RU57492U1

RU57492U1 - SMOK ALARM

Info

Publication number: RU57492U1
Application number: RU2006115946/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Гвоздырев
Original assignee: Александр Васильевич Гвоздырев
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма, и может быть использовано для обнаружения возгорании на ранней стадии при появлении дымовых аэрозолей. Также она может быть использована для определения запыляемости в цехах точного приборостроения, особенно в микроэлектронной промышленности. Технической задачей полезной модели является оптимизация габаритно-массовых характеристик с высокой эффективностью работы и низкой стоимостью. Для решения поставленной задачи предлагается сигнализатор дыма, содержащий оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника и кольцевой диафрагмы, отличающийся тем, что светоприемник и светоизлучатель расположены на оптической оси, перед светоизлучателем и перед светоприемником расположены оптические линзы, а за линзами - диафрагмы с поглощающими камерами.The utility model relates to fire fighting equipment, namely to smoke detectors, and can be used to detect fires at an early stage when smoke aerosols appear. It can also be used to determine dustiness in precision instrumentation workshops, especially in the microelectronic industry. The technical task of the utility model is to optimize the overall mass characteristics with high work efficiency and low cost. To solve this problem, a smoke detector is proposed that contains an optical module consisting of a light emitter, a light detector and an annular diaphragm, characterized in that the light detector and light emitter are located on the optical axis, optical lenses are located in front of the light emitter and in front of the light detector, and diaphragms with absorbing cameras are located behind the lenses. .

Description

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма, и может быть использовано для обнаружения возгорании на ранней стадии при появлении дымовых аэрозолей. Также она может быть использована для определения запыляемости в цехах точного приборостроения, особенно в микроэлектронной промышленности.The utility model relates to fire fighting equipment, namely to smoke detectors, and can be used to detect fires at an early stage when smoke aerosols appear. It can also be used to determine dustiness in precision instrumentation workshops, especially in the microelectronic industry.

Известен сигнализатор дыма, устанавливаемый в пожарных извещателях ИП-212-41М, выпускаемый согласно техническим условиям ТУ 4371-005-12215496-00, содержащий внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами, расположенными внутри цилиндрического объема по периферии его оснований с возможностью протекания потоков дыма с внешней стороны. Многочисленные периферийные лабиринтные пластины размещены в виде вложенных друг в друга, близких к прямым, двухгранных углов между основанием и крышкой измерительной камеры примерно с интервалом 12°. Разъемные по вертикали установочные места выполнены для светоизлучателя с цельным отверстием, а для светоприемника - сборным многоэлементным. Двухгранная пластина, установленная между светоизлучателем и светоприемником с возможностью пересечения их оптических осей, связана с одной из периферийных лабиринтных пластин и расположена перед секторами основания и крышки измерительной камеры расходящимися гребешковыми лучами.Known smoke detector installed in fire detectors IP-212-41M, produced according to the technical specifications TU 4371-005-12215496-00, containing inside the housing mounted on the base, detachable from the housing an optical module consisting of a light emitter, a light detector, a measuring chamber, made in the form of a cylindrical volume bounded by side labyrinth plates located inside the cylindrical volume on the periphery of its bases with the possibility of flow of smoke from the outside. Numerous peripheral labyrinth plates are placed in the form of nested, close to right, dihedral angles between the base and the cover of the measuring chamber with an interval of approximately 12 °. Vertical split seats are made for a light emitter with a single hole, and for a light detector - a multi-element prefabricated one. A two-sided plate mounted between the light emitter and the light receiver with the possibility of intersecting their optical axes is connected to one of the peripheral labyrinth plates and is located in front of the base and cover sectors of the measuring chamber with diverging scallop rays.

Однако для указанного сигнализатора дыма характерны большие габариты измерительной камеры, размерами которой определяются и габариты корпуса сигнализатора дыма, сложность изготовления форм для литья, за счет большого количества тонких изогнутых лабиринтных пластин, и установочных However, the indicated smoke detector is characterized by the large dimensions of the measuring chamber, the dimensions of which determine the dimensions of the smoke detector housing, the complexity of manufacturing molds due to the large number of thin curved labyrinth plates, and installation

мест для светоизлучателя и светоприемника, требующих дополнительных приспособлений при литье - "знаки", а также имеющийся высокий уровень паразитной "засветки" светоприемника от внутреннего и внешнего излучений. Установочные места для светоизлучателя и светоприемника расположены таким образом, что область для измерения частиц дыма смещена от центра камера, что исключает уменьшение диаметра оснований измерительной камеры без ухудшения основного параметра чувствительности камеры, а выполнением установочных мест для светоизлучателя и светоприемника несколькими отстоящими друг от друга пластинами обусловлена дополнительная паразитная засветка светоприемника, что существенно снижает чувствительность измерительной камеры. Диафрагмы светоизлучателя и светоприемника велики, поэтому первоначальный уровень сигнала светоизлучателя при отсутствии дыма повышается, тем самым маскируется полезный сигнал при появлении дыма.places for a light emitter and a light receiver, requiring additional devices during casting - “signs”, as well as the existing high level of spurious “illumination” of the light receiver from internal and external radiation. The mounting places for the light emitter and light detector are arranged so that the area for measuring smoke particles is offset from the center of the chamber, which eliminates the reduction in the diameter of the bases of the measuring chamber without deterioration of the main sensitivity parameter of the camera, and the installation of the mounting holes for the light emitter and light receiver by several spaced apart plates additional parasitic illumination of the light detector, which significantly reduces the sensitivity of the measuring chamber. The diaphragms of the light emitter and the light detector are large, therefore, the initial level of the signal of the light emitter in the absence of smoke rises, thereby masking the useful signal when smoke appears.

Также известен сигнализатор дыма, устанавливаемый в пожарных извещателях ИП-212-40, выпускаемых согласно техническим условиям ТУ 4371-001-51294813-00, который содержит внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами, расположенными внутри цилиндрического объема по периферии его оснований с возможностью протекания потоков дыма с внешней стороны. Многочисленные периферийные лабиринтные пластины в виде прямоугольных пластин, размещенные на крышке измерительной камеры под острым углом к ее боковой поверхности, сопряжены с соответствующими вложенными друг в друга двухгранными углами более 90° основаниями измерительной камеры, а двухгранная лабиринтная пластина между светоизлучателем и светоприемником, на которой крепится крышка измерительной камеры, размещена не пересекая одной гранью параллельно оптической оси светоизлучателя, а другой - перпендикулярно оптической оси светоприемника. При этом крышка измерительной камеры несколько больше основания и торцы установочных мест светоизлучателя, светоприемника A smoke detector is also known that is installed in IP-212-40 fire detectors manufactured according to the technical specifications of TU 4371-001-51294813-00, which contains an optical module, detachable from the body, consisting of a light emitter, a light detector, measuring inside the case installed on the base a chamber made in the form of a cylindrical volume bounded by side labyrinth plates located inside the cylindrical volume on the periphery of its bases with the possibility of flow of smoke from the outside. Numerous peripheral labyrinth plates in the form of rectangular plates placed on the lid of the measuring chamber at an acute angle to its lateral surface are conjugated with corresponding dihedral angles of more than 90 ° embedded in each other, and the two-sided labyrinth plate between the light emitter and the light detector, on which it is mounted the cover of the measuring chamber is placed without crossing one face parallel to the optical axis of the light emitter, and the other perpendicular to the optical axis of the light receiver In this case, the cover of the measuring chamber is slightly larger than the base and the ends of the mounting positions of the light emitter, light detector

и прямоугольных периферийных лабиринтных пластин выполнены с выступами.and rectangular peripheral labyrinth plates made with protrusions.

Однако при сравнительно малых размерах основания и крышки измерительной камеры ее высота гораздо выше известных, поэтому габариты корпуса велики, а малая плоскость рифления основания и крышки измерительной камеры негативно сказывается на ее чувствительности из-за повышенного уровня начального сигнала. Кроме того, при всей многочисленности лабиринтных пластин измерительная камера имеет отдельные сквозные боковые просветы, что при высокой интенсивности внешнего излучения приводит к потере чувствительности измерительной камеры, и сигнализатор дыма становится не работоспособным. Размещение двухгранной лабиринтной пластины между светоизлучателем и светоприемником не исключает прямого попадания излучения на светоприемник, а прямоугольные лабиринтные пластины, размещенные на крышке измерительной камеры, не достаточно плотно прилегают к ее основанию, тем самым увеличивая паразитную "засветку" внутри измерительной камеры и искажая параметры сигнализатора дыма. При уменьшении габаритов измерительной камеры с сокращением ее линейных размеров между светоизлучателем, светоприемником и лабиринтными пластинами происходит возрастание фонового излучения от светоизлучателя и, как следствие, повышение начального уровня сигнала светоприемника.However, with the relatively small dimensions of the base and cover of the measuring chamber, its height is much higher than the known ones, therefore, the dimensions of the case are large, and the small plane of the corrugation of the base and cover of the measuring chamber negatively affects its sensitivity due to the increased level of the initial signal. In addition, with all the many labyrinth plates, the measuring chamber has separate through lateral gaps, which, with a high intensity of external radiation, leads to a loss of sensitivity of the measuring chamber, and the smoke detector becomes inoperative. Placing a two-sided labyrinth plate between the light emitter and the light receiver does not preclude direct radiation from reaching the light detector, and the rectangular labyrinth plates placed on the lid of the measuring chamber do not fit snugly enough to its base, thereby increasing spurious "illumination" inside the measuring chamber and distorting the smoke detector parameters . With a decrease in the dimensions of the measuring chamber with a reduction in its linear dimensions between the light emitter, the light detector and the labyrinth plates, the background radiation from the light emitter increases and, as a result, the initial level of the light detector increases.

Прототипом является патент РФ №2258259, который содержит корпус, установленный на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами. Измерительная камера оборудована средствами, повышающими чувствительность к малым концентрациям задымленности.The prototype is RF patent No. 2258259, which contains a housing mounted on the base, an optical module detachable from the housing, consisting of a light emitter, a light detector, a measuring chamber, made in the form of a cylindrical volume bounded by side labyrinth plates. The measuring chamber is equipped with means that increase sensitivity to low smoke concentrations.

К недостаткам прототипа, при всех его положительных качествах, следует отнести сложность конструкции, отсюда недостаточная надежность, а главное - высокая стоимость, что существенно ограничивает его востребованность, в основном ответственными помещениями: музеи, галереи, международные выставки, The disadvantages of the prototype, with all its positive qualities, should include the complexity of the design, hence the lack of reliability, and most importantly - the high cost, which significantly limits its demand, mainly by responsible premises: museums, galleries, international exhibitions,

склады боеприпасов и ГСМ, АЭС, штабы крупных войсковых соединений, крупные корабли, правительственные объекты и т.д.ammunition and fuel depots, nuclear power plants, headquarters of large military formations, large ships, government facilities, etc.

Технической задачей полезной модели является оптимизация габаритно-массовых характеристик с высокой эффективностью работы и низкой стоимостью.The technical task of the utility model is to optimize the overall mass characteristics with high work efficiency and low cost.

Для решения поставленной задачи предлагается сигнализатор дыма, содержащий оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника и кольцевой диафрагмы, отличающийся тем, что светоприемник и светоизлучатель расположены на оптической оси, перед светоизлучателем и перед светоприемником расположены оптические линзы, а за линзами - диафрагмы с поглощающими камерами; светоизлучатель выполнен на светодиоде с длиной волны 0,95-1,05 микрона; расстояние между светоизлучателем и светоприемником находится в пределах 50±2 мм; расстояние между диафрагмами лежит в пределах 25±2 мм; обе оптические линзы выполнены двояковыпуклыми: с коротко фокусным расстоянием с одной стороны и длинно фокусным - с другой стороны; диафрагмы выполнены с поглощающими камерами; источник питания имеет первичную цепь промышленного однофазного переменного тока напряжением 220 В/50 Гц и вторичную цепь постоянного тока напряжением плюс 5 В, с резервной аварийной батареей или аккумулятором.To solve this problem, a smoke detector is proposed that contains an optical module consisting of a light emitter, a light detector and an annular diaphragm, characterized in that the light detector and light emitter are located on the optical axis, optical lenses are located in front of the light emitter and in front of the light detector, and diaphragms with absorbing cameras are located behind the lenses. ; the light emitter is made on an LED with a wavelength of 0.95-1.05 microns; the distance between the light emitter and the light receiver is within 50 ± 2 mm; the distance between the diaphragms lies within 25 ± 2 mm; both optical lenses are biconvex: with a short focal length on one side and a long focal length on the other side; diaphragms are made with absorbing cameras; the power supply has a primary circuit of industrial single-phase alternating current voltage of 220 V / 50 Hz and a secondary circuit of direct current voltage of plus 5 V, with a backup emergency battery or battery.

На чертеже показана структурная схема сигнализатора дыма, на которой изображено: 1 - оптическая ось, 2 - корпус чувствительного элемента, 3 - чувствительный элемент, 4 - собирающая линза, 5, 8 - диафрагмы, с поглощающей камерой, 6 - геометрический путь лучей чувствительного элемента, 7 - геометрический путь лучей излучающего элемента, 9 - собирающая линза, 10 - излучающий элемент, 11 - корпус излучающего элемента, 12 - зона регистрации.The drawing shows a structural diagram of a smoke detector, which shows: 1 - the optical axis, 2 - the body of the sensing element, 3 - the sensing element, 4 - collecting lens, 5, 8 - diaphragm, with an absorbing camera, 6 - the geometric path of the rays of the sensing element , 7 - the geometric path of the rays of the radiating element, 9 - the collecting lens, 10 - the radiating element, 11 - the body of the radiating element, 12 - the registration area.

Устройство имеет следующие соединения: строго симметрично оптической оси 1 и строго на ней расположены (по порядку слева на право как на чертеже) корпус чувствительного элемента 2, чувствительный элемент 3, собирающая линза 4, диафрагма 5 с поглощающей камерой, диафрагма 8 с поглощающей камерой, собирающая линза 9, излучающий элемент 10, корпус излучающего The device has the following connections: strictly symmetrical to the optical axis 1 and located strictly on it (in order from left to right as in the drawing), the housing of the sensing element 2, the sensing element 3, the collecting lens 4, the diaphragm 5 with an absorbing camera, the diaphragm 8 with an absorbing camera, collecting lens 9, radiating element 10, housing radiating

элемента 11. Общая длина устройства составляет 50 мм, расстояние между диафрагмами - 25 мм. Собирающие линзы 4 и 9 размещены таким образом, что чувствительный 3 и излучающий элемент 10 находятся в фокусах линз 4 и 9 (с одной стороны), а диафрагмы 5 и 8 также в фокусах линз 4 и 9 (с другой стороны), т.е. фокусные расстояния каждой линзы с двух сторон не равны между собой. Корпус сигнализатора дыма и крепление его элементов условно не показаны.element 11. The total length of the device is 50 mm, the distance between the diaphragms is 25 mm. The collecting lenses 4 and 9 are arranged in such a way that the sensitive 3 and the radiating element 10 are located in the foci of the lenses 4 and 9 (on the one hand), and the diaphragms 5 and 8 are also in the foci of the lenses 4 and 9 (on the other hand), i.e. . the focal lengths of each lens on both sides are not equal to each other. The body of the smoke detector and the fastening of its elements are not conventionally shown.

Элементы сигнализатора дыма представляют собой и могут быть выполнены: чувствительный элемент 3, например, на фотодиоде типа ФД263-1, ФД256 и др., см. справочник «Оптоэлектронные приборы», т.3, М, РадиоСофт, 2000 г., излучающий светодиод, например L-53F3 см. там же, собирающие линзы 4 и 9 обыкновенные по заказу из оптического стекла, диафрагмы с поглощающими камерами 5 и 8 - собственного изготовления.The smoke detector elements are and can be made: sensitive element 3, for example, on a photodiode of the type ФД263-1, ФД256, etc., see the reference book "Optoelectronic devices", t.3, M, RadioSoft, 2000, emitting LED , for example L-53F3 see in the same place, collecting lenses 4 and 9 ordinary by order of optical glass, diaphragms with absorbing cameras 5 and 8 - of their own manufacture.

Отличительные особенности:Distinctive features:

- оптические оси излучателя и приемника находятся на одной прямой;- the optical axis of the emitter and receiver are on the same line;

- излучение фокусируется в поглощающей камере диафрагмы;- radiation is focused in the absorbing chamber of the diaphragm;

- изображение чувствительного элемента проецируется в поглощающую камеру диафрагмы;- the image of the sensitive element is projected into the absorbing chamber of the diaphragm;

- регистрируется малоугловое рассеяние.- small-angle scattering is recorded.

Для чего производится:What is produced for:

- регистрация малоуглового рассеянного излучения для уменьшения влияния размеров и цвета частиц (степени черноты);- registration of small-angle scattered radiation to reduce the influence of particle size and color (degree of blackness);

- фокусирование излучения в поглощающую камеру уменьшает (исключает) появление рассеянного излучения от излучающего элемента, тем самым позволяет повысить чувствительность оптического тракта;- focusing the radiation into the absorbing chamber reduces (eliminates) the appearance of scattered radiation from the radiating element, thereby increasing the sensitivity of the optical path;

- проецирование изображения чувствительного элемента в поглощающую камеру диафрагмы уменьшает влияние пыли оседающей на оптические элементы (увеличение времени работы между очисткой от пыли).- projecting the image of the sensing element into the absorbing chamber of the diaphragm reduces the influence of dust deposited on the optical elements (increase in operating time between dust removal).

На рисунке не показаны диафрагмы, защищающие оптические элементы от пыли, а чувствительный элемент от воздействия внешней засветки. Чувствительный The figure does not show the diaphragms that protect the optical elements from dust, but the sensitive element from the effects of external illumination. Sensitive

и излучающий элементы могут быть составными, выполненными с использованием линз либо выполненные единым модулем.and radiating elements can be composite, made using lenses or made as a single module.

С помощью устройства, по величине рассеянного излучения, можно регистрировать наличие (концентрацию) частиц (пыли, дыма, аэрозоли и т.д.) в оптической среде (газообразной или жидкой) в том случае если оптические параметры частиц (коэффициент преломления, коэффициент отражения или коэффициент поглощения), отличаются от оптических параметров среды.Using the device, by the amount of scattered radiation, it is possible to register the presence (concentration) of particles (dust, smoke, aerosols, etc.) in an optical medium (gaseous or liquid) if the optical parameters of the particles (refractive index, reflection coefficient or absorption coefficient), differ from the optical parameters of the medium.

Оптическое излучение от излучающего элемента собирается линзой и фокусируется на диафрагму, выполненную в виде полого конуса (пирамиды), представляющую собой один из вариантов «черного» тела. Конструкция позволяет исключить или существенно уменьшить появление отраженного от элементов изделия излучения и попадания его на чувствительный элемент рабочего излучения, что позволит понизить порог чувствительности устройства, увеличить динамический диапазон работы и уменьшить влияние осевшей на элементы конструкции пыли.Optical radiation from the radiating element is collected by the lens and focuses on the diaphragm made in the form of a hollow cone (pyramid), which is one of the options for the "black" body. The design allows to eliminate or significantly reduce the appearance of radiation reflected from the elements of the product and its impact on the sensitive element of the working radiation, which will lower the sensitivity threshold of the device, increase the dynamic range of operation and reduce the influence of dust settled on the structural elements.

Проецирование изображения чувствительного элемента в поглощающую камеру второй диафрагмы, также выполненной в виде полого конуса, уменьшает влияние пыли оседающей на оптические элементы (увеличение времени работы устройства не требующее профилактической очисткой от пыли), защищает от влияния внешней (фоновой освещенности.The projection of the image of the sensitive element into the absorption chamber of the second diaphragm, also made in the form of a hollow cone, reduces the effect of dust deposited on the optical elements (increasing the operating time of the device that does not require preventive dust cleaning), protects from the influence of external (background illumination).

При отсутствии рассеивающих частиц в зоне регистрации на чувствительный элемент рабочее излучение не попадает, сигнал с чувствительного элемента равен нулю (возможно наличие паразитного сигнала от рассеянного излучения, вызванного наличием пыли осевшей на элементы оптики). Появление частиц в зоне регистрации приведет к рассеянию рабочего излучения и попаданию его на чувствительный элемент.In the absence of scattering particles in the registration zone, the working radiation does not fall on the sensitive element, the signal from the sensitive element is zero (there may be a spurious signal from the scattered radiation caused by the presence of dust deposited on the optics). The appearance of particles in the registration zone will lead to scattering of the working radiation and its hit on the sensitive element.

Claims

1. A smoke detector comprising an optical module consisting of a light emitter, a light detector and an annular diaphragm, characterized in that the light detector and the light emitter are located on the optical axis, optical lenses are located in front of the light emitter and in front of the light detector, and diaphragms with absorbing cameras are located behind the lenses.

2. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the light emitter is made on an LED with a wavelength of 0.95-1.05 microns.

3. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the distance between the light emitter and the light detector is within 50 ± 2 mm.

4. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the distance between the diaphragms lies within 25 ± 2 mm

5. The smoke detector according to claim 1, characterized in that both optical lenses are biconvex: with a short focal length on one side and a long focal length on the other.

6. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the diaphragms are made with absorbing cameras.

7. The smoke detector according to claim 1, characterized in that the power source has a primary circuit of industrial single-phase alternating current voltage of 220 V / 50 Hz and a secondary circuit of direct current voltage of plus 5 V, with a backup emergency battery or battery.