CN2535804Y - 智能光温复合探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种智能光温复合探测器，它由上盖组件、支架组件及底座组件构成，上盖组件为面壳2，支架组件由暗室盒3、防尘网4、支架9、电路控制板11、后盖13、屏蔽小罩5组成，底座组件由底座19、弹簧接触片16、导电片18、组合螺钉15组成。它能同时监测两种火灾参数，即烟雾浓度和温度的变化，克服通常单一光电探测器对一些特殊类型火灾的不适应性，并对国际五种类型的火灾燃烧实验均有灵敏反应，具有自检测功能，对火灾数据做复合算法智能判断，最大限度排除外界复杂环境因素的干扰，大大降低误报率。

Description

智能光温复合探测器

技术领域

本实用新型涉及一种自动监测装置，特别涉及一种可自动编程的带漂移补偿监测的同时测量烟雾浓度和温度等多参数的复合功能的探测器。

背景技术

为了早期确认失火，目前均使用火灾探测器。监测火灾通常采用两种参数，即烟雾浓度的变化和周围环境的温度改变。现有的火灾探测器通常单一监测其中一种参数，即或者为感烟探测器，或者为感温探测器，而通常基于光散射原理的光电感烟探测器对一些特殊类型如产生黑烟的火灾有着极大不适应性，灵敏反应度差，因其物理特性对黑烟不敏感，同时简单的阈值报警方式无法排除外界复杂环境因素的干扰，误报率高。

发明内容

本实用新型为克服以上背景技术的不足，提供一种智能复合探测器，它能同时监测两种火灾参数，即烟雾浓度和温度的变化，智能算法准确对时间做出判断，具有较高灵敏反应，适应性强，有自检测功能，抗外界复杂环境因素的干扰力强，大大降低误报率。

本实用新型利用以下技术方案实现以上目的：

本智能光温复合探测器，它由上盖组件、支架组件及底座组件构成，上盖组件为面壳；支架组件由暗室盒、防尘网、支架、电路控制板、后盖、屏蔽小罩组成，底座组件由底座、弹簧接触片、导电片、组合螺钉组成，防尘网固定在暗室盒的环型槽中，发射管、接收管、传感器支架、屏蔽小罩固定在支架上，电路控制板固接在支架、后盖之间，导电片压在弹簧接触片上再固定在底座的槽中，导电片下边的螺纹中固定有组合螺钉；上盖组件与支架组件通过面壳与支架固接在一起，支架组件与底座组件通过支架与底座固接在一起；

电路部分由CPU、温度传感器、光电传感器、编址及测试电路、存储器、复位电路、通信电路及辅助电路组成，温度传感器、编址及测试电路、存储器、复位电路、通信电路与辅助电路分别与CPU相连。

上盖组件与支架组件通过面壳的塑胶扣与支架扣位联接，支架组件与底座组件通过支架与底座旋转扣紧联接。

面壳顶部中间带有孔或不带有孔，在带有孔的面壳的顶部通过孔型扣位连接有小顶盖。

面壳顶部中间带有孔，孔型为梅花状。

电路控制板、后盖通过铜铆钉与支架连接，铜铆钉为空心铆钉、圆头铆钉。

防尘网为通用不锈钢网。

底座上通过少量塑胶连接有防拆自锁钉。

电路控制板与支架之间有指示灯导光柱，指示灯导光柱的材料为有机玻璃。

温度传感器使用负温度系数热敏电阻；存储器为EEPROM-24LC02；复位电路为看门狗电路；编址及测试电路由干簧管电路组成。

光电传感器由三极管、电容、电阻、发射管、接收管、放大电路模块组成，发射管的正极与通过电阻与电位相连，发射管的负极与三极管的集电极相连，三极管的发射极与电阻相连，电容与发射管的正极相连，三极管的基极与电阻相连，另一端接地，与口线输出相连，口线输出与二极管的正极相连，二极管的负极接地；接收管的正极与放大电路模块，接收管的负极通过电阻与电位相连。

本实用新型利用以上技术方案，能同时监测两种火灾参数，即烟雾浓度和温度的变化，克服通常单一光电探测器对一些特殊类型火灾的不适应性，并对国际五种类型的火灾燃烧实验均有灵敏反应，具有自检测功能，对火灾数据做复合算法智能判断，最大限度排除外界复杂环境因素的干扰，大大降低误报率。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型的工作框图；

图4为本实用新型的光学暗室的光路图；

图5为本实用新型的灰尘监测的光路图。

具体实施方式

本实用新型利用以上附图对技术方案进一步说明：

由图1所示，一种智能光温复合探测器，它共由三部分构成：上盖组件、支架组件、底座组件。上盖组件与支架组件通过扣位联结，装配简单方便；支架组件与底座组件经旋转扣紧，同时它们通过触点保证电路可靠连通；组件之间连接不用一个螺钉固定，方便可靠。

(1)上盖组件：由面壳1、小顶盖2组成。面壳1、小顶盖2通过塑胶扣位连接。本实用新型采用分体式结构，如果用此款设计做光电探头，将不需要小顶盖2，我们可通过模具转换镶块，用同一套模具啤出中间不带梅花型孔的面壳1。小顶盖2的作用是，保护温度传感器元件。

(2)支架组件：由暗室盒3、防尘网4、探测器支架9、电路控制板11、后盖13、屏蔽小罩5、发射管6、接收管8、传感器支架7、指示灯导光柱10、空心铆钉12、圆头铆钉14组成。探测器支架9、电路控制板11通过铜铆钉12、14联结固定，铆钉12、14兼起导电触点作用，简单实用。

暗室盒3设计上，有专门用与放置防尘网4的环型槽，使防尘网4简单放置后即可定位，并一起对齐支架9轻按，通过支架9上的定位部分及塑胶扣位固定，简单方便可靠。支架9上，对发射管6、接收管8、屏蔽小罩5、传感器支架7、指示灯导光柱16均有定位及夹紧部分。电路控制板11、通过铜铆钉12、14联结固定，铆钉兼起导电触点作用，省去了固定螺钉及组装时的麻烦。由于结构上解决了防尘网4的定位及固定问题，防尘网4采用了通用的进口不锈钢网，在确保质量，简化工艺的同时，成本大大降低。

(3)底座组件：由底座19、导电片18、弹簧接触片16、组合螺钉15及防拆卸自锁钉17组成。防拆卸自锁钉17和底座19一起制造，用户安装时可自由选择是否启用自锁防拆功能。防拆卸自锁钉17和底座19一起啤出(相当一个塑胶件)，防拆卸自锁钉17和底座19有少量塑胶相连。当用户安装底座时，如需要启用防拆自锁功能，将防拆卸自锁钉17轻轻从底座19上掰下，放入底座19相应的位置，然后将底座组件安装到天花板上。否则，防拆卸自锁钉17连在底座19上不动，并不影响安装使用，但没有防拆功能。防拆卸自锁钉17可随时备用，不易丢失且方便使用。导电片18、弹簧接触片16、组合螺钉15起接线端子及触点的作用，装配时导电片18、弹簧接触片16放入底座19相应的槽内，导电片18通过限位结构及弹簧接触片16自身的弹性会将其自动压紧，然后将组合螺钉15旋入导电片18尾部的螺纹孔内，组合螺钉15的尾部会伸进底座19上相应的塑胶孔内，限制导电片18不会掉下，同时组合螺钉15还有连结外部线路，起接线端子的作用，结构简单实用。安装使用时，先将底座组件安装在天花板上，将上盖组件和支架组件对准底座旋转即可将上盖组件和支架组件安装在底座上，如果有自锁功能，当探头旋转到正确位置时，防拆自锁钉17会由于重力落下，从而卡住上盖组件和支架组件不能旋转，起到防拆功能。

由图2-3所示，电路控制板11由CPU、温度传感器、光电传感器、干簧管、存储器、复位电路、通信电路及辅助电路组成，温度传感器、光电传感器、编址及测试电路、存储器、复位电路、通信电路与辅助电路分别与CPU相连。

本实用新型采用两总线有极性接线方法，电路板上端子引入处就近焊接一个瞬变二极管，以消除电磁干扰。Q1及稳压二极管Z1组成稳压电路，输出11.5伏后再经三端稳压器Q2后提供CPU工作电源3.3伏。

总线信号经过Q3、Q4组成的整形电路后，送至CPU，经软件处理解出命令码，并做出相应反应，例如点亮红灯或绿灯，将火警或故障信息经反馈电路传回控制器。探测器与控制电路的数据交换是通过电流反馈实现的，由Q8、Q9组成的恒流源电路，在控制口线置高时，在总线上形成50毫安的电流，控制电路只需检出该电流即可。

CPU负责探测器的通讯、火灾数据的采集、火警故障的判断及状态的自检测等。为保证可靠工作，单片机的复位采用看门狗电路，用555定时器接成多谐振荡器，单片机定期发送一个脉冲通过Q11给电容C13放电，这样振荡器不能进入振荡，保持高电平输出，一旦程序跑飞，振荡器进入振荡状态，单片机被复位。为了降低整个探测器工作电流，单片机使用400KHZ的工作频率，选用低功耗器件。对通用运放TL062的使用，采取间隙供电的方式，有Q6、Q7组成，需要采集数据时，由单片机控制给出11伏电源供TL062使用。探测器的数据存储是存放在EEPROM--24LC02中的，包括探测器的地址、报警阈值、出厂参数记录等信息，安全可靠，永不丢失。地址信息是可以随意设置的，通过控制器自动编程或手持编程器手动编程均可。编址及测试电路由干簧管电路组成，在编程状态时用磁铁吸合即可自动设置地址，在通常巡检状态时则可用来模拟报火警。

传感器的质量是一个探测器性能是否优良的重要保证。本探测器中，温度传感器采用高灵敏度进口热敏电阻，稳定性高，一致性好。电路中TEMP和R37组成分压电路，单片机的A/D可以迅速采集到环境温度的变化，从而做出判断。

由图4所示，红外发射管6由单片机控制周期地发射940纳米的红外光，电路实现由Q10、D7、C6、R20等完成，D7为红外发射管6，发射脉冲的占空比很高，为1∶10000，瞬间发射电流可达600毫安。传感器支架7使红外光不能直接进入接收管8，发光二极管PHOTO为接收管8。红外接收管8与模块U2等组成接收放大部分。暗室3外部的光线不能进入暗室内部，而烟雾则能进入。在暗室3内部，红外光发射时，正常情况下接收管8并不能接受到红外光，当烟雾进入暗室3并扩散到整个暗室3时，由于烟雾粒子的存在，部分红外光因光散射的作用被接收管8接收到，放大器将之转成电压信号输出，输出信号强度随烟雾浓度正比变化。

由图5所示，暗室3的设计中，另有一个发光管D4从底部向上发射光脉冲，用以检测暗室3灰尘堆积的情况，给出是否需要清洗的信息，同时也用于光散射的铺助测量，这个设计弥补了普通光电探测器对小颗粒黑烟及明火产生的不可见颗粒烟雾不敏感的缺陷。用于检测灰尘的红外光发射与烟雾监测的红外光发射不是同时进行的。暗室3使接收管8平常时能接收到用于灰尘检测的红外光，这个值是确定的，当灰尘堆积出现时，接收到的红外光减弱，单片机根据变化的情况做出相应补偿。发光管D4由单片机直接驱动。这部分还有另外的功能，普通光电感烟探测器在监测黑烟时不敏感，这是由于光电感烟探测器基于光散射原理的物理特性决定的。本实用新型利用发光管D4，用光反射的原理监测烟雾浓度，结合图4的光散射检测，辅以智能算法，大大弥补了通常光电感烟探测器对黑烟不敏感的不足，拓宽了可监测火灾的类型。

Claims (10)

1、一种智能光温复合探测器，它由上盖组件、支架组件及底座组件构成，上盖组件为面壳(2)；支架组件由暗室盒(3)、防尘网(4)、支架(9)、电路控制板(11)、后盖(13)、屏蔽小罩(5)组成，底座组件由底座(19)、弹簧接触片(16)、导电片(18)、组合螺钉(15)组成，其特征在于防尘网(4)固定在暗室盒(3)的环型槽中，发射管(6)、接收管(8)、传感器支架(7)、屏蔽小罩(5)固定在支架(9)上，电路控制板(11)固接在支架(9)、后盖(13)之间，导电片(18)压在弹簧接触片(16)上再固定在底座(19)的槽中，导电片(18)下边的螺纹中固定有组合螺钉(15)；上盖组件与支架组件通过面壳(2)与支架(9)固接在一起，支架组件与底座组件通过支架(9)与底座(19)固接在一起；

电路部分(11)由CPU、温度传感器、光电传感器、编址及测试电路、存储器、复位电路、通信电路及辅助电路组成，温度传感器、编址及测试电路、存储器、复位电路、通信电路与辅助电路分别与CPU相连。

2、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的上盖组件与支架组件通过面壳(2)的塑胶扣与支架(19)扣位联接，支架组件与底座组件通过支架(9)与底座(19)旋转扣紧联接。

3、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的面壳(2)顶部中间带有孔或不带有孔，在带有孔的面壳(2)的顶部通过孔型扣位连接有小顶盖(1)。

4、根据权利要求3所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的面壳(2)顶部中间带有孔，孔型为梅花状。

5、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的电路控制板(11)、后盖(13)通过铜铆钉(12)、(14)与支架(9)连接，铜铆钉(12)为空心铆钉，铜铆钉(14)为圆头铆钉。

6、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的防尘网(4)为通用不锈钢网。

7、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的底座(19)上通过少量塑胶连接有防拆自锁钉(17)。

8、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的电路控制板(11)与支架(9)之间有指示灯导光柱(10)，指示灯导光柱(10)的材料为有机玻璃。

9、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的温度传感器为负温度系数热敏电阻；存储器为EEPROM-24LC02；复位电路为看门狗电路；编址及测试电路由干簧管电路组成。

10、根据权利要求1所述的一种智能光温复合探测器，其特征在于所述的光电传感器由三极管Q₁₀、电容C₆、电阻R₂₀、发射管(6)、接收管(8)、放大电路模块U₂组成，发射管(6)的正极与通过电阻R₂₃与电位V+相连，发射管(6)的负极与三极管Q₁₀的集电极相连，三极管Q₁₀的发射极与电阻R₂₀相连，电容C₆与发射管(6)的正极相连，三极管Q₁₀的基极与电阻R₃₈、R₁₈相连，电阻R₁₄另一端接地，电阻R₃₈与口线输出RB4相连，口线输出RB4与二极管D₄的正极相连，二极管D₄的负极接地；接收管(8)的正极与放大电路模块U₂，接收管(8)的负极通过电阻R₂₈与电位V₁相连。

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