RU107633U1 - DETECTOR FOR DETECTING "BLACK" AND "WHITE" SMOKE - Google Patents

Abstract

1. Детектор обнаружения «черного» и «белого» дыма, содержащий основание, корпус, излучающий светодиод и принимающий фотодиод, отличающийся тем, что в него введены сигнальный светодиод и основной и дополнительный корректоры со следующими соединениями: часть светового потока излучающего светодиода соединена через основной и дополнительный корректоры с принимающим фотодиодом, другая часть светового потока соединена с частицами «белого» дыма и через угол отражения также соединена с принимающим фотодиодом; при наличии «черного» дыма световой поток соединяется с поглощающимися частицами «черного» дыма, при этом соединение связь светового потока от излучающего светодиода через корректоры с принимающим фотодиодом обрывается - отсутствует. ! 2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что дополнительный корректор предназначен для компенсации первоначальной выставки величины запыленности конкретного помещения. ! 3. Детектор по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от назначения излучающий светодиод и принимающий фотодиод выбираются либо в инфракрасном, либо ультрафиолетовом диапазонах. 1. A detector for detecting “black” and “white” smoke, comprising a base, a housing, a radiating LED and a receiving photodiode, characterized in that a signal LED and a main and additional corrector are introduced into it with the following connections: a part of the light flux of the emitting LED is connected through the main and additional correctors with a receiving photodiode, another part of the light flux is connected to the particles of "white" smoke and through the angle of reflection is also connected to the receiving photodiode; in the presence of "black" smoke, the light flux is connected to the absorbed particles of "black" smoke, while the connection between the light flux from the emitting LED through the correctors and the receiving photodiode is interrupted - is absent. ! 2. The detector according to claim 1, characterized in that the additional corrector is designed to compensate for the initial exhibition of the dust content of a particular room. ! 3. The detector according to claim 1, characterized in that, depending on the purpose, the emitting LED and the receiving photodiode are selected in either the infrared or ultraviolet ranges.

Description

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма, и может быть использовано для обнаружения возгораний на ранней стадии при появлении дымовых аэрозолей, как белого так т всех оттенков черного цвета. 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 smoke alarms, and can be used to detect fires at an early stage when smoke aerosols appear, such as white and all black shades. It can also be used to determine dustiness in precision instrumentation workshops, especially in the microelectronic industry.

Общей проблемой пожарных извещателей (сигнализаторов дыма, детекторов возгорания и пр.) является загрязнение самих извещателей продуктами окружающей среды: в основном естественная пыль окружающей природной среды, пыль (остатки, осколки) продуктов механообработки, т.е. технической деятельности самих цехов, оберточная пыль и т.д.A common problem of fire detectors (smoke detectors, fire detectors, etc.) is the pollution of the detectors themselves with environmental products: mainly natural dust of the environment, dust (residues, fragments) of machined products, i.e. technical activities of the workshops themselves, wrapping dust, etc.

Это влияет на работоспособность извещателей, причем двояко: потеря чувствительности, т.е. не обнаружение возгорания и наоборот ложная тревога при отсутствии возгорания. Для борьбы с запыленностью требуется механическая очистка - протирка оптических систем извещателей водой, или спиртом или другими очистительными жидкостями. Это требует значительных физических и временных усилий (извещателей много и в основном на высоте, иногда значительной), а следовательно и материальных затрат, одним словом неудобство в эксплуатации.This affects the performance of the detectors, and in two ways: loss of sensitivity, i.e. non-detection of fire and vice versa false alarm in the absence of fire. To combat dustiness, mechanical cleaning is required - wiping the optical systems of detectors with water, alcohol or other cleaning liquids. This requires significant physical and temporary efforts (there are many detectors and mainly at altitude, sometimes significant), and therefore material costs, in a word, inconvenience in operation.

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, свето-приемника, 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 12º. 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 receiver, measuring 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 are placed in the form of nested, close to right, dihedral angles between the base and the lid of the measuring chamber with an interval of approximately 12º. 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 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.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 mounting places for the light emitter and light detector, requiring additional casting devices - " signs ", as well as the existing high level of spurious" exposure "of the light receiver from internal and external radiation. The mounting locations 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 compromising the main sensitivity parameter of the camera, and the installation of the mounting holes for the light emitter and light receiver is caused by several plates spaced apart from each other 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.

Известен 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.Known RF patent No. 2258259, which contains a 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. The measuring chamber is equipped with means that increase sensitivity to low smoke concentrations.

К его недостаткам, 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, склады боеприпасов и ГСМ, АЭС, штабы крупных войсковых соединений, крупные корабли, правительственные объекты и т.д.Its disadvantages, with all its positive qualities, include the complexity of the design, hence the lack of reliability, and most importantly, the high cost, which significantly limits its demand, mainly by the responsible premises: museums, galleries, international exhibitions, ammunition depots and fuel and lubricants, nuclear power plants, the headquarters of large military formations, large ships, government facilities, etc.

Известен сигнализатор дыма, см патент №57492, 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.A known smoke detector, see patent No. 57492, 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 lenses are located behind the lenses. cameras 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.

Недостатком является сложность обслуживания в эксплуатации из-за негерметичности корпуса, а также данный сигнализатор не обнаруживает черные частицы горения, например от горения автомобильных шин.The disadvantage is the difficulty of maintenance in operation due to leaks in the housing, and this indicator does not detect black particles of combustion, for example from burning car tires.

Известна заявка №2009133565/08(047234), по которой выдано положительное Решение о выдаче патента РФ от 10.11.10 (копия прилагается) - ПРОТОТИП, в котором детектор обнаружения дыма, содержит излучающий диод и приемный диод, помещенные в герметичный корпус, также одновыпуклую линзу, которая является работающей частью корпуса; величина преломления линзы выбирается в зависимости от назначенного расстояния до контролируемых частиц дыма; в зависимости от назначения излучающий и принимающий диоды выбираются либо в инфракрасном либо в ультрафиолетовом диапазонах.Known application No. 2009133565/08 (047234), which issued a positive decision on the grant of a patent of the Russian Federation of 10.11.10 (a copy is attached) - PROTOTYPE, in which the smoke detection detector contains a radiating diode and a receiving diode placed in a sealed enclosure, also single-convex a lens that is a working part of the body; the refractive index of the lens is selected depending on the assigned distance to the controlled smoke particles; depending on the purpose, the emitting and receiving diodes are selected either in the infrared or ultraviolet ranges.

Основным его недостатком является отсутствие компенсации запыленности посторонними частицами, например, промышленной пыли, это требует частого протирания, что неудобно, т.к. детекторов много и находятся на приличной высоте, например, в цехах. Одним словом большой неудобство в эксплуатации, а это и дополнительные расходы.Its main disadvantage is the lack of compensation for dustiness by foreign particles, for example, industrial dust, this requires frequent wiping, which is inconvenient, because there are many detectors and are at a decent height, for example, in workshops. In a word, a big inconvenience in operation, and this is an additional cost.

Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств: удобства в обслуживании и снижение материальных затрат на содержание детекторов, также сведение до минимума ложных срабатываний.The technical task of the utility model is to increase operational qualities: ease of maintenance and reduction of material costs for the maintenance of detectors, as well as minimizing false positives.

Для решения поставленной задачи предлагается детектор обнаружения «черного» и «белого» дыма, содержащий основание, корпус, излучающий светодиод и принимающий фотодиод, отличающийся тем, что в него введены сигнальный светодиод и основной и дополнительный корректоры со следующими соединениями: часть светового потока излучающего светодиода соединена через основной и дополнительный корректоры с принимающим фотодиодом, другая часть светового потока соединена с частицами «белого» дыма и через угол отражения также соединена с принимающим фотодиодом; при наличии «черного» дыма световой поток соединяется с поглощающимися частицами «черного» дыма при этом соединение связь светового потока от излучающего светодиода через корректоры с принимающим фотодиодом обрывается - отсутствует; дополнительный корректор предназначен для компенсации первоначальной выставки величины запыленности конкретного помещения; в зависимости от назначения излучающий светодиод и принимающий фотодиод выбираются либо в инфракрасном либо ультрафиолетовом диапазонах.To solve this problem, a black and white smoke detection detector is proposed, which contains a base, a housing, a radiating LED and a receiving photodiode, characterized in that a signal LED and main and additional correctors with the following connections are introduced into it: part of the light flux of the emitting LED connected through the main and additional correctors to the receiving photodiode, another part of the light flux connected to the particles of "white" smoke and through the angle of reflection also connected to the receiving photodiode; in the presence of “black” smoke, the light flux is connected to the absorbed particles of “black” smoke; in this case, the connection between the light flux from the emitting LED through the correctors and the receiving photodiode is interrupted — absent; an additional corrector is intended to compensate for the initial exhibition of the dust content of a particular room; depending on the purpose, the emitting LED and the receiving photodiode are selected either in the infrared or ultraviolet ranges.

На фиг.1 показана конструкция детектора в двух проекциях в разрезе по оси симметрии, на которых показано:Figure 1 shows the design of the detector in two projections in section along the axis of symmetry, which shows:

1 - излучающий светодиод (СИД) инфракрасного или ультрафиолетового диапазона;1 - emitting light emitting diode (LED) of the infrared or ultraviolet range;

2 - основной корректор светового потока;2 - the main corrector of the light flux;

3 - дополнительный корректор светового потока (2 и 3 - это опорный канал;3 - additional corrector of the light flux (2 and 3 - this is the reference channel;

4 - принимающий светодиод (фотодиод);4 - receiving LED (photodiode);

5 - частица дыма;5 - smoke particle;

6 - электронная плата;6 - electronic board;

7 - крышка;7 - a cover;

8 - основание;8 - base;

9 - индикаторный светодиод (в видимой части спектра).9 - indicator LED (in the visible part of the spectrum).

Крепления, провода, источник питания, шлейф пожарной сигнализации, внешние соединительные связи и пр. условно не показаны.Mounts, wires, power supply, fire alarm cable, external connection connections, etc. are not conventionally shown.

На фиг.2 показан внешний вид детектора в аксонометрии, на фиг.3 - разрез детектора по одной оси симметрии.Figure 2 shows the appearance of the detector in a perspective view, figure 3 is a section of the detector along one axis of symmetry.

Детектор обнаружения дыма имеет следующую конструкцию и соединения.The smoke detection detector has the following design and connections.

На основании 8 крепится крышка 7, которая имеет отверстия для вывода излучающего светодиода 1, принимающего светодиода 4 и индикаторного светодиода 9, основной корректор светового потока 2 и дополнительного корректора 3. Внутри корпуса (крышки 7) детектора расположена электронная плата 6.A cover 7 is mounted on the base 8, which has openings for the output of the emitting LED 1, the receiving LED 4 and the indicator LED 9, the main corrector of the light flux 2 and the additional corrector 3. An electronic circuit board 6 is located inside the detector housing (cover 7).

Световой поток излучающего светодиода 1 распространяется в верхнюю полусферу, часть этого потока проходит через корректоры 2 и 3 и попадает на принимающий фотодиод 4 (регулировка величины этого ослабленного потока производится дополнительным корректором 3)The luminous flux of the emitting LED 1 extends into the upper hemisphere, part of this flux passes through the correctors 2 and 3 and enters the receiving photodiode 4 (the value of this attenuated flux is adjusted by an additional corrector 3)

Световой поток (часть его) отражается от частицы дыма 5 и попадает на фотодиод 4.The light flux (part of it) is reflected from the smoke particle 5 and enters the photodiode 4.

Принцип работы.Principle of operation.

Модулированное по времени (импульсное) световое излучение от излучающего светодиода 1 отражается от частиц дыма 5 попадает на фотодиод 4, регистрируется им и является признаком возгорания.The time-modulated (pulsed) light radiation from the emitting LED 1 is reflected from the smoke particles 5 and enters the photodiode 4, is detected by it and is a sign of fire.

При эксплуатации детектора (без наличия возгорания) происходит запыление оптических элементов 1, 4 и 2, что приводит к изменению прошедшего через корректор 2 излучения от светодиода 1 к фотодиоду 4. Это уменьшение светового потока (величина его) фиксируется на фотодиоде 4 и через электронную схему на плате 6 вводится его компенсация путем увеличения светового потока светодиодом 1 до прежнего уровня. Это изменение обычно происходит один раз в сутки по заложенной в электронной схеме программе.During operation of the detector (without ignition), optical elements 1, 4, and 2 are dusted, which leads to a change in the radiation transmitted through the corrector 2 from LED 1 to photodiode 4. This decrease in light flux (its magnitude) is recorded on photodiode 4 and through the electronic circuit On board 6, compensation is introduced by increasing the luminous flux of LED 1 to the previous level. This change usually occurs once a day according to the program laid down in the electronic circuit.

При наличии в результате возгорания «черного» дыма частицы не отражают световой поток то излучающего светодиода 1, а поглощают его, в результате происходит быстрое уменьшение светового потока по опорному каналу (через корректоры 2 и 3) на время единиц секунд, что свидетельствует о наличии возгорания.In the presence of “black” smoke as a result of ignition, the particles do not reflect the light flux of the emitting LED 1, but absorb it, as a result, the light flux rapidly decreases along the reference channel (through corrections 2 and 3) by a few seconds, which indicates the presence of fire .

При наличии возгорания по «белому» дыму световой поток от излучающего светодиода 1 отражается от частиц возгорания и резко увеличивается сигнал на фотодиоде 4, что также является признаком возгорания.In the presence of ignition by "white" smoke, the light flux from the emitting LED 1 is reflected from the ignition particles and the signal on the photodiode 4 increases sharply, which is also a sign of ignition.

Наличие возгорания по «черному» и «белому» дыму регистрируется электронной схемой, передается по шлейфу пожарной сигнализации на центральный пульт оператора и дублируется светодиодным индикатором 9, может также включаться и звуковая сигнализация.The presence of a fire through black and white smoke is detected by an electronic circuit, transmitted via a fire alarm loop to the central operator console and duplicated by LED 9, an audible alarm can also be turned on.

Таким образом компенсация запыленности оптических элементов происходит автоматически путем увеличения светового потока излучающего светодиода 1, но до определенного (заданного уровня). При достижении этого уровня (величины светового потока) дальнейшее его увеличение недопустимо из-за ограничения технических характеристик самого оптического тракта, т.е. при его сильной запыленности подается сигнал о ее наличии по специальному шлейфу на пульт оператора, также этот сигнал дублируется светодиодным индикатором 9.Thus, the dustiness of the optical elements is compensated automatically by increasing the luminous flux of the emitting LED 1, but to a certain (predetermined level). Upon reaching this level (luminous flux), its further increase is unacceptable due to the limited technical characteristics of the optical path itself, i.e. when it is very dusty, a signal about its presence is transmitted via a special loop to the operator console, this signal is also duplicated by LED 9.

Отсюда легко видно, что наличие опорного канала дополнительно можно использовать для определения величины запыленности помещений, что особенно важно в цехах точного приборостроения, в лечебно-профилактических учреждениях и т.д.From this it is easily seen that the presence of the reference channel can be additionally used to determine the dust content of the premises, which is especially important in precision instrumentation workshops, in medical institutions, etc.

Claims (3)

1. Детектор обнаружения «черного» и «белого» дыма, содержащий основание, корпус, излучающий светодиод и принимающий фотодиод, отличающийся тем, что в него введены сигнальный светодиод и основной и дополнительный корректоры со следующими соединениями: часть светового потока излучающего светодиода соединена через основной и дополнительный корректоры с принимающим фотодиодом, другая часть светового потока соединена с частицами «белого» дыма и через угол отражения также соединена с принимающим фотодиодом; при наличии «черного» дыма световой поток соединяется с поглощающимися частицами «черного» дыма, при этом соединение связь светового потока от излучающего светодиода через корректоры с принимающим фотодиодом обрывается - отсутствует.1. A detector for detecting “black” and “white” smoke, comprising a base, a housing, a radiating LED and a receiving photodiode, characterized in that a signal LED and a main and additional corrector are introduced into it with the following connections: a part of the light flux of the emitting LED is connected through the main and additional correctors with a receiving photodiode, another part of the light flux is connected to the particles of "white" smoke and through the angle of reflection is also connected to the receiving photodiode; in the presence of "black" smoke, the light flux is connected to the absorbed particles of "black" smoke, while the connection between the light flux from the emitting LED through the correctors and the receiving photodiode is interrupted - is absent. 2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что дополнительный корректор предназначен для компенсации первоначальной выставки величины запыленности конкретного помещения.2. The detector according to claim 1, characterized in that the additional corrector is designed to compensate for the initial exhibition of the dust content of a particular room. 3. Детектор по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от назначения излучающий светодиод и принимающий фотодиод выбираются либо в инфракрасном, либо ультрафиолетовом диапазонах.

3. The detector according to claim 1, characterized in that, depending on the purpose, the emitting LED and the receiving photodiode are selected in either the infrared or ultraviolet ranges.