RU187749U1

RU187749U1 - SMOKE DETECTOR

Info

Publication number: RU187749U1
Application number: RU2018131507U
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Петров; Сергей Анатольевич Захаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Элеста"
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-03-18

Abstract

Полезная модель относится к области пожарных сигнализаций. Датчик дыма содержит корпус с камерой, с выполненными в нем отверстиями для попадания внутрь камеры газообразных продуктов, возникающих при пожаре, при этом в камере установлен по меньшей мере один измерительный канал, содержащий светоизлучающий элемент и фотоприемник, расположенные на одной стороне камеры, а на другой стороне камеры установлена светоотражательная фокусирующая оптическая система, выполненная с возможностью фокусирования светового луча от светоизлучающего элемента на фотоприемнике. Технический результат заключается в упрощении конструкции с сохранением быстродействия срабатывания датчика при появлении продуктов сгорания при пожаре и уменьшении энергопотребления. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to the field of fire alarms. The smoke detector contains a housing with a chamber, with openings made therein for ingress of gaseous products arising from a fire into the chamber, while at least one measuring channel is installed in the chamber, containing a light emitting element and a photodetector located on one side of the chamber and on the other the side of the camera has a reflective focusing optical system configured to focus the light beam from the light-emitting element on the photodetector. The technical result consists in simplifying the design while maintaining the response speed of the sensor when the appearance of combustion products in a fire and reducing energy consumption. 3 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к пожарной сигнализации, точнее к датчикам обнаружения газообразных продуктов, возникающих при пожаре, с использованием светоизлучающих и светоприемных устройств.The utility model relates to fire alarms, and more specifically to sensors for detecting gaseous products that occur during a fire, using light emitting and light-receiving devices.

Из уровня техники известны два основных типа датчиков определения задымленности, использующиеся в оптико-электронных датчиках дыма:Two main types of smoke detection sensors are known from the prior art and are used in optoelectronic smoke sensors:

По рассеянию света, при этом излучатель и приемник света располагаются не на одной оптической оси. Когда продуктов сгорания в освещаемом излучателем объеме нет, сигнал на светоприемнике мал, появился дым - сигнал увеличивается.By light scattering, while the emitter and the light receiver are not located on the same optical axis. When there is no combustion products in the volume illuminated by the emitter, the signal on the light receiver is small, smoke has appeared - the signal increases.

По затуханию оптического сигнала, при этом излучатель и приемник света располагаются на одной оптической оси. Когда продуктов сгорания в освещаемом излучателем объеме нет, сигнал на светоприемнике большой, появился дым - сигнал уменьшается.The attenuation of the optical signal, while the emitter and the light receiver are located on the same optical axis. When there is no combustion products in the volume illuminated by the emitter, the signal at the light receiver is large, smoke has appeared - the signal decreases.

Известна конструкция датчика дыма по заявке ЕР 2463837, публикация 13.06.2012, МПК G08B 017/107, использующая эффект рассеивания света при поступлении в камеру, расположенную в корпусе. Для упрощения конструкции датчика излучатель и приемник света расположены на одной стороне камеры, на одной плате. При этом свет от излучателя отражается в обратном направлении с помощью плоского зеркала. В датчиках такого типа, во избежание попадания внешней засветки внутрь камеры приходится устанавливать экраны, которые создают дополнительное сопротивление свободному попаданию дыма внутрь камеры. Недостатком конструкции является то обстоятельство, что необходимо предусматривать дополнительные перегородки для защиты от внешней засветки камеры, что снижает скорость проникновения дыма в камеру и значит ухудшает быстродействия обнаружения пожара.The known design of the smoke detector according to the application EP 2463837, publication 06/13/2012, IPC G08B 017/107, using the effect of light scattering when it enters the camera located in the housing. To simplify the design of the sensor, the emitter and the light receiver are located on one side of the camera, on the same board. In this case, the light from the emitter is reflected in the opposite direction using a flat mirror. In sensors of this type, in order to prevent external illumination from entering the camera, screens have to be installed that create additional resistance to the free passage of smoke into the camera. The design drawback is the fact that it is necessary to provide additional partitions to protect against external illumination of the camera, which reduces the rate of penetration of smoke into the camera and therefore degrades the performance of fire detection.

Известна конструкция устройства пожарной сигнализации по заявке DE 102012214357, публикация 13.02.2014, МПК G08B 17/103. Устройство работает по затуханию оптического сигнала и содержит излучатель и приемник для приема светового излучения излучателя. Излучатель и приемник света расположены в камере так, что между ними имеется пространство, в котором при наличии дыма происходит поглощение света. Перед приемником установлен оптический элемент для уменьшения интерференционного излучения.A known design of a fire alarm device according to the application DE 102012214357, publication 02.13.2014, IPC G08B 17/103. The device operates on the attenuation of the optical signal and contains an emitter and a receiver for receiving light radiation from the emitter. The emitter and the light receiver are located in the chamber so that between them there is a space in which, in the presence of smoke, light is absorbed. An optical element is installed in front of the receiver to reduce interference radiation.

Наиболее близкой является конструкция точечного оптико-электронного дымового датчика по патенту на полезную модель RU 162728, публикация 27.06.2016, МПК G08B 17/00. Датчик работает по затуханию оптического сигнала, содержит несколько измерительных каналов, каждый из которых содержит расположенные в закрытых диафрагмах светоизлучающий элемент и фотоприемник, между которыми расположена открытая диафрагма. Датчик также снабжен светоизлучающим элементом и фотоприемником опорного канала, расположенными в светоизолированной камере. Технический результат состоит в способности установления факта наличия дыма на ранних стадиях развития пожара и позволяет уменьшить уровень ложных срабатываний.The closest is the design of a point optical-electronic smoke sensor according to the patent for utility model RU 162728, publication 06/27/2016, IPC G08B 17/00. The sensor operates by attenuation of the optical signal, it contains several measuring channels, each of which contains a light-emitting element and a photodetector located in closed diaphragms, between which an open diaphragm is located. The sensor is also equipped with a light-emitting element and a photodetector of the reference channel located in the light-insulated chamber. The technical result consists in the ability to establish the fact of the presence of smoke in the early stages of a fire and can reduce the level of false positives.

Данная конструкция датчика достаточно сложна за счет использования разнесенных по разные стороны камеры излучателей света и приемников. При использовании диафрагм сужается площадь поперечного сечения луча (область детектирования), но при этом заметно снижается полезная часть энергии излучения, приходящая в приемник. Это приводит к снижению чувствительности приемника, а значит либо к запаздыванию определения наличия дыма на ранних этапах развития пожара, либо к увеличению потребляемой энергии за счет увеличения тока, протекающего через излучатель.This sensor design is quite complicated due to the use of light emitters and receivers spaced on different sides of the camera. When using apertures, the beam cross-sectional area (detection area) narrows, but the useful part of the radiation energy arriving at the receiver is noticeably reduced. This leads to a decrease in the sensitivity of the receiver, which means either a delay in determining the presence of smoke in the early stages of a fire, or an increase in energy consumption due to an increase in the current flowing through the emitter.

Технический результат, достигаемый в датчике дыма по полезной модели, является упрощение его конструкции, с сохранением быстродействия срабатывания датчика при появлении продуктов сгорания при пожаре и уменьшении энергопотребления.The technical result achieved in the smoke detector according to a utility model is to simplify its design, while maintaining the response speed of the sensor when combustion products appear during a fire and reduce energy consumption.

Датчик дыма, содержит корпус с камерой, с выполненными в корпусе отверстиями для попадания внутрь камеры газообразных продуктов, возникающих при пожаре. В камере установлен по меньшей мере один измерительный канал, содержащий светоизлучающий элемент и фотоприемник, расположенные на одной стороне камеры, а на другой стороне камеры установлена светоотражательная фокусирующая оптическая система, выполненная с возможностью фокусирования светового луча от светоизлучающего элемента на фотоприемнике.The smoke detector comprises a housing with a chamber, with openings made in the housing for ingress of gaseous products arising from the fire into the chamber. At least one measuring channel is installed in the camera, comprising a light emitting element and a photodetector located on one side of the camera, and a reflective focusing optical system mounted on the other side of the camera, configured to focus the light beam from the light emitting element on the photodetector.

Благодаря расположению на одной стороне камеры светоизлучающего элемента и приемника упрощается конструкция, так как не требуется два конструктивных места для расположения этих элементов, включающих и электронные элементы датчика, а одно. При этом также сохраняется быстродействие срабатывания датчика при появлении продуктов сгорания при пожаре, ввиду наличия светоотражающей фокусирующей оптической системы, концентрирующей энергию оптического луча на приемнике. Таким образом, вся излучаемая энергия практически без потерь попадает в окно фотоприемника, что позволяет снизить потребление тока излучателя. При этом область детектирования полезного сигнала, наличия дыма, по сравнению с диафрагмой увеличивается и представляет собой объединение телесных оптических углов приемника и излучателя. Что повышает эффективность детектора.Due to the location on one side of the camera of the light-emitting element and the receiver, the structure is simplified, since two structural places are not required for the location of these elements, including electronic sensor elements, but one. At the same time, the response time of the sensor when combustion products appear during a fire is preserved, due to the presence of a reflective focusing optical system that concentrates the energy of the optical beam at the receiver. Thus, all the radiated energy practically without loss enters the window of the photodetector, which reduces the current consumption of the emitter. In this case, the detection area of the useful signal, the presence of smoke, compared with the diaphragm increases and is a combination of solid optical angles of the receiver and emitter. Which increases the efficiency of the detector.

В частном случае светоизлучающий элемент и фотоприемник могут быть расположены на одной плате.In the particular case, the light-emitting element and the photodetector can be located on the same board.

Кроме того, светоотражательная фокусирующая оптическая система может быть выполнена в виде плоского зеркала, в плоскости отражения которого расположена плосковыпуклая линза.In addition, the reflective focusing optical system can be made in the form of a flat mirror, in the plane of reflection of which there is a plano-convex lens.

Помимо этого, светоотражательная фокусирующая оптическая система может быть выполнена в виде вогнутого зеркала.In addition, the reflective focusing optical system can be made in the form of a concave mirror.

В частности, разные измерительные каналы подразумевают геометрически разнесенные области выявления наличия дыма, детектирования.In particular, different measuring channels imply geometrically spaced areas for detecting the presence of smoke and detection.

Полезная модель поясняется рисунком.The utility model is illustrated in the figure.

На Фиг. 1 приведен разрез датчика дыма.In FIG. 1 shows a section through a smoke detector.

Датчик дыма содержит корпус 1 с камерой 2. В корпусе 1 выполнены отверстия 3 для попадания внутрь камеры газообразных продуктов, возникающих при пожаре. В камере 2 установлен по меньшей мере один измерительный канал, содержащий светоизлучающий элемент 4 и фотоприемник 5, расположенные на одной стороне камеры 2. Светоизлучающий элемент 4 и фотоприемник 5, а также электронные элементы датчика, могут быть расположены на одной плате (на рисунках не показано).The smoke detector contains a housing 1 with a chamber 2. In the housing 1, holes 3 are made for the ingress of gaseous products arising from a fire into the chamber. At least one measuring channel is installed in the chamber 2, comprising a light-emitting element 4 and a photodetector 5 located on one side of the camera 2. The light-emitting element 4 and the photodetector 5, as well as the electronic elements of the sensor, can be located on one board (not shown in the figures )

На другой стороне камеры 2 установлена светоотражательная фокусирующая оптическая система 8, как показано на Фиг. 1, содержащая зеркало 9 и фокусирующую линзу 10. Светоотражающая фокусирующая оптическая система может быть также выполнена в виде вогнутого зеркала (на рисунках не показана).A reflective focusing optical system 8 is mounted on the other side of the camera 2, as shown in FIG. 1, comprising a mirror 9 and a focusing lens 10. The reflective focusing optical system can also be made in the form of a concave mirror (not shown in the figures).

Датчик дыма срабатывает, если энергия сигнала в фотоприемнике 5 поступающего из светоизлучающего элемента 4, и отраженного фокусирующей оптической системой 8, снижается ниже определенного порога.The smoke sensor is triggered if the energy of the signal in the photodetector 5 coming from the light emitting element 4, and reflected by the focusing optical system 8, decreases below a certain threshold.

Известно, что в незатененной камере по полезной модели (работающей по затуханию сигнала в присутствии дыма) внешнее излучение может осуществлять маскирование полезного сигнала. Для исключения этого эффекта за счет конструкции датчика требуется выполнить единственное ограничивающее конструкцию условие. А именно требуется, чтобы отверстия 3 для захода дыма находились за пределами телесного угла диаграммы направленности приемника. Как видно из представленных рисунков, если апертура оптической системы полностью перекрывает телесный угол оптической диаграммы приемника, то указанное ограничение выполняется автоматически.It is known that in an unshaded camera according to a utility model (operating by attenuation of a signal in the presence of smoke), external radiation can mask the useful signal. To eliminate this effect due to the design of the sensor, it is required to fulfill a single condition restricting the design. Namely, it is required that the holes 3 for smoke entry are outside the solid angle of the radiation pattern of the receiver. As can be seen from the presented figures, if the aperture of the optical system completely covers the solid angle of the optical diagram of the receiver, then this restriction is automatically satisfied.

Представленная полезная модель позволяет без дополнительных конструктивных усложнений и без увеличения габаритных размеров увеличить число каналов обнаружения. В качестве примера, являющегося частным случаем общего решения, на Фиг 2 изображен вид изнутри камеры на тот же детектор в другой плоскости. Где оптическая пара, светоизлучающий элемент 6 и фотоприемник 7 второго канала обнаружения, расположена на том же радиусе и повернута на 90 градусов относительно оптической пары первого канала. Области максимальной чувствительности к дыму сосредоточены не в плоскости оптической системы, где области детектирования первого и второго каналов пересекаются, а вблизи излучателей и приемников, где эти области не пересекаются. Поэтому в такой системе действительно два разнесенных в пространстве канала детектирования, что повышает достоверность обнаружения дыма.The presented utility model allows increasing the number of detection channels without additional design complications and without increasing the overall dimensions. As an example, which is a special case of the general solution, Fig. 2 shows an inside view of the camera on the same detector in another plane. Where the optical pair, the light emitting element 6 and the photodetector 7 of the second detection channel, is located at the same radius and rotated 90 degrees relative to the optical pair of the first channel. The areas of maximum smoke sensitivity are concentrated not in the plane of the optical system, where the detection areas of the first and second channels intersect, but near emitters and receivers, where these areas do not intersect. Therefore, in such a system there are really two detection channels spaced apart in space, which increases the reliability of smoke detection.

Датчик дыма по полезной модели прост по конструкции и эффективен, так как позволяет быстро обнаруживать наличие продуктов сгорания.The smoke detector according to a utility model is simple in design and efficient, as it allows you to quickly detect the presence of combustion products.

Claims

1. A smoke detector comprising a housing with a camera, with openings made therein for ingress of gaseous products arising from a fire into the chamber, wherein at least one measuring channel is installed in the chamber, comprising a light emitting element and a photodetector located on one side of the chamber, and on the other side of the camera there is a reflective focusing optical system configured to focus the light beam from the light-emitting element on the photodetector.

2. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the light emitting element and the photodetector are located on the same board.

3. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the reflective focusing optical system is made in the form of a flat mirror, in the plane of reflection of which there is a plano-convex lens.

4. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the reflective focusing optical system is made in the form of a concave mirror.