SU552630A1

SU552630A1 - Device for fire alarm

Info

Publication number: SU552630A1
Application number: SU2197804A
Authority: SU
Inventors: Федор Иванович Шаровар; Виктор Иванович Беляев; Владимир Александрович Кузнецов; Юрий Михайлович Медяник
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1975-12-10
Publication date: 1977-03-30

Description

1one

Устройство относитс к фотоэлектрическим системам охранно-пол арной сигнализации, предназначенным дл охраны помещений.The device relates to a photovoltaic security-ary alarm system for the protection of premises.

Известно фотоэлектрическое устройство охранно-пожарной сигнализации, содержащее фотодатчик, излучатель и блок обработки сигнала 1, реагирующее на по вление дыма и человека в охран емом объекте.A photoelectric fire alarm device is known that contains a photo sensor, an emitter and a signal processing unit 1, which reacts to the appearance of smoke and humans in a protected object.

Однако это устройство имеет малый динамический диапазон и слабую помехозащищенность . В качестве источника излучени используетс лампа накаливани . Дл получени высокой чувствительности и помехозащищенности , частота модул ции источника излучени должна быть высокой. Лампа накаливани из-за значительной инерционности ие позвол ет реализовать этой возможности, кроме этого, у нее небольшой срок службы.However, this device has a low dynamic range and low noise immunity. An incandescent lamp is used as a radiation source. In order to obtain high sensitivity and noise immunity, the modulation frequency of the radiation source must be high. The incandescent lamp due to the considerable inertia does not allow to realize this opportunity, besides, it has a short service life.

Известно также устройство, наиболее близкое по технической сущности к изобретению, содержащее подключенный к первому входу генератора излучатель, оптически св занный с фотодатчиком, подсоединенным через первый усилитель к второму усилител.ю, св занному с последовательно соединенными детектором, интегратором, формирователем и блоком выдачи команд 2.It is also known a device that is closest to the technical essence of the invention, comprising an emitter connected to the first generator input, optically coupled to a photo sensor connected via a first amplifier to a second amplifier connected to series-connected detector, integrator, driver, and command issuing unit 2

Если в охран емой зоне нет посторонних предметов, то устройство не выдает сигнала тревоги. При ио влении человека, который затен ет фотодатчик, устройство подает сигнал тревоги.If there are no foreign objects in the protected area, the device does not generate an alarm. When a person who obscures a photo sensor is exposed, the device will give an alarm.

Такое устройство обладает низкой помехозащищенностью , реагирует только на полное перекрытие светового потока, имеет недостаточный динамический диапазон.Such a device has low noise immunity, responds only to the total overlap of the luminous flux, has an insufficient dynamic range.

Цель изобретени - повышение чувствительности устройства, что обеспечивает создание быстродействующего, помехозащищенного устройства, реагирующего на изменение интенсивности излучени , падающего на фотодатчик , а не только на полное перекрытие светового потока.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the device, which ensures the creation of a fast-acting, noise-proof device that reacts to a change in the intensity of the radiation incident on the photosensor, and not only on the total overlap of the light flux.

Это достигаетс за счет ввода в устройство блока коррекции, выполпеиного из последовательно соединенных первого резистора, диода и второго резистора, параллельно которому подключен конденсатор и база-эмиттерным переходом бипол рный транзистор, коллектор транзистора соединен с входом генератора, второй выход которого подключен к входу детектора , выход интегратора - с точкой соединени диода и первого резистора, второй конец которого подключен к выходу первого усилител .This is achieved by introducing into the device a correction unit, made of a series-connected first resistor, a diode and a second resistor, in parallel with which a capacitor is connected and a base-emitter junction bipolar transistor, the collector of the transistor is connected to the input of the generator, the second output of which is connected to the detector input, The integrator output is with the connection point of the diode and the first resistor, the second end of which is connected to the output of the first amplifier.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

В ждущем режиме световой сигнал, модулированный 20 мксек пр моугольными импульсами от излучател (светодиода) 1, управл емого генератором 2, через охран емое пространство поступает на фотодиод фотодатчика 3, где преобразуетс в электрический сигнал, выдел емый на резисторе 4, зашунтнрованном последовательной цепочкой емкость 5 - резистор 6. С резистора 6 электрический сигнал подаетс на затвор полевого транзистора 7, в истоковую цеиь которого включен резистор 8. В преобразовател х излучени , описанных в прототипе и аналоге, быстродействие ограничиваетс посто нной времени входной / С-цепи, где R - сопротивление нагрузки фотодиода, а С - входна емкость, равна сумме собственной и монтажной емкостей фотодиода и полевого транзистора. Дл повышени чувствительности фотопреобразовател увеличивают сопротивление нагрузки, но из-за того, что входна емкость практически не может быть менее 5-10 пф, тем самым увеличивают посто нную времени входной RCцепи , а следовательно, снижают быстродействие .In the standby mode, a light signal modulated by 20 microseconds of rectangular pulses from the emitter (LED) 1 controlled by the generator 2 through the protected space enters the photodiode of the photosensor 3, where it is converted into an electrical signal separated by a series circuit capacitance 5 - resistor 6. From resistor 6, an electrical signal is applied to the gate of the field-effect transistor 7, the resistor 8 is connected to the source circuit. In the radiation converters described in the prototype and analogue, the speed limited by the time constant of the input / C-chain, where R - load resistance of the photodiode, and C - the input capacitance is the sum of the intrinsic and the circuit capacitance of the photodiode and the field effect transistor. To increase the sensitivity of the photovoltaic converter, they increase the load resistance, but due to the fact that the input capacitance can hardly be less than 5-10 pF, thereby increasing the time constant of the input RC circuit, and consequently, reduce the speed.

Таким образом, чтобы получить высокую чувствительность и быстродействие нужно компенсировать входную емкость. Последнее достигаетс тем, что анод фотодиода фотодатчика 3 подключен к стоку нолевого транзистора 7, куда с истока этого транзистора через эмиттерный повторитель на бипол рном транзисторе 9, база которого через резистор 10 св зана с минусовой шиной, а через емкость 11 с истоком полевого транзистора 7, подаетс в фазе сигнал, близкий к сигналу на затворе полевого транзистора 7. Тем самым удаетс снизить входную емкость до 1 пф, т. е. почти на пор док повысить чувствительность и быстродействие . Затем сигнал с эмиттера бипол рного транзистора 9 поступает на вход первого усилител 12. Как показано на чертел-се, выход усилител 12 шунтируетс блоком коррекции 13, состо ш,им из последовательно включенных первого резистора 14, диода 15, второго резистора 16. Резистор 16 зашунтирован конденсатором 17 и переходом база - эмиттер бипол рного транзистора 18.Thus, in order to obtain high sensitivity and speed, you need to compensate the input capacitance. The latter is achieved in that the anode of the photodiode of the photosensor 3 is connected to the drain of the null transistor 7, from the source of this transistor through the emitter follower to the bipolar transistor 9, the base of which is connected to the negative bus through the resistor 10 and the capacitor 11 to the source of the field-effect transistor 7 , a signal is delivered in phase, which is close to the signal at the gate of the field-effect transistor 7. Thereby, it is possible to reduce the input capacitance to 1 pF, i.e., to increase sensitivity and speed by an order of magnitude. Then the signal from the emitter of the bipolar transistor 9 is fed to the input of the first amplifier 12. As shown in the drawing, the output of the amplifier 12 is bridged by the correction unit 13, consisting of the first resistor 14, diode 15, and the second resistor 16 connected in series. shunted by a capacitor 17 and a base-to-emitter junction of a bipolar transistor 18.

Точка соединени резистора 14 и диода 15 св зана с интегратором 19. Сопротивление цепочки , шунтируюш,ей выход усилител 12, зависит от напр жени , поступающего с выхода интегратора 19. Причем, чем больше напр жение на выходе интегратора 19, тем больший ток течет через эту цепочку и тем меньше ее сопротивление, следовательно, и коэффициент передачи сигнала с выхода усилител 12 на вход второго усилител 20. Когда напр жение на резисторе 16 становитс выше ступеньки база-эмиттерного перехода бипол рного транзистора 18, о« открываетс и начинает шунтировать выход генератора 2. Чем больше напр жение на резисторе 16, тем сильнее шунтируетс выход генератора 2, а следовательно , тем сильнее снижаетс величина мош,ности , излучаемой светодиодом. Сигнал, усиленный усилителем 20, поступает на вход детектора 21. На детектор 21 также подаетс сигнал с генератора 2, синхронный с сигналом, излучаемым светодиодом.The connection point of the resistor 14 and the diode 15 is connected to the integrator 19. The resistance of the chain, shunted, to the output of the amplifier 12, depends on the voltage coming from the output of the integrator 19. Moreover, the greater the voltage at the output of the integrator 19, the greater the current flowing through this chain and the lower its resistance, therefore, the signal transfer ratio from the output of amplifier 12 to the input of the second amplifier 20. When the voltage on the resistor 16 becomes higher than the step of the base-emitter junction of the bipolar transistor 18, o "opens and starts the shun th e output of the generator 2. The larger the voltage across the resistor 16, the greater is shunted output generator 2, and consequently, the more reduced the magnitude of Mox, NOSTA emitted by the LED. The signal amplified by amplifier 20 is fed to the input of detector 21. Detector 21 also receives a signal from oscillator 2, which is synchronous with the signal emitted by the LED.

Синхронный сигнал с генератора 2 управл ет детектором 21 таким образом, что вход детектора закорочен в период, когда светодиод не излучает и открываетс только при поступлении светового импульса с излучател наThe synchronous signal from generator 2 controls the detector 21 in such a way that the detector input is shorted during the period when the LED does not emit and opens only when a light pulse arrives from the transmitter

врем , равное длительности импульса (20 мксек). Така св зь детектора с генератором позвол ет значительно повысить помехозащищенность устройства, а следовательно, и его чувствительность. Если в поле зрени фотодатчика 3 и излучател (светодиода) 1 нет двил :ущихс предметов или дыма, устройство находитс в ждущем режиме и сигнал тревоги отсутствует. Изменени в мощности излучени , падающего на фотодиод из-за по влени time equal to the pulse duration (20 µs). Such a connection between the detector and the generator significantly improves the noise immunity of the device, and hence its sensitivity. If the photo sensor 3 and the emitter (LED) 1 are not visible in the field: there are no objects or smoke, the device is in standby mode and there is no alarm signal. Changes in the radiation power incident on the photodiode due to the appearance of

нарушител или дыма в охран емом объекте, выдел ютс детектором 21 и поступают затем на интегратор 19, передающий эти изменени на формирователь 22 сигнала тревоги. Формирователь сигнала тревоги в этом случае вырабатывает потенциал, который запускает блок 23 выдачи команд, воспроизвод щий тревожный сигнал. Интегратор 19 формирует также управл ющее напр жение, поступающее на диод 15, которое управл ет коэффициентом передачи сигнала с выхода усилител 12 на вход усилител 20, а также величиной интенсивности излучени светодиода.the intruder or smoke in the protected object is detected by the detector 21 and then passed to the integrator 19, which transmits these changes to the alarm generator 22. In this case, the alarm driver generates the potential that triggers the command issuing unit 23, which reproduces the alarm signal. The integrator 19 also generates a control voltage supplied to the diode 15, which controls the signal transfer rate from the output of amplifier 12 to the input of amplifier 20, as well as the intensity of the radiation emitting diode.

Управление происходит следующим образом .Management is as follows.

При малых сигналах, когда на фотодатчик 3 попадает незначительна часть излучени от излучател 1, сигнал на выходе детектора 21 мал и при этом управл ющее напр жение, формируемое интегратором 19, равно нулю,With small signals, when a small part of the radiation from radiator 1 hits the photo sensor 3, the signal at the output of the detector 21 is small, and the control voltage generated by the integrator 19 is zero,

ток через диод 15 не течет и, следовательно, коэффициент передачи сигнала от усилител 12 к усилителю 20 максимален. В случае увеличени сигнала на выходе детектора 21, интегратор 19 формирует такое управл ющееthe current through the diode 15 does not flow and, therefore, the signal transfer ratio from amplifier 12 to amplifier 20 is maximum. In the case of an increase in the signal at the output of the detector 21, the integrator 19 forms such a control

напр жение на диоде 15, которое уменьшает коэффициент передачи сигнала от усилител 12 к усилителю 20 таким образом, чтобы сигнал на выходе детектора 21 находилс в заданном динамическом диапазоне. При оченьthe voltage on the diode 15, which reduces the signal transfer rate from amplifier 12 to amplifier 20 so that the signal at the output of detector 21 is in a given dynamic range. When very

сильном возрастании интенсивность излучени , попадающего на фотодиод, управл ющее напр жение , формируемое интегратором 19, увеличиваетс на столько, что открываетс транзистор 18 и излучаема мощность светодиодомa strong increase in the intensity of the radiation incident on the photodiode, the control voltage generated by the integrator 19, increases so much that the transistor 18 opens and the power emitted by the LED

уменьшаетс за счет шунтировани выхода генератора 2 переходом коллектор - эмиттер транзистора 18 до тех пор, пока сигнал на выходе детектора 21 не достигнет значени , наход щегос в пределах заданного динамического диапазона. Введением цепочки резистор 14 - диод 15 - резистор 16, управл ющей коэффициентом передачи сигнала с выхода усилител 12 на вход усилител 20, и транзистора 18, управл ющего выходным напр жением генератора 2, управл емых интегратором 19,is reduced by shunting the output of the generator 2 by switching the collector-emitter of the transistor 18 until the signal at the output of the detector 21 reaches a value that is within the specified dynamic range. The introduction of the chain resistor 14 - diode 15 - resistor 16, which controls the transfer ratio of the signal from the output of amplifier 12 to the input of amplifier 20, and transistor 18, which controls the output voltage of generator 2, controlled by integrator 19,

удалось значительно расширить динамический диапазон устройства.managed to significantly expand the dynamic range of the device.

Таким образом, предлагаетс оптико-электронное устройство охранно-пожарной сигнализации с высокой чувствительностью и быстродействием , а также с широким динамическим диапазоном.Thus, an optical-electronic fire alarm device with high sensitivity and speed, as well as a wide dynamic range, is proposed.

Claims

1. US patent number 3634839, class. 340-237, 1975.

2. The patent of Germany No. 2018052, cl. 74 a 21/11. 1974.

A

U..L1.