RU212186U1 - Сигнальное устройство - Google Patents

Abstract

Область использования: полезная модель относится к устройствам подачи сигнала тревоги с использованием видимого источника света и звукового сигнала и может быть использована в экипировке пожарного-газодымозащитника в качестве сигнального устройства, контролирующего допустимое время нахождения газодымозащитника в непригодной для дыхания среде. Сущность полезной модели: сигнальное устройство содержит металлический корпус в форме полого цилиндра 1. Торцы корпуса 1 закрыты первой 10 и второй 11 заглушками разъемно. Заглушки 10, 11 торцов корпуса выполнены с использованием технологии 3D-печати из термостойкого пластика с рабочей температурой окружающей среды не менее 160°С. В заглушках 10, 11 выполнены сквозные ячейки с 12 по 16, профилированные в соответствии с формой комплектующих элементов. В первой заглушке 10 размещены сигнальный светодиод 2, источник звука 8; во второй заглушке - второй светодиод 3 - индикатор напряжения, узел 4 включения/выключения питания, разъем USB 6 с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором 7, смонтированные на плате 17. Комплектующие элементы вставлены с усилием в соответствующие ячейки заглушек монтажными выводами внутрь корпуса 1. Питание устройства осуществляют от аккумулятора 9. Разъем 6 размещен с возможностью подключения к нему снаружи ответной части для подключения внешнего источника питания для подзаряда аккумулятора 9. Введен программируемый контроллер 5, который может быть выполнен на платформе Arduino Nano 3,0. Программируемый контроллер 5 и аккумулятор 9 размещены непосредственно в корпусе 1 устройства в негорючем теплоизоляционном материале. Первый светодиод 2 - сигнальный, выполнен двухцветным: зеленый и красный. Внутри корпуса 1 монтажные выводы комплектующих элементов соединены с входами-выходами контроллера 5 и между собой в соответствии с электрической схемой устройства, приведенной в описании (фиг. 7). Корпус 1 сигнального устройства может быть снабжен узлом крепления 25 к каске газодымозащитника. Полезная модель решает проблему контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, исключающего влияние субъективного фактора на результат контроля. Достигаемый технический результат: расширение арсенала средств для экипировки пожарного-газодымозащитника; возможность контроля времени нахождения газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, а, следовательно, возможность своевременной реальной оценки своих физических и временных возможностей и своевременной стимуляции ускоренного выхода из опасной зоны, повышение безопасности и возможность исключения гибели личного состава; расширение функциональных возможностей. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам подачи сигнала тревоги с использованием видимого источника света и звукового сигнала и может быть использована в экипировке пожарного-газодымозащитника в качестве сигнального устройства, контролирующего допустимое время нахождения газодымозащитника в непригодной для дыхания среде.

Газодымозащитная служба является одной из главных в комплексе специальных служб пожарной охраны и предназначена для обеспечения ведения боевых действий подразделений пожарной охраны в непригодной для дыхания среде при спасении людей, тушении пожаров, проведении аварийно-спасательных работ и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (21.mchs.gov.ru>gazodymozashchitnaya-sluzhba).

Ведение действий по тушению пожара и проведение аварийноспасательных работ в непригодной для дыхания среде выполняют газодымозащитники, которые снабжены средством индивидуальной защиты органов дыхания и зрения: дыхательными аппаратами на сжатом воздухе или дыхательными аппаратами на сжатом кислороде; регенеративным противогазом, в котором атмосфера создается путем регенерации выдыхаемого воздуха.

При этом в обязанности газодымозащитника входит (https://fireman.club/statyi-polzovateley/gazodyimozashhitnik-obyazannosti-na-pozhare-i-asr/) уметь проводить расчеты запаса воздуха (кислорода) и, в соответствии с этим, времени пребывания звена газодымозащитной службы (ГДЗС) в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) в непригодной для дыхания среде (следовательно, во время операции тушения пожара, должен отслеживать это время); следить по манометру за давлением воздуха (кислорода) в баллоне СИЗОД.

Контроль газодымозащитником в критической обстановке пожара допустимого времени пребывания в непригодной для дыхания среде посредством часов и манометра и адекватная оценка этого времени требует от человека повышенного самообладания и внимания, что относится к личным качествам человека и носит субъективный характер. Ошибка может привести к гибели как газодымозащитника или всего звена ГДЗС, так и спасаемого им человека.

Таким образом, существует проблема контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, исключающего влияние субъективного фактора на результат контроля.

Известен фонарь светосигнальный, содержащий цилиндрический корпус, состоящий из непрозрачного отсека для батарей питания и прозрачного отсека, в котором размещены друг за другом цилиндрические зеленый и красный светофильтры, перед которыми остается свободная зона. Внутри светофильтров по осевой размещены, также друг за другом, две параллельно включенные лампочки. При включении сигнального фонаря в положение «Белый цвет» после нажатия на управляющую кнопку первый раз контактная планка замыкает источник света непосредственно на лампочки. При этом светофильтры не перекрывают поток света. При включении в положение «зеленый» или «красный» после нажатия на управляющую кнопку соответственно второй и третий раз контактная планка выталкивает вперед соответственно зеленый или красный светофильтры. Зона белого цвета перекрывается (СССР, авторское свидетельство №548748, F21L 15/04, 28.02.77).

Наиболее близким к предлагаемому является универсальное светодиодное сигнальное устройство, содержащее трубчатый корпус, в котором размещены источник света -светодиоды, источник питания -аккумулятор, электрическая схема управления режимом работы светодиодов, кнопка включения устройства, кнопка управления режимом излучения: непрерывный режим, мигающий режим. Торцы корпуса закрыты первой и второй заглушками, причем первая заглушка выполнена с возможностью вывода светового луча от светодиода из корпуса наружу, а вторая заглушка содержит вилку подключения к внешнему источнику питания для подзарядки аккумулятора.

Выявленные сигнальные устройства имеют только два режима работы: включено/выключено или мигающий режим. Отсутствие режима таймера исключает возможность их использования для контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде. Кроме того, ручное управление сигнальным устройством требует отвлечения внимания газодымозащитника от происходящего в окружающей его обстановке, что опасно как для его жизни, так и для жизни спасаемого им человека. Следует отметить также отсутствие звукового сигнала. Наличие звукового сигнала в сигнальном устройстве имеет большое значение в условиях задымления при пожаре, так как подключение к зрительным органам органов слуха повышает оперативность и вероятность адекватного восприятия информации сигнального устройства. Отсутствие звукового сигнала в условиях пожара повышает опасность для жизни газодымозащитника и спасаемого.

В результате, выявленные сигнальные устройства не обеспечивают повышения безопасной работы газодымозащитника, а отсутствие режима таймера исключает возможность их использования для контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, что сужает их функциональные возможности.

Таким образом, выявленные в результате патентного поиска сигнальные световые устройства при осуществлении не решают выявленную проблему контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, исключающего влияние субъективного фактора на результат контроля.

Заявляемая полезная модель при осуществлении решает проблему контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, исключающего влияние субъективного фактора на результат контроля.

Кроме того, заявляемая полезная модель при осуществлении обеспечивает достижение технического результата: расширение арсенала средств для экипировки пожарного -газодымозащитника; возможность контроля времени нахождения газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, а, следовательно, возможность своевременной реальной оценки своих физических и временных возможностей и своевременной стимуляции ускоренного выхода из опасной зоны, повышение безопасности и возможность исключения гибели личного состава; расширение функциональных возможностей.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в сигнальном устройстве, которое содержит металлический корпус в форме полого цилиндра, размещенные внутри корпуса первый и второй светодиоды, аккумулятор, узел включения/выключения питания устройства, при этом торцы корпуса закрыты первой и второй заглушками разъемно, причем первая заглушка выполнена с возможностью вывода светового луча от первого светодиода из корпуса наружу через рассеивающую линзу, а вторая заглушка выполнена с возможностью подключения устройства к внешнему источнику питания, новым является то, что кроме того, в корпусе размещены программируемый контроллер, USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, и источник звука, при этом заглушки торцов выполнены с использованием технологии 3D-печати из термостойкого пластика с рабочей температурой окружающей среды не менее 160°С, при этом в заглушках выполнены сквозные ячейки, профилированные в соответствии с формой комплектующих элементов электрической схемы устройства и с возможностью их фиксации в соответствующих ячейках с усилием, при этом комплектующие элементы вставлены в соответствующие ячейки заглушек монтажными выводами внутрь корпуса, при этом, в ячейках первой заглушки размещены источник звука и первый светодиод - сигнальный, который выполнен двухцветным, а в ячейках второй заглушки размещены второй светодиод - индикатор питания, узел включения/выключения питания устройства, который размещен с возможностью доступа снаружи корпуса к его исполнительному механизму, и USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, при этом USB-разъем размещен в соответствующей ячейке с возможностью подключения к нему снаружи корпуса устройства ответной части разъема, при этом внутри корпуса монтажные выводы комплектующих элементов соединены с контроллером, аккумулятором и между собой в соответствии с электрической схемой устройства. Кроме того, электрическая схема устройства содержит первый и второй светодиоды, узел включения/выключения питания устройства, программируемый контроллер, USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, источник звука, и аккумулятор, который выходом подключен к входу питания контроллера, при этом плюсовой контакт аккумулятора подключен к контроллеру через подвижный контакт узла включения/выключения устройства, к неподвижному контакту которого через токоограничивающий резистор подключен плюсовой вывод второго светодиода, минусовой вывод которого подключен к минусовому контакту аккумулятора, параллельно выходу которого подключен USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, при этом выводы входа питания источника звука подключены параллельно выходу источника питания «5 В» контроллера, а аналоговый выход источника звука подключен к аналоговому входу контроллера, кроме того, первый плюсовой вывод первого светодиода -зеленый цвет подключен через токоограничивающий резистор к выходу источника питания «5 В» контроллера, второй плюсовой вывод первого светодиода - красный цвет подключен через токоограничивающий резистор к выходу широтно-импульсной модуляции контроллера, а катод первого светодиода подключен к минусовому контакту входа питания контроллера. При этом программируемый контроллер выполнен на платформе Arduino Nano 3,0; программируемый контроллер и аккумулятор размещены в корпусе в негорючем теплоизоляционном материале; первый светодиод сигнальный, выполнен двухцветным: зеленый и красный; корпус сигнального устройства снабжен узлом крепления к каске газодымозащитника.

На фиг. 1 изображена фотография устройства с узлом крепления к каске газодымозащитника, вид со стороны второй заглушки корпуса;

на фиг. 2 -первая и вторая заглушки корпуса, выполненные с помощью технологии 3D-печати из термостойкого пластика;

на фиг. 3 -размещение комплектующих элементов электрической схемы устройства в сквозных профилированных ячейках первой и второй заглушек, вид изнутри корпуса;

на фиг. 4 -размещение узла включения/выключения питания устройства и USB-разъема во второй заглушке, вид снаружи корпуса;

на фиг. 5 -размещение источника звука и первого светодиода - сигнального в первой заглушке, вид снаружи корпуса;

на фиг. 6 -сигнальное устройство, закрепленное на каске газодымозащитника;

на фиг. 7 -функциональная схема подключения комплектующих элементов электрической схемы заявляемого сигнального устройства к контроллеру.

Заявляемое сигнальное устройство содержит: металлический корпус в форме полого цилиндра 1, размещенные внутри корпуса первый 2 и второй 3 светодиоды, узел 4 включения/выключения питания устройства, программируемый контроллер 5, USB-разъем 6 с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором 7, источник звука 8, и аккумулятор 9.

Торцы корпуса 1 закрыты первой 10 и второй 11 заглушками разъемно. Заглушки 10, 11 торцов корпуса выполнены с использованием технологии 3D-печати из термостойкого пластика с рабочей температурой окружающей среды не менее 160°С.

Кроме того, в заглушках 10, 11 выполнены сквозные ячейки с 12 по 16, профилированные в соответствии с формой комплектующих элементов 2, 8, 3, 4, 6, 7, электрической схемы устройства и с возможностью их фиксации в них с усилием. Комплектующие элементы вставлены в соответствующие ячейки заглушек монтажными выводами внутрь корпуса 1.

Первая заглушка 10 выполнена с возможностью вывода через рассеивающую линзу (не показано) светового луча от первого 2 светодиода, который является сигнальным, из корпуса 1 наружу. В ячейках 12, 13 первой 10 заглушки размещены первый 2 светодиод, сигнальный, и источник звука 8, соответственно. Первый светодиод 2 выполнен двухцветным: зеленый и красный.

Вторая заглушка 11 выполнена с возможностью подключения устройства к внешнему источнику питания. Во второй 11 заглушке размещены: в ячейке 14 - второй 3 светодиод, индикатор питания; в ячейке 15 - узел 4 включения/выключения питания устройства, который размещен с возможностью доступа к его исполнительному механизму; в ячейке 16 размещен разъем USB 6 с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором 7. Разъем 6 размещен с возможностью подключения к нему снаружи ответной части для подключения внешнего источника питания для подзаряда аккумулятора 9.

В примере выполнения устройства разъем USB 6 предварительно закреплен на монтажной печатной плате 17 (фиг. 3), на которой, в соответствии с печатью платы, выполнено электрическое соединение его плюсового выхода с токоограничивающим резистором 7, а также припаяны монтажные плюсовой и минусовой выводы (провода - не показано).

Программируемый контроллер 5 может быть выполнен на платформе Arduino Nano 3,0. Программируемый контроллер 5 и аккумулятор 9 размещены в корпусе 1 в негорючем теплоизоляционном материале. Первый светодиод 2 - сигнальный, выполнен двухцветным: зеленый и красный.

Внутри корпуса 1 монтажные выводы комплектующих элементов соединены с входами-выходами контроллера 5 и между собой в соответствии с электрической схемой устройства (фиг. 7).

Электрическая схема устройства содержит первый 2 и второй 3 светодиоды, узел 4 включения/выключения питания устройства, программируемый контроллер 5, USB-разъем 6 с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором 7, источник звука 8, и аккумулятор 9.

Аккумулятор 9 подключен к входу 18 питания контроллера 5. При этом плюсовой контакт аккумулятора подключен к контроллеру через подвижный контакт узла 4 включения/выключения устройства. Параллельно выходу аккумулятора 9 подключен USB разъем 6 с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором 7. К неподвижному контакту узла 4 через токоограничивающий резистор подключен плюсовой вывод второго 3 светодиода, минусовой вывод которого подключен к минусовому контакту аккумулятора 9. Выводы входа питания источника звука 8 подключены параллельно выходу 19 источника питания «5 В» контроллера 5, а аналоговый выход источника звука 8 подключен к аналоговому входу 20 контроллера 5. Первый вывод двухцветного светодиода 2 -зеленый цвет подключен к выходу 19 источника питания «5 В» контроллера 5, а второй вывод двухцветного светодиода 2 -красный цвет подключен к выходу 21 широтно-импульсной модуляции контроллера 5. Катод первого светодиода 2 подключен к минусовому контакту входа 18 питания контроллера 5. При этом аноды светодиодов 2, 3 подключены к соответствующим источникам питания через токоограничивающие резисторы 22 (зеленый цвет), 23 (красный цвет), 24 (индикатор питания) соответственно, что является общепринятым регламентом при применении светодиодов.

Корпус 1 сигнального устройства может быть снабжен узлом крепления 25 к каске газодымозащитника (фиг. 1, фиг. 6).

Решение выявленной проблемы и заявленный технический результат достигаются следующим образом.

Существенные признаки заявленной формулы изобретения: «Сигнальное устройство содержит трубчатый металлический корпус, размещенные внутри корпуса первый и второй светодиоды, аккумулятор, узел включения/выключения питания устройства, при этом торцы корпуса закрыты первой и второй заглушками разъемно, причем первая заглушка выполнена с возможностью вывода светового луча от первого светодиода из корпуса наружу через рассеивающую линзу, а вторая заглушка выполнена с возможностью подключения устройства к внешнему источнику питания,…» являются неотъемлемой частью заявляемого сигнального устройства и обеспечивают его осуществимость, а, следовательно, обеспечивают решение выявленной проблемы и достижение заявленного технического результата.

Введение программируемого контроллера 5 в электрическую схему заявленного сигнального устройства, а также соединение монтажных выводов комплектующих элементов 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9 с контроллером 5 и между собой в соответствии с электрической схемой устройства, позволяет формировать программно любой режим работы устройства, в том числе, режим работы таймера, что позволяет контролировать допустимое время пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде. При этом в работу устройства не требуется дополнительного вмешательства спасателя, за исключением необходимости включения устройства перед входом в опасную зону (узел включения/выключения питания устройства 4). Факт подключения питания к электрической схеме устройства спасатель контролирует, также без дополнительных манипуляций, визуально по факту включения второго 3 светодиода, индикатора подключения питания.

Выполнение сигнального первого светодиода 2 двухцветным позволяет формировать для спасателя предупредительный сигнал зеленым цветом, информируя спасателя о том, что допустимое время пребывания в опасной зоне, с момента включения, составило 10 минут, и, через 5 минут после этого - тревожный мигающий сигнал красного цвета, предупреждающий спасателя о том, что остаток допустимого времени пребывания в опасной зоне составляет не более 3-5 минут.

Введение источника звука 8 в заявляемое сигнального устройство, обеспечивает возможность формирования устройством дополнительного сигнала тревоги для спасателя - звукового сигнала, что имеет большое значение в условиях плохой видимости в задымлении при пожаре. Подключение органов слуха к зрительным органам спасателя газодымозащитника для контроля времени нахождения в непригодной для дыхания среде повышает оперативность и вероятность адекватного восприятия информации сигнального устройства. При этом не требуется постоянного отвлечения спасателя для контроля продолжительности времени нахождения в опасной зоне посредством часов, а также для контроля давления в воздушном баллоне по манометру, что исключает субъективную оценку сложившейся ситуации.

В заявляемом сигнальном устройстве первая 10 и вторая 11 заглушки торцов корпуса 1 выполнены с использованием технологии 3D-печати.

3D-печать - это методика изготовления объемных изделий на основе цифровых моделей. Независимо от конкретной технологии, суть процесса заключается в постепенном послойном воспроизведении объектов. В этом процессе применяется особое устройство -3D-принтер, который печатает определенными видами материалов. Процесс 3D-печати включает опреации: выполняют 3D-моделирование необходимого объекта по определенным правилам; файл с цифровой моделью загружают в программу-слайсер, в которой генерируется управляющий код для 3D-принтера; устанавливают необходимые параметры 3D-печати; код записывают на съемный носитель памяти, который подключают к 3D-принтеру; 3D-модель воспроизводят.

Возможности 3D-печати практически безграничны, вплоть до использования в технологиях для изготовления очень тонких нависающих элементов.

Использование в заявляемом устройстве для изготовления заглушек технологии 3D-печати позволило выполнить в заглушках 10, 11 сквозные ячейки 12-16, профилированные в соответствии с формой комплектующих элементов электрической схемы устройства и с возможностью их фиксации в соответствующих ячейках с усилием. При этом, возможность размещения комплектующих элементов электрической схемы в профилированных ячейках позволила сгруппировать в отдельных заглушках сигнальные элементы первый светодиод 2 и источник звука 8 (первая заглушка 10) и элементы, обеспечивающие управление устройством -узел включения/выключения 4, и обслуживание устройства USB-разъем 6, через который осуществляют подзаряд аккумулятора 9, размещенный непосредственно внутри корпуса устройства (вторая заглушка 11).

При этом в заявляемом устройстве в ячейках 12, 13 первой заглушки 10 размещены соответственно: первый 2 светодиод - сигнальный и источник звука 8;

в ячейках 14, 15, 16 второй 11 заглушки размещены соответственно: второй 3 светодиод - индикатор питания, узел 4 включения/выключения питания устройства, который размещен с возможностью доступа снаружи корпуса к его исполнительному механизму, и USB-разъем 6 с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором 7, смонтированные на плате 17. При этом USB-разъем 6 размещен в соответствующей ячейке 16 с возможностью подключения к нему снаружи корпуса устройства ответной части разъема.

Кроме того, заглушки 10, 11 выполнены из термостойкого пластика с рабочей температурой окружающей среды не менее 160°С. В результате в условии высокой температуры окружающей среды пожара заглушки 10, 11, а, следовательно, профилированные ячейки 12-16, не теряют своей первоначальной формы и геометрических размеров, что обеспечивает, как надежную фиксацию заглушек 10, 11 в корпусе 1 устройства, так и надежную фиксацию комплектующих элементов электрической схемы 2, 3, 4, 6, 7, 8, устройства в соответствующих профилированных ячейках заглушек.

При этом, поскольку комплектующие элементы вставлены в соответствующие ячейки заглушек монтажными выводами внутрь корпуса, то обеспечивается возможность соединения внутри корпуса их монтажных выводов с контроллером 5, аккумулятором 9 и между собой в соответствии с электрической схемой устройства (фиг. ).

Требование к рабочей температуре пластика для 3D-печати обусловлено предельной переносимой температурой для пожарных в полной амуниции. Так при пожаре в многоэтажном доме в лестничной клетке температура повышается уже через 5-6 минут с начала горения до 120-140°С, если она примыкает к месту пожара. При этом по высоте лестничной клетки в пределах двух-трех этажей от уровня пожара создается тепловая подушка с t=100-150°С (https://helpiks.org/4-3119.html). Кроме того, заглушки 10, 11 выполнены из термостойкого пластика с рабочей температурой окружающей среды не менее 160°С. В результате в условии высокой температуры окружающей среды пожара заглушки 10, 11, а, следовательно, профилированные ячейки 12-16, не теряют своей первоначальной формы и геометрических размеров, что обеспечивает как надежную фиксацию заглушек 10, 11 в корпусе 1 устройства, так и надежную фиксацию комплектующих элементов электрической схемы 2, 3, 4, 6, 7, 8, устройства в соответствующих профилированных ячейках заглушек.

При этом, поскольку комплектующие элементы вставлены в соответствующие ячейки заглушек монтажными выводами внутрь корпуса, то обеспечивается возможность соединения внутри корпуса их монтажных выводов с контроллером 5, аккумулятором 9 и между собой в соответствии с электрической схемой устройства (фиг. 7).

Требование к рабочей температуре пластика для 3D-печати обусловлено предельной переносимой температурой для пожарных в полной амуниции. Так при пожаре в многоэтажном доме в лестничной клетке температура повышается уже через 5-6 минут с начала горения до 120-140°С, если она примыкает к месту пожара. При этом по высоте лестничной клетки в пределах двух-трех этажей от уровня пожара создается тепловая подушка с t=100-150°С (https://helpiks.org/4-3119.html). Из зарубежных источников известно, что предельная переносимая температура для пожарных в полной амуниции составляет в экстремальных условиях 160°С в течение 1 минуты («Tenability criteria for design of smoke hazard management systems» Ecolibrium, august 2011 («Жизнеспособность (устойчивость) при пожарах в зданиях: пределы и критерии оценки», автор: Доктор Венг По, Заместитель директора, Главный пожарный инженер, Umow Lai Pty Ltd).

Выполнение заглушек с посредством 3D-печати позволяет варьировать диаметром корпуса и расширяет номенклатуру спсателя на сигнал тревоги, а, следовательно, повышает его безопасность.

В заявляемом сигнальном устройстве программируемый контроллер 5 выполнен на платформе Arduino Nano 3,0 -это полнофункциональное миниатюрное устройство на базе микроконтроллера ATmega328 (Arduino Nano 3,0), адаптированное для использования с макетными платами (https://arduinomaster.ru/platy-arduino/plata-arduino-nano/; https://giantpong.files. wordpress.com/2012/08/camerastuff_schem.jpg). Arduino Nano разработано и выпускается фирмой Gravitech.

Отсутствие у микроконтроллера разъема питания, а также то, что Arduino Nano может быть запитана через USB-разъем от внешнего источника питания с нестабилизированным напряжением, снижает требования к качеству напряжения питания, что важно в условиях работы заявляемого сигнального устройства, а также обеспечивает возможность использования в заявляемом сигнальном устройстве в качестве источника питания аккумулятора 8 и возможность размещения USB разъема 6 во второй заглушке 11 устройства, а не на плате контроллера 5. Последнее обеспечивает возможность подзарядки аккумулятора 9 из вне и поддержание сигнального устройства в рабочем состоянии. В примере выполнения использован USB разъем типа Mini-B.

Программируемый контроллер 5 и аккумулятор 9 размещены в корпусе 1 в негорючем тепло- и электроизоляционном материале, что позволяет разместить их внутри корпуса 1 фиксировано, защищает от повышенной температуры окружающей среды и исключает замыкание монтажных проводов между собой.

Кроме того, наличие в Arduino Nano 3,0 цифрового ШИМ-выхода и выхода постоянного напряжения 5 В, позволяет организовать требуемый режим работы двухцветного светодиода: зеленый - непрерывное свечение до момента загорания красного мигающего. При этом включение светодиода осуществляется программно: зеленый загорается через 10 минут после включения узла 4 подключения питания. Красный загорается через пять минут после зеленого, за 3-5 минут до окончания разрешенного времени пребывания в неблагоприятной для дыхания среде. При этом в обоих случаях, также программно, одновременно включается источник звука 8, подключенный к аналоговому входу и входу питания 5 В контроллера 5. Продолжительность звука -1 секунда.

В примере выполнения заявляемого сигнального устройства для реализации использован в качестве источника звука пьезозуммер Ардуино (https://arduinomaster.ru/uroki-arduino/pishhalka-pezodinamik-arduino/)

Для изготовления заглушек 10, 11 может быть использован, например, полиэфирэфиркетон (РЕЕК): рабочая температура изделий из РЕЕК достигает 250°С, пластик самозатухающий, термостойкий, химически инертный (https://top3D-shop.ru/materiali/peek-175mm-brown.html; https://top3D-shop.ru/materiali/apium-peek-450-02kg-natural.html); или полифенилсульфон (PPSF/PPSU): ультратермоустойчивость, самозатухание в течение 10 секунд и отсутствие ядовитого дыма при горении (https://top3D-shop.ru/materiali/fireware-ppsf-ppsu.html).

С вышеприведенными пластиками работают, например, 3D-принтер Creatbot F430 - это высокотемпературный 3D-принтер для работы с такими материалами как PEEK, NYLON и другими, требующими высоких температур, или CreatBot F160 PEEK VERSION (https://3D-today.ru/wiki/3D-print_basics).

В примере выполнения использовали 3D-принтер Wanhao, модель Duplicator i3 Mini (Di3mini). Печать выполняли PLA пластиком, температурой печати 170-190°С. Модель для принтера создана в среде Tinkercad.

Из вышеизложенного следует, что предложенное техническое решение представляет собой устройство, содержащее элементы (блоки) и связи между ними, находящиеся в функционально-конструктивном техническом решении, обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении арсенала средств для экипировки пожарного-газодымозащитника. Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявляемая полезная модель при осуществлении решает проблему контроля допустимого времени пребывания газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, исключающего влияние субъективного фактора на результат контроля. При этом, при осуществлении заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата: расширение арсенала средств для экипировки пожарного-газодымозащитника; возможность контроля времени нахождения газодымозащитника в непригодной для дыхания среде, а, следовательно, возможность своевременной реальной оценки своих физических и временных возможностей и своевременной стимуляции ускоренного выхода из опасной зоны, повышения безопасности и возможность исключения гибели личного состава; расширение функциональных возможностей. Сборку заявленного сигнального устройства выполняют следующим образом. Изготавливают посредством 3D-печати в соответствии с геометрическими размерами корпуса 1 первую 10 и вторую 11 заглушки с профилированными сквозными ячейками 12-16 с формой, обеспечивающей плотную фиксацию в них соответствующих элементов электрической схемы устройства. Сначала размещают комплектующие элементы во второй заглушке 11. Предварительно закрепляют на монтажной печатной плате USB-разъем 6 и последовательно к его плюсовому выходу подключают токоограничивающий резистор 7. К плюсовому и минусовому выходам монтажной платы припаивают монтажные выводы (провода). Кроме того, монтажные выводы припаивают к выводам второго 3 светодиода и к выводам выключателя 4. Затем подготовленные монтажные выводы припаивают к соответствующим входам-выходам контроллера 5 и аккумулятора 9 в соответствии с электрической схемой устройства (фиг. 7). При этом контроллер 5 программируют заранее до начала сборки, а именно программируют порядок и время срабатывания сигнальных элементов. Подготовленные таким образом элементы 3, 4, и 6, 7, смонтированные на плате 17, вставляют в соответствующие ячейки второй 11 заглушки монтажными выводами внутрь корпуса 1, а затем заглушку 11 вставляют в торец корпуса 1. Осторожно вытряхивают из открытого торца корпуса 1 контроллер 5, что обеспечивается достаточной длиной монтажных проводов. Припаивают к контактам контроллера, в соответствии с электрической схемой, первый светодиод 2 и источник звука 8, которые затем вставляют в соответствующие ячейки первой заглушки 10. Затем заворачивают контроллер 5 и аккумулятор в негорючий теплоизоляционной материал, например в шлаковату, вставляют в корпус 1, закрывают открытый торец корпуса 1 первой заглушкой 10. Для выполнения соединений заглушек 10, 11 разъемными, торцы заглушек 10, 11 выступают над краями торцов корпуса 1 на высоту, удобную для их захвата пальцами.

Заявляемое устройство сигнализации работает следующим образом. Перед использованием подзаряжают аккумулятор 9 до требуемого значения напряжения. Узел включения/выключения 4 (любой замыкатель/размыкатель электрической цепи, удовлетворяющий требуемому электрическому режиму цепи и габаритам), находится в положении «выключено», цепь питания устройства разомкнута, индикатор питания 3 не горит. В этом случае к входу аккумулятора оказывается подключенным только разъем 6 USB (фиг. 7), к которому подключают ответную часть к разъему, соединенную с зарядным устройством. После выполнения операции подзаряда аккумулятора 9 ответную часть отсоединяют от разъема USB 6 и, тем самым, переводят его, в нейтральное состояние.

Затем устройство закрепляют на каске пожарного-газодымозащитника таким образом, чтобы будущий световой сигнал размыкатель электрической цепи, удовлетворяющий требуемому электрическому режиму цепи и габаритам) находится в положении «выключено», цепь питания устройства разомкнута, индикатор питания 3 не горит. В этом случае к входу аккумулятора оказывается подключенным только разъем 6 USB (фиг. 7), к которому подключают ответную часть к разъему, соединенную с зарядным устройством. После выполнения операции подзаряда аккумулятора 9 ответную часть отсоединяют от разъема USB 6 и, тем самым, переводят его, в нейтральное состояние.

Затем устройство закрепляют на каске пожарного газодымозащитника таким образом, чтобы будущий световой сигнал находился в зоне боковой видимости угла зрения. Перед входом в опасную зону газодымозащитник включает питание устройства выключателем 4. При этом загорается второй 3 светодиод - индикатор напряжения. Контроллер 5 начинает отслеживать время для подачи предупреждающего сигнала тревоги. Через 10 минут пребывания в зоне непригодной для дыхания контроллер включает зеленый светодиод, который горит в течение 5 минут, и источник звука на период 1 секунды. После чего контроллер включает красный светодиод, который работает до выключения или истощения элемента питания, и источник звука, который работает в течение 1 секунды. Таким образом, продолжительность допустимого времени пребывания в непригодной для дыхания среде составляет 20 минут.

Продолжительность допустимого времени пребывания в непригодной для дыхания среде задана на основании экспериментальных данных и соответствует сложным условиям, а именно: повышенная физическая нагрузка.

При использовании газодымозащитником дыхательных аппаратов с несколькими баллонами со сжатым воздухом или дыхательных аппаратов на сжатом кислороде возможно перепрограммирование сигнального устройства под время защитного действия этих аппаратов.

Claims (6)

1.Сигнальное устройство, содержащее металлический корпус в форме полого цилиндра, размещенные внутри корпуса первый и второй светодиоды, аккумулятор, узел включения/выключения питания устройства, при этом торцы корпуса закрыты первой и второй заглушками разъемно, причем первая заглушка выполнена с возможностью вывода светового луча от первого светодиода из корпуса наружу через рассеивающую линзу, а вторая заглушка выполнена с возможностью подключения устройства к внешнему источнику питания, отличающееся тем, что кроме того, в корпусе размещены программируемый контроллер, USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором и источник звука, при этом заглушки торцов выполнены с использованием технологии 3D-печати из термостойкого пластика с рабочей температурой окружающей среды не менее 160°С, при этом в заглушках выполнены сквозные ячейки, профилированные в соответствии с формой комплектующих элементов электрической схемы устройства и с возможностью их фиксации в соответствующих ячейках с усилием, причем комплектующие элементы вставлены в соответствующие ячейки заглушек монтажными выводами внутрь корпуса, при этом в ячейках первой заглушки размещены источник звука и первый светодиод - сигнальный, который выполнен двухцветным, а в ячейках второй заглушки размещены второй светодиод - индикатор питания, узел включения/выключения питания устройства, который размещен с возможностью доступа снаружи корпуса к его исполнительному механизму, и USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, при этом USB-разъем размещен в соответствующей ячейке с возможностью подключения к нему снаружи корпуса устройства ответной части разъема, при этом внутри корпуса монтажные выводы комплектующих элементов соединены с контроллером, аккумулятором и между собой в соответствии с электрической схемой устройства.

2. Сигнальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрическая схема устройства содержит первый и второй светодиоды, узел включения/выключения питания устройства, программируемый контроллер, USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, источник звука и аккумулятор, который выходом подключен к входу питания контроллера, при этом плюсовой контакт аккумулятора подключен к контроллеру через подвижный контакт узла включения/выключения устройства, к неподвижному контакту которого через токоограничивающий резистор подключен плюсовой вывод второго светодиода, минусовой вывод которого подключен к минусовому контакту аккумулятора, параллельно выходу которого подключен USB-разъем с последовательно подключенным к его плюсовому выходу токоограничивающим резистором, при этом выводы входа питания источника звука подключены параллельно выходу источника питания «5 В» контроллера, а аналоговый выход источника звука подключен к аналоговому входу контроллера, кроме того, первый плюсовой вывод первого светодиода - зеленый цвет- подключен через токоограничивающий резистор к выходу источника питания «5 В» контроллера, второй плюсовой вывод первого светодиода - красный цвет- подключен через токоограничивающий резистор к выходу широтно-импульсной модуляции контроллера, а катод первого светодиода подключен к минусовому контакту входа питания контроллера.

3. Сигнальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что программируемый контроллер выполнен на платформе Arduino Nano 3,0.

4. Сигнальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что программируемый контроллер и аккумулятор размещены в корпусе в негорючем теплоизоляционном материале.

5. Сигнальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый светодиод - сигнальный выполнен двухцветным: зеленый и красный.

6. Сигнальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус сигнального устройства снабжен узлом крепления к каске газодымозащитника.

Images