarm

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646195C1 (en) * 2014-07-14 2018-03-01 Фенвал Контролз Оф Джэпэн, Лтд. Photoelectric smoke detector

Also Published As

Publication number Publication date
EA200500787A1 (en) 2006-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101069042B1 (en) A chamber configuration adapted for a particle detector having an inlet through which fluid is adapted to flow at a first velocity
JP6523257B2 (en) Particle detection system and related method
EP2112639B1 (en) Improvement(s) related to particle detectors
US5552765A (en) Smoke detector with individually stored range of acceptable sensitivity
JP3138278B2 (en) Device for measuring light scattering by particles
JP3423759B2 (en) Particle detection and smoke detection device
JPS6325398B2 (en)
EP1540615A2 (en) Detector with ambient photon sensor and other sensors
ATE300072T1 (en) PARTICLE DETECTION WITH HIGH SENSITIVITY
GB2408324A (en) Testing device with reflective or scatter means for scattered light fire detector
EA007638B1 (en) Fire alarm device
AU2007203107B2 (en) Improvement(s) related to particle monitors and method(s) therefor
RU2809333C1 (en) Specific optical smoke density meter
JP3780701B2 (en) Smoke detector
RU2808053C1 (en) Combined fire annunciator
CA2598926A1 (en) Improvement(s) related to particle monitors and method(s) therefor
RU138993U1 (en) SMOK ALARM
WO2015071642A1 (en) Smoke detector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU