RU2279713C2 - Modulation indicator of infrared radiation - Google Patents

Modulation indicator of infrared radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2279713C2
RU2279713C2 RU2003109905/09A RU2003109905A RU2279713C2 RU 2279713 C2 RU2279713 C2 RU 2279713C2 RU 2003109905/09 A RU2003109905/09 A RU 2003109905/09A RU 2003109905 A RU2003109905 A RU 2003109905A RU 2279713 C2 RU2279713 C2 RU 2279713C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
microcontroller
analog
digital
meant
Prior art date
Application number
RU2003109905/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109905A (en
Inventor
Сергей Петрович Амельчугов (RU)
Сергей Петрович Амельчугов
Роман Владимирович Горностаев (RU)
Роман Владимирович Горностаев
Сергей Александрович Васильев (RU)
Сергей Александрович Васильев
Владимир Петрович Тихонов (RU)
Владимир Петрович Тихонов
Олег Викторович Кириллов (RU)
Олег Викторович Кириллов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Системы пожарной безопасности"
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 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Системы пожарной безопасности" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Системы пожарной безопасности"
Priority to RU2003109905/09A priority Critical patent/RU2279713C2/en
Publication of RU2003109905A publication Critical patent/RU2003109905A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279713C2 publication Critical patent/RU2279713C2/en

Links

Landscapes

  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: engineering of fire alarm devices.
SUBSTANCE: modulation indicator of infrared radiation, photo-electrical assembly of which is made with possible generation and transfer of signal through amplifier filter to digital part, input of analog-digital converter of which is meant for input of signal from amplifier filter, digital part is provided with guarding timer, connected to microcontroller, while signal generated by microcontroller is meant for sending to electromechanical modulator of photo-electric assembly, while signal transformed by analog-digital converter is meant for sending to microcontroller via optical isolation amplifiers, which microcontroller is meant for providing measurement results to transmitter-receiver of serial port to output of connecting device.
EFFECT: increased speed of operation, reliability and faultlessness of activation of fire-fighting systems and signalization.
1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам пожарной сигнализации и предназначено для обнаружения очага возгорания по инфракрасному излучению источника повышенной температуры. Изобретение может быть использовано в автоматических системах пожарной сигнализации и пожаротушения для обеспечения взрывобезопасности и пожаробезопасности в производственных помещениях и на промышленных площадках.The invention relates to fire alarm devices and is intended to detect a source of ignition by infrared radiation of a source of elevated temperature. The invention can be used in automatic fire alarm and fire extinguishing systems to ensure explosion safety and fire safety in industrial premises and on industrial sites.

Известен пирометрический датчик пожарной сигнализации, содержащий инфракрасные фотодетекторы, светофильтры с разными спектрами пропускания и усилители, выходы которых соединены с входом исполнительной схемы, при этом в него введены блок термостабилизации темновых токов фотодетекторов, разделитель светового потока и оптическая система для фокусировки потока на чувствительных окнах фотодетекторов, а исполнительная схема содержит соединенные последовательно блок вычисления отношения двух значений напряжения, блок усреднения и пороговый детектор, при этом последовательно установленные оптическая система для фокусировки потока на чувствительных окнах фотодетекторов и разделитель светового потока оптически связаны с фотодетекторами, которые подключены к неинвертирующим входам усилителей, а выходы блока термостабилизации подключены к инвертирующим входам усилителей, вход блока вычисления отношения двух значений напряжения является входом исполнительной схемы.A pyrometric fire alarm sensor is known, which contains infrared photodetectors, light filters with different transmission spectra and amplifiers, the outputs of which are connected to the input of the actuating circuit, and a thermal stabilization unit for dark currents of photodetectors, a light flux splitter and an optical system for focusing the flux on sensitive windows of photodetectors are introduced into it , and the executive circuit contains a series-connected unit for calculating the ratio of two voltage values, an averaging unit, and a por a new detector, while a sequentially mounted optical system for focusing the flow on the sensitive windows of the photodetectors and a light splitter are optically connected to the photodetectors that are connected to the non-inverting inputs of the amplifiers, and the outputs of the thermal stabilization unit are connected to the inverting inputs of the amplifiers, the input of the unit for calculating the ratio of two voltage values is input executive circuit.

(RU патент №2109345, 20.04.1998).(RU patent No. 2109345, 04/20/1998).

Известное решение конструктивно сложно и не достаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации.The known solution is structurally complex and not reliable enough, it is limitedly applicable in extreme conditions at high temperature and dust, the presence of vibration.

Наиболее близким к заявляемому является модуляционный датчик пламени, содержащий герметичный корпус, внутри которого установлены светофильтр, пропускающий ИК-излучение, детектор ИК-излучения, усилитель сигнала, питающий генератор, электронный ключ, включающий автоматическую систему пожаротушения, при этом введены маятниковый модулятор, микролампа тестирования, формирователь прямоугольных импульсов и счетчик импульсов, маятниковый детектор ИК-излучения, усилитель сигнала, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов и электронный ключ соединены последовательно, микролампа тестирования смещена относительно продольной оси корпуса таким образом, что световой сигнал от микролампы, отражаясь от светофильтра, попадает к детектору ИК-излучения через маятниковый модулятор, причем питающий генератор подает напряжение на маятниковый модулятор, усилитель сигнала, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, электронный ключ и на микролампу тестирования.Closest to the claimed one is a modulation flame sensor containing a sealed enclosure, inside which a filter is installed that transmits infrared radiation, an infrared radiation detector, a signal amplifier, a power generator, an electronic key that includes an automatic fire extinguishing system, while a pendulum modulator, a microlamp are introduced , a rectangular pulse shaper and a pulse counter, a pendulum infrared detector, a signal amplifier, a rectangular pulse shaper, a pulse counter and the electronic key is connected in series, the microlamp is shifted relative to the longitudinal axis of the housing so that the light signal from the microlamp, reflected from the filter, enters the infrared detector through the pendulum modulator, and the supply generator supplies voltage to the pendulum modulator, signal amplifier, square-wave pulse generator , pulse counter, electronic key and microlamp testing.

(RU Патент №2179743).(RU Patent No. 2179743).

Известное решение излишне инерционно и не достаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации.The known solution is excessively inertial and not reliable enough, limitedly applicable in extreme conditions at high temperatures and dust, the presence of vibration.

Задачей изобретения является повышение быстродействия, надежности и безошибочности срабатывания систем пожаротушения и сигнализации. Задача решается тем, что в модуляционном датчике инфракрасного излучения, включающем корпус, фотоэлектрический узел со светофильтром, пропускающим ИК-излучение, фоторезистором и электромеханическим модулятором, аналоговую часть с усилителем-фильтром аналогового сигнала, цифровую часть с аналогоцифровым преобразователем, приемопередатчиком последовательного порта, и преобразователями напряжения, согласно решению фотоэлектрический узел выполнен с возможностью формирования и передачи сигнала через усилитель-фильтр на цифровой блок, оснащенный сторожевым таймером и микроконтроллером, при этом последний соединен с фотоэлектрическим узлом, усилитель-фильтр связан с цифровым блоком посредством оптронов, а микроконтроллер цифрового блока связан со сторожевым таймером, при этом цифровой блок выполнен с возможностью соединения с последовательным портом станции пожаротушения.The objective of the invention is to increase the speed, reliability and error-free operation of fire extinguishing systems and alarm systems. The problem is solved in that in a modulation infrared sensor, which includes a housing, a photovoltaic assembly with an IR-transmitting light filter, a photoresistor and an electromechanical modulator, an analog part with an analog signal amplifier / filter, a digital part with an analog-to-digital converter, a serial port transceiver, and converters voltage, according to the decision of the photovoltaic unit is configured to generate and transmit a signal through an amplifier filter to a digital unit equipped with a watchdog timer and a microcontroller, the latter being connected to a photovoltaic unit, an amplifier filter connected to the digital unit via optocouplers, and a digital unit microcontroller connected to the watchdog timer, while the digital unit is configured to connect to the serial port of the fire fighting station.

Отличительными от прототипа являются следующие признаки:Distinctive from the prototype are the following features:

- фотоэлектрический узел выполнен с возможностью формирования и передачи сигнала через усилитель - фильтр на цифровую часть, вход аналого-цифрового преобразователя которой предназначен для поступления сигнала с усилителя-фильтра, (что позволяет получить величины сигнала ИК-излучения в цифровом коде и обеспечивает повышение скорости получения и обработки сигнала, снижение инерционности датчика);- the photovoltaic unit is configured to generate and transmit a signal through an amplifier - filter to a digital part, the input of an analog-to-digital converter of which is designed to receive a signal from an amplifier-filter (which allows to obtain the values of the infrared signal in a digital code and provides an increase in the speed of obtaining and signal processing, reducing the inertia of the sensor);

- цифровая часть оснащена сторожевым таймером, связанным с микроконтроллером, при этом формируемый микроконтроллером сигнал предназначен для поступления на электромеханический модулятор фотоэлектрического узла, (что позволяет повысить и помехозащищенность);- the digital part is equipped with a watchdog timer associated with the microcontroller, while the signal generated by the microcontroller is intended for receipt on the electromechanical modulator of the photovoltaic unit (which allows to increase noise immunity);

- преобразованный аналого-цифровым преобразователем сигнал предназначен для попадания через оптроны на микроконтроллер, который предназначен для выдачи результатов измерений на приемопередатчик последовательного порта на выход соединительного устройства, (что обеспечивает возможность автоматической передачи значения ИК-излучения в цифровом виде посредством стандартных протоколов, повышает помехозащищенность, надежность и быстродействие);- the signal converted by an analog-to-digital converter is intended to be transmitted through optocouplers to a microcontroller, which is designed to transmit the measurement results to the serial port transceiver to the output of the connecting device (which provides the possibility of automatically transmitting the infrared value in digital form using standard protocols, increases noise immunity, reliability and speed);

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с известными аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень"Thus, the claimed solution meets the criterion of "novelty." Comparison of the proposed solutions with known analogues did not allow to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step"

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема модуляционного датчика.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a modulation sensor.

Модуляционный датчик инфракрасного излучения содержит корпус 1, фотоэлектрический узел 2 со светофильтром 3, аналоговую часть 4 с усилителем - фильтром 5 аналогового сигнала, цифровую часть 6 с аналого-цифровым преобразователем 7, приемопередатчик последовательного порта 8, преобразователи напряжения 9, сторожевой таймер 10, микроконтроллер 11, оптроны 12, соединительное устройство 13, электромеханический модулятор 14, фоторезистор 15.The infrared radiation modulation sensor contains a housing 1, a photovoltaic assembly 2 with a light filter 3, an analog part 4 with an amplifier — an analog signal filter 5, a digital part 6 with an analog-to-digital converter 7, a serial port 8 transceiver, voltage converters 9, a watchdog timer 10, a microcontroller 11, optocouplers 12, a connecting device 13, an electromechanical modulator 14, a photoresistor 15.

Устройство работает следующим образом. Формируемый микроконтроллером 11 сигнал частотой 8 Гц поступает на электромеханический модулятор 14 (ФЭУ 2), при этом фоторезистор 15 фотоэлектрического узла 2 (ФЭУ) включен в обратную связь операционного усилителя - фильтра 5 аналогового сигнала (УФС). На положительный вход (УФС) подается опорное напряжение 1,5 В. На выходе усилителя 5 (УФС) создается напряжение около 2-2,5 В. Таким образом, через фоторезистор 15 задается стабильный ток, а напряжение на выходе операционного усилителя 5 (УФС) будет зависеть от изменения сопротивления фоторезистора 15. При модуляции потока инфракрасного излучения, на выходе операционного усилителя 5 (УФС) формируется сигнал удвоенной частоты (16 Гц), амплитуда которого зависит от интенсивности потока инфракрасного излучения. На выходе УФС сигнал имеет форму, близкую к синусоидальной форме.The device operates as follows. The signal with a frequency of 8 Hz generated by microcontroller 11 is fed to an electromechanical modulator 14 (PMT 2), while the photoresistor 15 of the photovoltaic unit 2 (PMT) is included in the feedback of the operational amplifier - an analog signal filter 5 (UFS). A reference voltage of 1.5 V is supplied to the positive input (UFS). A voltage of about 2-2.5 V is generated at the output of amplifier 5 (UFS). Thus, a stable current is set through the photoresistor 15, and the voltage at the output of the operational amplifier 5 (UFS) ) will depend on the change in the resistance of the photoresistor 15. When modulating the infrared radiation stream, a double frequency signal (16 Hz) is formed at the output of the operational amplifier 5 (UFS), the amplitude of which depends on the intensity of the infrared radiation stream. At the output of the UFS, the signal has a shape close to a sinusoidal shape.

Синусоидальный сигнал частотой 16 Гц поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7. Для сокращения времени измерения амплитуды сигнала (необходимость измерения быстроизменяющихся процессов) используется квадратурный способ измерений. Датчик за период измеряемого сигнала формирует четыре выборки. Суммарное время одного преобразования и технологическая пауза, после которой можно считывать результат преобразования не превышает 2,5 мкс. Операция преобразования и формирование частоты модуляции выполняется в прерывании микроконтроллера 11, приоритет которого наивысший. В этом же прерывании выполняется сброс на сторожевой таймер 10. В прерывании с более низким приоритетом выполняется обмен со станцией (станция пожаротушения на чертеже не показана) через приемопередатчик последовательного порта 8. Остальные операции выполняются в свободное от прерываний время работы микроконтроллера 11. К ним относятся считывание результата преобразования из буфера данных аналого-цифрового преобразователя 7 (АЦП) в последовательном коде, математические операции, необходимые для вычисления амплитуды измеренного сигнала. Результаты измерений и последующих вычислений хранятся в ячейке данных и выдаются в приемопередатчик последовательного порта 8, при поступлении адресного запроса от управляющей станции.A sinusoidal signal with a frequency of 16 Hz is fed to the input of an analog-to-digital converter 7. To reduce the time of measuring the signal amplitude (the need to measure rapidly changing processes), a quadrature measurement method is used. The sensor for the period of the measured signal generates four samples. The total time of one conversion and the technological pause, after which the conversion result can be read, does not exceed 2.5 μs. The conversion operation and the formation of the modulation frequency is performed in the interruption of the microcontroller 11, the priority of which is the highest. In the same interrupt, a reset is made to watchdog timer 10. In the interrupt with a lower priority, an exchange is made with the station (fire extinguishing station is not shown in the drawing) through the serial port 8 transceiver. The rest of the operations are performed during the interrupt-free operation time of the microcontroller 11. These include reading the conversion result from the data buffer of the analog-to-digital converter 7 (ADC) in the serial code, the mathematical operations necessary to calculate the amplitude of the measured signal. The results of measurements and subsequent calculations are stored in the data cell and are issued to the transceiver of serial port 8, when an address request is received from the control station.

Устройство позволяет вести измерение величины инфракрасного излучения (фона) не менее 10 раз в секунду и передавать эту информацию в оцифрованном виде по интерфейсу RS-485 при получении запроса от управляющей станции (пожаротушения), что обеспечивает быстродействие и надежность работы системы. Устройство позволяет программно настраивать допустимые пределы величин фоновой освещенности, т.к. каждый датчик имеет свой адрес, который настраивается на цифровом блоке 6, вести мониторинг пожарной опасности и обнаруживать предаварийные ситуации (опасный перегрев подшипников, транспортерных лент и другого оборудования) раннего обнаружения очагов тления, пожаров и взрывов как технологических помещений, так и на открытых площадках, постоянное автоматическое тестирование работоспособности, что обеспечивает безошибочность инициируемой информации. Датчик является технологическим устройством и работает постоянно в одном режиме вне зависимости от обнаруживаемой информации.The device allows you to measure the value of infrared radiation (background) at least 10 times per second and transmit this information in digital form via the RS-485 interface upon receipt of a request from the control station (fire fighting), which ensures speed and reliability of the system. The device allows you to programmatically adjust the allowable limits for the values of background illumination, because each sensor has its own address, which is configured on digital block 6, to monitor fire hazard and detect pre-emergency situations (dangerous overheating of bearings, conveyor belts and other equipment) of early detection of smoldering foci, fires and explosions of both technological rooms and in open areas, continuous automatic performance testing, which ensures the accuracy of the initiated information. The sensor is a technological device and works continuously in one mode, regardless of the detected information.

Claims (1)

Модуляционный датчик инфракрасного излучения, включающий корпус, фотоэлектрический узел со светофильтром, пропускающим ИК-излучение, фоторезистором и электромеханическим модулятором, аналоговую часть с усилителем-фильтром аналогового сигнала, цифровую часть с аналого-цифровым преобразователем, приемопередатчиком последовательного порта и преобразователями напряжения, отличающийся тем, что фотоэлектрический узел выполнен с возможностью формирования и передачи сигнала через усилитель-фильтр на цифровую часть, вход аналого-цифрового преобразователя которой предназначен для поступления сигнала с усилителя-фильтра, цифровая часть оснащена сторожевым таймером, связанным с микроконтроллером, при этом формируемый микроконтроллером сигнал предназначен для поступления на электромеханический модулятор фотоэлектрического узла, а преобразованный аналого-цифровым преобразователем сигнал предназначен для попадания через оптроны на микроконтроллер, который предназначен для выдачи результатов измерений на приемопередатчик последовательного порта на выход соединительного устройства.Modulation infrared sensor, including a housing, a photovoltaic assembly with an IR-transmitting light filter, a photoresistor and an electromechanical modulator, an analog part with an analog signal filter amplifier, a digital part with an analog-to-digital converter, a serial port transceiver and voltage converters, characterized in that that the photovoltaic unit is configured to form and transmit a signal through an amplifier filter to the digital part, the input is analog-digital of the converter which is designed to receive the signal from the filter amplifier, the digital part is equipped with a watchdog timer connected to the microcontroller, while the signal generated by the microcontroller is intended to be fed to the electromechanical modulator of the photovoltaic unit, and the signal converted by the analog-to-digital converter is intended to be transmitted through the optocouplers to the microcontroller , which is designed to provide measurement results to the serial port transceiver on the output, connect nogo device.
RU2003109905/09A 2003-04-07 2003-04-07 Modulation indicator of infrared radiation RU2279713C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109905/09A RU2279713C2 (en) 2003-04-07 2003-04-07 Modulation indicator of infrared radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109905/09A RU2279713C2 (en) 2003-04-07 2003-04-07 Modulation indicator of infrared radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109905A RU2003109905A (en) 2005-01-20
RU2279713C2 true RU2279713C2 (en) 2006-07-10

Family

ID=34977391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109905/09A RU2279713C2 (en) 2003-04-07 2003-04-07 Modulation indicator of infrared radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279713C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534937C2 (en) * 2009-05-13 2014-12-10 Минимакс Гмбх Унд Ко. Кг Device and method for flame detection by means of detectors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534937C2 (en) * 2009-05-13 2014-12-10 Минимакс Гмбх Унд Ко. Кг Device and method for flame detection by means of detectors

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003109905A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4839527A (en) Optical-fibre smoke detection/analysis system
US7068177B2 (en) Multi-sensor device and methods for fire detection
AU2006251047B9 (en) A flame detector and a method
EP2571001B1 (en) Flame detector using optical sensing
TWI781965B (en) Portable device and method for estimating a parameter of a polymer material
EP0272466A2 (en) Distributed temperature sensor using an optical fibre as sensing element
FR2482753A1 (en) DEVICE FOR DETECTING FIRE AND EXPLOSION
RU2279713C2 (en) Modulation indicator of infrared radiation
JPH0836681A (en) Fire detection equipment using optical fiber
CN102455288B (en) Apparatus for carrying out calibration on photoelectric signal path of sensor device through online signal level monitoring
NO159424B (en) PHOTOELECTRIC SMOKE DETECTOR.
RU2289850C2 (en) Announcing sensor of infrared radiation
EP2993652B1 (en) Flame detector using nearband ir temporal signal processing
GB2169398A (en) Optical sensors
RU2109345C1 (en) Pyrometric fire detector
RU45544U1 (en) WIDE RADIATION SENSOR
CN108022400A (en) Fire alarm system and its method based on optical communication network
JP3426078B2 (en) Sensor, analog monitoring system, and abnormality monitoring method
CN212411323U (en) Double-temperature detection difference constant-temperature smoke temperature composite detection device
RU2503951C2 (en) Method to detect dust deposit on printed circuit boards of radio electronics equipment
RU2298231C2 (en) Emergency situation registration module
JPH0291548A (en) Optical fiber fire sensor
JPS63284427A (en) Fire detector
KR101611883B1 (en) An apparatus for objects sensing and method of thereof sensing
JPH02129525A (en) Hot body detecting device

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20051215

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20060209

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080408