CN2319868Y - 智能点型光电感烟感温复合火灾探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种感烟感温复合火灾探测器,它由底座、屏蔽底板、电路板、盖板及复合探测器电路组成,在电路板上方设有感烟暗室,在感烟暗室底面设有红外光发射管和红外光接收管,在电路板上设有封闭屏蔽罩,屏蔽罩和盖板之间的内部空间为感温区,感温区内设有稳压二极管作为感温元件;复合探测器电路由温度传感电路、温度放大电路、红外光发射电路、红外光接收电路、烟雾放大电路、恒流源、带有模数转换的微处理器及其存贮器、通信接口电路和电源管理电路组成。

Description

智能点型光电感烟感温复合火灾探测器

本实用新型涉及一种火灾探测器，特别是一种感烟感温的复合火灾探测器。

进入九十年代以来，国际上把开发复合火灾探测器作为重点，先后有多家生产火灾探测***设备的著名公司推出了智能复合火灾探测***，特别有代表性的是：瑞士Cerberus公司的AlgoRex火灾探测***S11系列(1993推出)。这种***的探测器主要由PolyRex神经元感烟探测器等组成，PolyRex探测是光电感烟和温度复合火灾探测器，探测器带有人工神经网络信号处理和模糊逻辑判断电路，属于分布智能式火灾探测***，即探测器和控制器均有信号揣理能力。但是这种徒层器的感温部分只起眩正、补偿光电信号的作用，不能探测火灾，因此还不能称为真正的复合火灾徒测器。且其控制器每回路中只可带127只探测器。

德国Esser公司的PAM火灾探测器9200系列(1994年推出)。这种探测器有离子感烟、光电感烟和半导体感温三复合型和光电感烟、半导体感温二复合型，采用探测器智能型，即信号处理功能都集中在探测器中，控制器根据探测器发出的火灾，非火灾信号报警或不报警。这种探测器才是世界上首次出现的真正复合火灾探测器。但是这种探测器没有采用分布智能方式，信号处理没有人工神经网络和模糊逻辑方法，控制器智能程度较低。且控制器每回路只可带128只探测器。

英国Aiton公司的ZP智能火灾探测***ZP 700系列1995年推出)。这种***的ZP 732型火灾探测器也是光电感烟、半导体感温二复合型，它最突出的特点是具有该公司特有的SureTest功能，即对探测器进行实时测试。它不仅能在实际运行过程中检测探测器的电子元件是否失效，还能检测光电反射、接收管和红外透镜的工作情况。但是这种探测***属于模拟量式，探测器只是起火灾传感器的作用，所有信号处理等智能化功能均在控制器中进行，而且也没有采用人工神经网络和模糊逻辑方法。其控制器每回路一般只可带80只探测器，最多可扩展到128只。

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种智能化程度高的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器。

本实用新型的技术解决方案：

一种智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，它由底座1、屏弊底板2、电路板3、盖板4及复合探测器电路组成，在电路板3上方设有感烟暗室5，在感烟暗室5底面设有红外光发射管B₁和红外光接收管B₂，在电路板3上设有封闭屏蔽罩6，其特征在于：

a．屏蔽罩6和盖板4之间的内部空间为感温区7，感温区7内设有稳压二极管B3作为感温元件；

b．所述复合探测器电路由温度传感电路、温度放大电路、红外光发射电路、红外光接收电路、烟雾放大电路、恒流源、带有模数转换的微处理器及其存贮器、通信接口电路和电源管理电路组成-温度放大电路的输入接温度传感电路，烟雾放大电路的输入接红外光接收电路，它们的输出均与微处理器相连，微处理器通过恒流源与红外光发射电路相连，通信接口电路和电源管理电路均通过极性变换及过压保护电路与火灾自动报警***的探测器回路总线相连，同时均与微处理器相连，电源管理电路接收微处理器的控制指令，并在其指令控制下向各电路供电。

本实用新型采用独立的探烟探温机构，对烟雾和温度信号用智能算法进行采集、处理、判决，按危险程度，给出烟雾、温度以及烟温复合各三级报警信号，通过两条总线传送给火灾报警控制器。本实用新型对国家标准GB 4715-93规定的四种试验火具有均衡的响应特性，并能有效地抑制由非火灾因素、环境因素、探测器自身污染、老化等引起的误报警、迟报警以及由探测器失效造成的不报警，是一种智能化程度很高的烟温复合火灾探测器。

本实用新型还具有下列优点：

1、具有探测智能：内含微处理器芯片和存储器，在SHSHSOFT-94软件控制下对烟雾信号和温度信号进行处理，并作出分级判决；对探测器的状态进行监视；对环境因素进行补偿；与控制器进行双向通信，执行控制器的指令，向控制器回传火警级别数据、运行状态数据以及必要的实时数据。

2、精美的外观设计，既保证最佳的探烟和探温性能，又极易与安装环境协调，厚度只有47mm；外壳由ABS工程塑料压制而成，外形呈流线性，颜色雅白；防虫网用不锈钢精细加工而成。

3、独特的烟雾和温度传感结构，使探测器对各种粒谱的烟雾具有平衡的响应能力，对温度变化有很高的响应速度。

4、抗电磁干扰能力强：内有不锈钢屏蔽罩，加上特殊的电路设计，形成完善的抗工频和射频干扰能力。

5、使用性能可靠的SHCP 94通信协议，保证在10秒内巡检256个探测点。

6、由于是烟温复合探测，故能全方位地探测几乎各种火情，除木柴、棉纤维阴燃火外，还能探测木柴、棉织品明火，泡沫塑料火、化学品火、汽油火、酒精火等无烟或少烟，或黑烟为主的火情。

7、由于对火灾特征信号及干扰信号都进行数学处理，故有效地降低了误报率。

8、配用的底座上无任何电子零件，有效地降低了底座的故障率和安装维护要求。

9、使用先进的电子编址技术，地址码的设定与任何硬件设置无关，有效地提高了可靠性。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中复合探测器电路原理框图；

图3是复合探测器电路电原理图。

如图1，本实用新型由底座1、屏蔽底板2、电路板3、盖板4及设置在电路板3上的复合探测器电路组成，在电路板3上方设有迷宫式感烟暗室5，感烟暗室5底面设有红外光发射管B₁和红外光接收管B₂，电路板3及其复合探测器电路由封闭屏蔽罩6和屏蔽底板2封盖，屏蔽罩6和盖板4之间的内部空间为感温区7，感温区7内设有稳压二极管B₃作为感温元件。这样感烟暗室5和感温区7是各自独立的，敏感区互不重迭，工作互不影响，可使各自的探测功能充分发挥。感烟暗室5中有一个一体式光室，该光室分成收、发两部分，由不透光的黑色聚碳酸脂或ABS压制而成。光室中的红外光发射管B₁和红外光接收管B₁轴线所在的平面与地面(水平面)垂直，它们在该同一垂直平面上相向安置，且它们的轴线夹角为134-136度。由于光室为一体式结构，其工作误差很小，且由于工作于俯视向下的垂直空间，光电器件B₁、B₂的灰尘积累影响大为减小。

本实用新型的复合探测器电路如图2、3，它由温度传感电路、温度放大电路、红外光发射电路、红外光接收电路、烟雾放大电路、恒流源、带有模数转换的微处理器N₂(型号可为PIC16LC71)及其存贮器N₃(型号可为24LC01BI/P)、通信接口电路和电源管理电路组成，温度传感电路由稳压二极管B3(该感温元件最好采用美国摩托罗拉公司生产的型号为MT2J5.1B的稳压二极管，或者采用日本罗姆公司及日立公司生产的稳压二极管)、片状滤波器Z1(型号可为EM I222Z)、电容C₁₅、C₁₆构成，温度放大电路由运放N_1-1、电阻R₂₈、R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₄₀、R₄₅、R₄₆和电位器PR₃、PR₄构成。红外光发射电路由红外光发射二极管B₁、复合晶体管V₁、V₂和电阻R₁₅构成。红外光接收电路由红外光接收二极管B₂、电阻R₁₆、R₁₇和电容C₁₄构成。烟雾放大电路由运放N_1-2、N_1-3、N_1-3，电阻R₁₈、R₁₉、R₂₀、R₂₂、R₃₂、R₃₃、R₃₈、R₃₉，电位器PR₂和电容C₇、C₈、C₉、C₁₃构成。恒流源由稳压管V₃和电阻R₁、R₂₁构成。通信接口电路由接口接收电路和接口发送电路组成，其中接口接收电路由晶体管V₆，电阻R₃、R₄、R₅、R₄₃和电容C₁、C₂构成，接口发送电路由晶体管V₇，电阻R₇、R₈构成。电源管理电路由低压稳压电路、二次低压稳压电路、射极跟随器、分压电路、输出电压控制电路组成，其中低压稳压电路由场效应管V₁₉，稳压管V₁₀、V₂₂，电阻R₁₂和电容C₆构成，它产生6、2V的直流电压。二次低压稳压电路由晶体管V₉，稳压管V₂₀、V₂₁，电容C₄、C₅和电阻R₄₆、R₁₁构成，它产生5.6V的直流低电压。射极跟随器由晶体管V₁₈，电阻R₄₂和电容C₁₂构成，它向红外光发射电路提供电源。分压电路由晶体管V₈，电阻R₉、R₁₀、R₄₅和电容C₃构成，它产生3.5V的直流低电压，向微处理器N₂提供电源。输出电压控制电路由晶体管V₄，稳压管V₅和电阻R₂构成，它向温度放大电路和烟雾放大电路提供电源。温度放大电路的输入即运放N_1-1的输入端与温度传感器的输出即片状滤波器Z₁的输出端相连，烟雾放大电路的输入即运放N_1-2的输入端与红外光接收电路的输出即红外光接收管B₂的正极相连，温度放大电路的输出即运放N_1-1的输出端和烟雾放大电路的输出即运放N_1-4的输出端均与微处理器N₂的输入输出端相连，N₂的输入输出端还与恒流源的输入即电阻R₁的一端相连，恒流源的输出从稳压管V₃的负极引出接红外光发射电路的输入即晶体管V₂的基极输入端。通信接口电路的接口接收电路的输入即晶体管V₆的基极通过由桥式二极管V₁₁-V₁₄，稳压管V₁₅、V₁₆和电阻R₁₃、R₄组成的极性变换及过压保护电路与探测器回路总线相连，接口接收电路的输出即V₆的集电极与微处理器N₂的输入输出端相连。通信接口电路的接口发送电路的输入即晶体管V₇的基极与微处理器N₂的输入输出端相连，其输出从V₇的集电极引出，它亦通过极性变换及过压保护电路接至探测器回路总线。电源管理电路的输入即低压稳压电路中场效应管V₁₉的漏极也通过由桥式二极管V₁₁-V₁₄，稳压管V₁₅、V₁₆和电阻R₁₃、R₁₄组成的极性变换及过压保护电路与探测器回路总线相连，低压稳压电路的输出即V₁₉的栅极分别与二次低压稳压电路的输入即晶体管V₉的基极和射极跟随器的输入即晶体管V₁₈的基极相连，二次低压稳压电路的输出从V₉的发射极和集电极引出分别与分压电路的输入即晶体管V₈的集电极和输出电压控制电路的输入即V₄的射极相连，电源管理电路的输出分三路分别从射极跟随器V₁₈的发射极、分压电路V₈的发射极和输出电压控制电路V₄的集电极送出，V₁₈的发射极接红外光发射电路的电源输入端即晶体管V₁的集电极，V₈的发射极接微处理器N₂及其存贮器N₃的电源端，V₄的集电极接温度放大电路N_1-1和烟雾放大电路N_1-2、N_1-3、N_1-4的电源端。在微处理器N₂的复位端接有由晶体管V₁₇和电阻R₂₃-R₂₅组成的复位脉冲形成电路，它用来保证微处理器N₂在达到正常工作电压下才工作。

本实用新型使用时，根据防火区域的大小，将多个本实用新型的复合探测器设置在各防火点上，它们均连接在火灾自动报警***的探测器回路总线上。报警***开机后，首先通过探测器回路总线查询该总线上所连接的复合探测器的数量及它们的地址码，并存贮在***内，使各复合探测器处于监测工作状态，并隔一定时间巡回向各复合探测器发送查询指令，同时，为减小功耗，各复合探测器在各自微处理器N₂的控制下定时检测感烟暗室5和感温区7内的烟雾浓度和温度大小，即N₂在软件控制下定时控制电源管理电路向红外光发射电路、烟雾放大电路、温度放大电路供电，采集当时的烟雾信号和温度信号，并根据***的查询指令将复合探测器的当前状态回送至自动报警***。此时若某一点发生火灾，该点的复合探测器感烟暗室5内会充满烟雾，在烟雾粒子作用下会使红外光发射电路B₁发出的红外光发生漫反射，红外光接收电路B₂接收到该漫反射的红外光信号后经烟雾放大器N_1-2、N_1-3、N_1-4放大送至微处理器N₂，同时探测器中感温区7内感温元件B₃检测温度信号，并经温度放大器N_1-1放大后亦送至微处理器N₂，N₂在软件控制下对烟雾信号和温度信号进行处理，并作出分极判决，对火灾特征信号及干扰信号都进行数学处理，并存贮在其存贮器N₃内，当火灾自动报警***查询到本探测器时，N₂就将当前的火灾信号回送至***，使***及时了解该探测器所在区域的火灾情况，并及时发出声广报警信号，同时显示出该探测器的所在位置及火灾发生时间，便于值班人员及时采取相应的措施。

本实用新型在电源管理电路和微处理器之间接有一个故障检测电路。该检测电路由电阻R₁₅和R₃₆组成，它从红外光脉冲发射电路取出检测电压供微处理器N2检测。这样本实用新型可对复合探测器电路的工作状态进行自动检测，对烟雾和温度信号的常态值进行自动监视，当出现问题发出相应的故障信息。

Claims (8)

1、一种智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，它由底座(1)、屏蔽底板(2)、电路板(3)、盖板(4)及复合探测器电路组成，在电路板(3)上方设有感烟暗室(5)，在感烟暗室(5)底面设有红外光发射管B₁和红外光接收管B₂，在电路板(3)上设有封闭屏蔽罩(6)，其特征在于：

a．屏蔽罩(6)和盖板(4)之间的内部空间为感温区(7)，感温区(7)内设有稳压二极管B₃作为感温元件；

b．所述复合探测器电路由温度传感电路、温度放大电路、红外光发射电路、喉外光接收电路、烟雾放大电路、恒流源、带有模数转换的微处理器及其存贮器、通信接口电路和电源管理电路组成，温度放大电路的输入接温度传感电路，烟雾放大电路的输入接红外光接收电路，它们的输出均与微处理器相连，微处理器通过恒流源与红外光发射电路相连，通信接口电路和电源管理电路均通过极性变换及过压保护电路与火灾自动报警***的探测器回路总线相连，同时均与微处理器相连，电源管理电路接收微处理器的控制指令，并在其指令控制下向各电路供电。

2、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于红外光发射电路由红外光发射二极管B₁、复合晶体管V₁、V₂和电阻R₁₅构成，红外光接收电路由红外光接收二极管B₂、电阻R₁₆、R₁₇和电容C₁₄构成，位于感烟暗室(5)内光室中的红外光发射管B₁和红外光接收管B₁轴线所在的平面与地面水平面垂直，它们在该同一垂直平面上相向安置，且它们的轴线夹角为134-136度。

3、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于所述的温度传感电路由稳压二极管B₃、片状滤波器Z₁、电容C₁₅、C₁₆构成，温度放大电路由运放N_1-1、电阻R₂₈、R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₄₀、R₄₅、R₄₆和电位器PR₃、PR₄构成，温度放大电路的输入即运放N_1-1的输入端与温度传感器的输出即片状滤波器Z₁的输出端相连。

4、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于所述的烟雾放大电路由运放N_1-2、N_1-3、N_1-3，电阻R₁₈、R₁₉、R₂₀、R₂₂、R₃₂、R₃₃、R₃₈、R₃₉，电位器PR₂和电容C₇、C₈、C₉、C₁₃构成。恒流源由稳压管V₃和电阻R₁、R₂₁构成，烟雾放大电路的输入即运放N_1-2的输入端与红外光接收电路的输出即红外光接收管B₂的正极相连，温度放大电路的输出即运放N_1-1的输出端和烟雾放大电路的输出即运放N_1-4的输出端均与微处理器N₂的输入输出端相连。

5、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于所述的通信接口电路由接口接收电路和接口发送电路组成，其中接口接收电路由晶体管V₆，电阻R₃、R₄、R₅、R₄₃和电容C₁、C₂构成，接口发送电路由晶体管V₇，电阻R₇、R₈构成，接口接收电路的输入即晶体管V₆的基极通过由桥式二极管V₁₁-V₁₄，稳压管V₁₅、V₁₆和电阻R₁₃、R₄组成的极性变换及过压保护电路与探测器回路总线相连，接口接收电路的输出即V6的集电极与微处理器N₂的输入输出端相连，接口发送电路的输入即晶体管V₇的基极与微处理器N₂的输入输出端相连，其输出从V₇的集电极引出，它亦通过极性变换及过压保护电路接至探测器回路总线。

6、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于所述的电源管理电路由低压稳压电路、二次低压稳压电路、射极跟随器、分压电路、输出电压控制电路组成，其中低压稳压电路由场效应管V₁₉，稳压管V₁₀、V₂₂，电阻R₁₂和电容C₆构成，它产生6、2V的直流电压，二次低压稳压电路由晶体管V₉，稳压管V₂₀、V₂₁，电容C₄、C₅和电阻R₄₆、R₁₁构成，射极跟随器由晶体管V₁₈，电阻R₄₂和电容C₁₂构成，它向红外光发射电路提供电源，分压电路由晶体管V₈，电阻R₉、R₁₀、R₄₅和电容C₃构成，向微处理器N₂提供电源，输出电压控制电路由晶体管V₄，稳压管V₅和电阻R₂构成，它向温度放大电路和烟雾放大电路提供电源，电源管理电路的输入即低压稳压电路中场效应管V₁₉的漏极通过由桥式二极管V₁₁-V₁₄，稳压管V₁₅、V₁₆和电阻R₁₃、R₁₄组成的极性变换及过压保护电路与探测器回路总线相连，低压稳压电路的输出即V₁₉的栅极分别与二次低压稳压电路的输入即晶体管V₉的基极和射极跟随器的输入即晶体管V₁₈的基极相连，二次低压稳压电路的输出从V₉的发射极和集电极引出分别与分压电路的输入即晶体管V₈的集电极和输出电压控制电路的输入即V₄的射极相连，电源管理电路的输出分三路分别从射极跟随器V₁₈的发射极、分压电路V₈的发射极和输出电压控制电路V₄的集电极送出，V₁₈的发射极接红外光发射电路的电源输入端即晶体管V₁的集电极，V₈的发射极接微处理器N₂及其存贮器N₃的电源端，V₄的集电极接温度放大电路N_1-1和烟雾放大电路N_1-2、N_1-3、N_1-4的电源端。

7、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于所述的恒流源由稳压管V₃和电阻R₁、R₂₁构成，微处理器N₂的输入输出端与恒流源的输入即电阻R₁的一端相连，恒流源的输出从稳压管V₃的负极引出接红外光发射电路的输入即晶体管V₂的基极输入端。

8、按权利要求1所述的智能点型光电感烟感温复合火灾探测器，其特征在于在电源管理电路和微处理器之间接有一个故障检测电路。