UA130063C2 - Пристрій виявлення диму та спосіб виявлення диму за допомогою пристрою - Google Patents

Abstract

Група винаходів належить до галузі засобів пожежної сигналізації. Пристрій виявлення диму включає корпус, в якому розміщено блок управління з блоком живлення та під'єднаний до нього датчик розсіяного світла, який складається з оптичної камери, в якій розміщено перший випромінювач та другий випромінювач та фотоприймач. Оптична камера оточена фільтрувальною камерою з виконаними в ній вхідними отворами, які сполучені з оптичною камерою через лабіринт, який закінчується кільцевою щілиною, утвореною між оптичною та фільтрувальною камерами по периметру оптичної камери. Блок управління виконано з можливістю подачі імпульсів живлення на перший випромінювач та підключення до блока живлення другого випромінювача в момент виникнення порогового сигналу на фотоприймачі, визначення рівнів сигналів фотоприймача, які виникають під час послідовної подачі імпульсів живлення на перший та на другий випромінювачі, та формування сигналу тривоги в разі, якщо рівень сигналу фотоприймача в період підключення другого випромінювача буде перевищувати рівень сигналу фотоприймача в період підключення першого випромінювача щонайменше на 20 %, що і визначає заявлений спосіб роботи пристрою. Винахід забезпечує ефективну роботу пристрою виявлення диму при менших витратах енергії.

Description

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ

Група винаходів належить до галузі засобів пожежної сигналізації, а саме до пристрою виявляння диму шляхом детектування розсіяного світлового випромінювання та способу виявляння диму за його допомогою.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

На сьогоднішній день димові сповіщувачі, що містять в своєму складі фотоелектричний датчик диму, широко використовуються в комерційних і житлових приміщеннях і служать ефективним превентивним засобом попередження пожежі.

Одними із найбільш розповсюджених датчиків, завдяки своїй точності, надійності та безпечності, є фотоелектричні датчики диму, які працюють за принципом розсіювання світла. При цьому важливим параметром їхньої роботи, як і будь-якого датчику диму, є здатність забезпечити максимально низький рівень хибних спрацьовувань, що дозволяє суттєво підвищити ефективність роботи датчику.

У конструкції багатьох існуючих на сьогоднішній день фотоелектричних датчиків використовують інфрачервоний (ІЧ) випромінювач та фотоприймач, розташовані в оптичній, так званій "димовій", камері. Принцип їх роботи полягає в тому, що світло від ІЧ випромінювача у нормальному режимі, тобто за присутності в димовій камері повітряної газової суміші, не потрапляє на фотоприймач, оскільки не спрямоване безпосередньо на нього, але при потраплянні до газової суміші повітряного середовища сторонніх чинників, таких як дим, пара, пил тощо, світло від випромінювача заломлюється і фотоприймач приймає розсіяне світло, відбите від об'єкта, що викликає сигнал тривоги. Недоліком використання таких датчиків в пристроях виявлення диму є відсутність в них розрізняльної спроможності, оскільки такий датчик реагує не тільки на дим, а й на всі непрозорі і напівпрозорі об'єкти, в тому числі на водяну пару та аерозолі, що обумовлює його часте хибне спрацювання і неефективність використання в запилених, загазованих або вологих середовищах.

Для вирішення зазначеної проблеми останнім часом в пристроях виявлення диму почали використовувати фотоелектричні датчики розсіяного світла, в яких застосовують декілька джерел випромінювання з різними довжинами хвиль. Принцип роботи таких датчиків полягає в тому, що реакція випромінювання різних довжин хвиль на сторонні чинники в повітряному середовищі є різною, і порівняння та аналіз даних від декількох випромінень дає змогу з більшою точністю визначити присутність саме диму, що зменшує хибні тривоги.

З рівня техніки відома велика кількість пристроїв та способів для виявлення диму із використанням фотоелектричного датчику розсіяного світла, серед яких заявником відібрано декілька технічних рішень, які за сукупністю суттєвих ознак є найближчими до запропонованої групи винаходів.

З Патенту О51076992182 від 09.08.2020 відомі пристрій та спосіб визначення наявності диму.

Відповідно до запропонованого технічного рішення, датчик диму містить корпус із камерою, яка приймає частинки навколишнього середовища, такі як, наприклад, дим або пара, фотоприймач, призначений для прийому світла, відбитого від камери, вздовж приймальної осі, перший, другий та третій випромінювачі, призначені для випромінювання світла різних довжин хвиль в камеру під різними кутами відносно приймальної осі. Пристрій для визначення наявності диму містить також блок управління, налаштований для визначення необхідності ініціювання сигналу тривоги на основі вихідних сигналів, що генеруються фотоприймачем в результаті відбиття світла, що випромінюється в камеру першим, другим і третім випромінювачами, навколишніми частинками у бік фотоприймача. При цьому блок управління забезпечує виконання наступних операцій: активування фотоприймача; включення першого випромінювача світла, який генерує випромінювання в камеру для прийому фотоприймачем, після чого фотоприймач генерує перший вихідний сигнал; прийом та фільтрація першого вихідного сигналу від фотоприймача і визначення, чи перевищує прийнятий та відфільтрований перший вихідний сигнал встановлене порогове значення; при перевищенні порогового значення, включення другого і третього випромінювачів світла, які генерують випромінювання в камеру для приймання фотоприймачем, після чого фотоприймач генерує другий і третій вихідні сигнали відповідно; обчислення першого, другого та третього співвідношення вихідних сигналів на основі значень першого, другого та третього вихідних сигналів, та визначення необхідності включення сигналу тривоги. При цьому перше співвідношення сигналів може включати відносні рівні першого та другого вихідних сигналів, друге співвідношення сигналів може включати, наприклад, відносні рівні першого та третього сигналів, а третє співвідношення вихідних сигналів може включати відносні рівні другого і третього вихідних сигналів. Якщо на основі значень першого, другого та третього співвідношень сигналів поточний стан камери має викликати спрацьовування сигналізації, блок управління додатково визначає, чи відповідають тривалості першого, другого та третього вихідних сигналів прийнятним для спрацьовування сигналізації тобто перша, друга та третя тривалості вихідного сигналу використовуються блоком управління для ідентифікації сценаріїв хибної тривоги або неправильних показань фотоприймача. Недоліком запропонованого технічного рішення є складний алгоритм ідентифікації необхідності ввімкнення сигналу тривоги на основі визначення співвідношень сигналів від трьох випромінювачів світла, а також те, що оптична камера фотоелектричного датчика диму містить решітку для прийому частинок навколишнього середовища,

таких як дим або пар, яка не оснащена аеродинамічним тунелем, призначення якого полягає в ефективному спрямовуванні частинок до оптичної камери.

Із заявки 052022120672 А! від 21.04.2022 відомий пристрій виявлення диму, що містить корпус, в якому виконано камеру виявлення диму, та датчик, до складу якого входить перший світловипромінюючий блок, другий світловипромінюючий блок та світлоприймальний блок з фотодіодом. Відповідно до запропонованого технічного рішення, перший світловипромінюючий блок сконфігурований для випромінювання світла з першою довжиною хвилі в камеру виявлення диму, другий світловипромінюючий блок сконфігурований для випромінювання світла з другою довжиною хвилі в камеру виявлення диму, при цьому друга довжина хвилі є більшою, ніж перша довжина хвилі, а світлоприймальний блок сконфігурований для прийому світла, що випромінюється першим та другим світловипромінюючими блоками. Корпус детектора містить також лабіринт, функція якого полягає в тому, щоб запобігти прямому потраплянню світла, що випускається першим світловипромінюючим блоком і другим світловипромінюючим блоком, на світлоприймальний елемент. При цьому перша довжина хвилі першого світловипромінюючого блока знаходиться в синій області видимого світла із довжиною хвилі від 440 до 480 нм, друга довжина хвилі другого світловипромінюючого блока знаходиться в червоній області видимого світла із довжиною хвилі від 610 до 750 нм. Блок управління обчислює співвідношення між інтенсивністю розсіяного світла, яке випромінюється першим світловипромінюючим блоком і другим світловипромінюючим блоком, і порівнює це співвідношення з пороговим значенням, ідентифікуючи таким чином, який тип диму присутній - чорний, сірий або білий.

Недоліком запропонованого технічного рішення є те, що воно дає змогу ідентифікувати власне дим (чорний, сірий або білий), але не убезпечує датчик від хибного спрацьовування в разі потрапляння в область спостереження частинок більшого розміру, наприклад, пилу, оскільки різниця між довжинами хвиль першого та другого світловипромінюючих блоків є недостатньою для ефективної ідентифікації частинок більшого розміру, тобто потрапляння частинок пилу в камеру виявлення диму з високою ймовірністю зумовить хибне спрацьовування датчика, негативно впливаючи на ефективність роботи останнього. Крім того, рішення передбачає одночасну роботу і випромінювання світла двома світловипромінюючими блоками, а також наявність підсилювача, який підсилює струм від світлоприймального блока та виводить підсилений струм до блоку управління, що негативно впливає на енергоспоживання при використанні зазначеного датчику.

З Патенту О05954150182 від 10.01.2017 відомий пристрій виявлення диму з датчиком, який працює за принципом розсіяного світла та містить двоколірний світловипромінюючий діод, налаштований для опромінення частинок, що підлягають виявленню, та фотодатчик, який спектрально чутливий до частинок, що виявляються за допомогою розсіювання світла, причому світловипромінюючий діод і фотодатчик розташовані та вирівняні один відносно одного таким чином, що головна оптична вісь світловипромінюючого діода та оптична приймальна вісь фотодатчика визначають кут розсіювання світла. При цьому світловипромінюючий діод містить перший світлодіодний чип, налаштований для випромінювання першого світлового променя в першому діапазоні довжин хвиль в межах 460 нм 540 нм або 390 нм 40 нм, і другий світлодіодний чіп, налаштований для випромінювання другого світлового променя у другому діапазоні довжин хвиль в межах 940 нм «540 нм або 860 нм 140 нм, при цьому світлодіодні чіпи розташовані один біля одного на тримачі. Технічне рішення передбачає наявність блоку управління, сполученого зі світловипромінюючим діодом та датчиком, виконаним з можливістю формування сигналу тривоги в разі виявлення мінімального значення концентрації диму.

Блок детектування містить також механізм діафрагми з отвором, який розміщено таким чином, що більша частина світла, яке випромінюється першим та другим чіпами світловипромінюючого діода, проходить через отвір діафрагми в діапазоні від 50 95 до 85 905, і, відповідно, від 50 95 до 15 95 світла затінюється діафрагмовим механізмом, що створює певний запас підсвічування вправо і вліво, а також вгору і вниз, для компенсації незначного нахилу, повороту або зсуву при монтажі світловипромінюючого діода. Недоліком запропонованого технічного рішення є складність у монтажі та налаштуванні детектора, до складу якого входить двоколірний світловипромінюючий діод із двома чипами, порівняно із, наприклад, детектором з двома окремими світловипромінюючими діодами, крім того, вихід з ладу одного з чипів у складі такого світловипромінюючого діода призводить до необхідності повної заміни останнього.

За найближчий аналог винаходу прийнято Патент КК10196311181 від 31.07.2019, в якому розкрито фотоелектричний пристрій виявлення диму, який має корпус, блок управління з блоком живлення та під'єднаний до нього датчик розсіяного світла. До складу датчика розсіяного світла входить оптична камера виявлення диму, два світловипромінюючі елементи, які випромінюють світло з двома довжинами хвиль та фотоелектричний елемент. Перший світловипромінюючий елемент генерує ІЧ випромінювання з довжиною хвилі в діапазоні від 850 до 940 нм, другий світловипромінюючий пристрій генерує синє світло із довжиною хвилі у діапазоні від 400 до 470 нм.

Пожежа ідентифікується у випадку, коли значення співвідношення сигналів фотоелектричного датчика, які виникають від випромінювання першого та другого світловипромінюючих пристроїв, перевищує поріг виявлення займання. Відповідно до запропонованого технічного рішення, сповіщувач містить корпус який включає опорну пластину, утворену на її верхній поверхні світлозахисну стінку, яка оточує відкриті частини двох фіксуючих елементів світловипромінюючих пристроїв та фіксуючого елементу фотоелектричного датчика у відкритій циліндричній формі, при цьому нижня фіксуюча частина опорної пластини формує концентричні кола з більшим радіусом, ніж світлозахисна стінка, і має меншу висоту, для блокування потрапляння у сповіщувач сторонніх матеріалів. Недоліком запропонованого технічного рішення є складність конструкції пожежного сповіщувача, яка не забезпечує достатній рівень захисту від проникнення всередину його корпусу сторонніх предметів, наявність яких може стати причиною спотворення результатів детектування і, як наслідок, спровокувати хибне спрацьовування пожежного сповіщувача. Крім того, рішення передбачає одночасну роботу і випромінювання світла двома світловипромінюючими блоками, що негативно впливає на енергоефективність зазначеного пристрою виявлення диму.

СУТЬ ВИНАХОДУ

В основу групи винаходів поставлена задача створити простий за конструкцією, надійний пристрій виявлення диму, захищений від впливу зовнішніх факторів на газовий потік, виконаний з можливістю визначення характеру газової суміші перед включенням сигналу тривоги, оснащений датчиком розсіяного світла, в якому забезпечена максимальна чутливість до характеру розсіяного випромінювання від газового потоку, зокрема розмірів часток, які переважають в цій газовій суміші, при незначному енергоспоживанні, та спосіб виявлення диму за їх допомогою, який забезпечує високу здатність датчика та пристрою до визначення характеру газової суміші. Технічним результатом від реалізації заявленої групи винаходу є суттєве зменшення вірогідності хибного спрацювання пристрою при виникненні в зоні чутливості пристрою іншого ніж дим аерозолю, наприклад, водяної пари або пилу, при відсутності диму. За першим втіленням заявленого винаходу поставлене завдання вирішується тим, що пристрій виявлення диму включає корпус, в якому розміщено блок управління з блоком живлення та під'єднаний до нього датчик розсіяного світла. Датчик розсіяного світла складається з оптичної камери, в якій розміщено перший випромінювач, другий випромінювач та фотоприймач, причому довжина хвилі випромінювання другого випромінювача менша від довжини хвилі випромінювання першого випромінювача, а фотоприймач має ширину діапазону, що включає довжину хвиль випромінювання як першого, так і другого випромінювачів. Згідно з винаходом, різниця довжин хвиль першого і другого випромінювачів становить щонайменше 470 нм -ч/-5595, а фотоприймач має ширину діапазону чутливості щонайменше 700 нм -/-595 нм з коливанням чутливості в цьому діапазоні не більше 10 95.

При цьому блок управління виконано з можливістю постійної подачі імпульсів живлення тільки на перший випромінювач та підключенням до блока живлення другого випромінювача після виникнення порогового сигналу на фотоприймачі, визначення рівнів сигналів фотоприймача, які виникають під час послідовної подачі імпульсів живлення на перший та на другий випромінювачі та формування сигналу тривоги в разі, якщо рівень сигналу фотоприймача в період підключення другого випромінювача буде перевищувати рівень сигналу фотоприймача в період підключення першого випромінювача щонайменше на 20 95.

Оптична камера оточена фільтрувальною камерою з виконаними в ній вхідними отворами, які сполучені з оптичною камерою через лабіринт, який поступово звужується та закінчується кільцевою щілиною, розташованою по периметру оптичної камери.

Необхідність різниці між довжинами хвиль випромінювачів обумовлена тим, що залежно від довжини хвилі змінюється інтенсивність розсіяного світла при відбитті від часток газового потоку і, як наслідок, різниця в рівні сигналу який виникає на фотоприймачі. Якщо в оптичну камеру проникає, наприклад, водяна пара, то сигнал від розсіяного випромінювання з меншою довжиною хвилі є меншим, чим сигнал від розсіяного випромінювання з більшою довжиною хвилі. | навпаки, в разі наявності в камері диму, частки якого менше від часток пари - сигнал, який виникає від розсіяного випромінювання з меншою довжиною хвилі, буде більшим, ніж сигнал, який виникає від розсіяного випромінювання з більшою довжиною хвилі. При цьому чутливість фотоприймача в межах широких діапазонів зазвичай не є однаковою для випромінювання з різними довжинами хвиль і нерівномірність такої чутливості збільшується зі збільшенням діапазону довжини хвилі. В процесі проведення багатьох дослідів було встановлено, що суттєва різниця між рівнями сигналів на фотоприймачі в разі опромінення першим та другим випромінювачем виникає в разі, якщо різниця міх довжинами хвиль першого та другого випромінювачів складає не менше 470 нм із можливим збільшенням цієї різниці.

Ширина діапазону спектральної смуги чутливості фотоприймача обрана з міркувань достатнього перекриття обох довжин випромінювачів і становить щонайменше 700 нм «/-5 95 нм, при цьому, для уникнення перевищення сигналу від однієї довжини хвиль над другим сигналом через коливання чутливості в межах діапазону, в процесі моделювання пристрою було визначено, що коливання чутливості фотоприймача в цій смузі має становити не більше ніж 10 95, ії подальше збільшення при таких довжинах хвиль і в межах зазначеної смуги чутливості, сприймається блоком управління як перевищення сигналу однієї з довжин хвиль над другим сигналом та свідчить про характер газової суміші чи аерозолю, який проник в оптичну камеру, що призводить до невірного визначення присутності диму.

Виконання блока управління з можливістю постійної подачі живлення на перший випромінювач і лише при його реагуванні на зміну середовища в оптичній камері здійснювати подачу живлення на інший випромінювач, та генерування сигналу наявності диму при перевищенні значенням сигналу від другого випромінювача значення сигналу від першого випромінювача щонайменше на 20 95, дозволяє з урахуванням різниці сигналів в період почергової роботи першого та другого випромінювачів визначити характер газової суміші в оптичній камері та, як наслідок, зменшити вірогідність хибного спрацювання.

Наявність навколо оптичної камери фільтрувальної камери з виконаними в ній вхідними отворами, дозволяє як відсіяти можливі тверді частки, що знаходяться у висхідному потоці повітряно-газової суміші, так і спрямувати цей потік в оптичну камеру через лабіринт з поступовим звуженням його сумарного перерізу і щільним проходженням крізь щілину, яка утворена між камерами, що дозволяє зосередити потік в зоні опромінення обох випромінювачів.

Відповідно до можливого прикладу виконання пристрою, фільтрувальна камера може бути розділена на секторальні відсіки, що додатково сприяє спрямовуванню повітряно-газового потоку в оптичну камеру. Таке конструктивне виконання дозволяє уникнути коливань сигналу фотоприймача внаслідок неоднорідності газової суміші та, як наслідок, збільшити загальну чутливість пристрою, що сприяє досягненню зазначеного технічного результату.

Відповідно до ще одного можливого прикладу виконання пристрою, в місці сполучення з кільцевою щілиною в оптичній камері виконана конусоподібна напрямна. Це дозволяє додатково зосередити потік газової суміші саме в тій зоні, з якої найбільша частина розсіяного випромінювання потрапляє в поле зору фотоприймача. Це є важливим на етапі слабкого виділення диму та відносно невеликого задимлення, або в умовах віднесення диму від датчика випадково виникаючими невертикальними потоками.

Спосіб виявлення диму, згідно з іншим аспектом винаходу, полягає в тому, що періодично подають живлення на перший випромінювач, який генерує в оптичну камеру з розміщеним в ній фотоприймачем пучок випромінювання з довжиною хвилі 940 нм 7-5 95, після виникнення сигналу на фотоприймачі від розсіяного випромінювання першого випромінювача періодично подають живлення на другий випромінювач, який генерує в оптичну камеру пучок випромінювання з довжиною хвилі 470 нм /-5 95, блок управління визначає рівень сигналів на фотоприймачі від розсіяного випромінювання, які виникають в період роботи кожного випромінювача та здійснює порівняння рівня сигналу, який виникає в період роботи першого випромінювача та сигналу, який виникає в період роботи другого випромінювача. При перевищенні рівня сигналу встановленого порогового значення та перевищення рівня сигналу, який виникає в період роботи другого випромінювача більш ніж на 20 95 над рівнем сигналу, який виникає в період роботи першого випромінювача протягом періоду щонайменше від З до секунд, блок управління генерує сигнал про наявність в камері диму. Така реалізація способу забезпечує можливість розділення сигналів, які виникають від розсіяного випромінювання газової суміші спричиненого кожним випромінювачем, їх окреме вимірювання та порівняння. Це дозволяє підвищити точність розрізняння наявних в повітряно-газової суміші часток та уникнути хибного спрацьовування тривоги в разі відсутності диму. При цьому живлення на випромінювачі подається групами імпульсів 12 імпульсів шириною З мкс і періодом 16 мкс, а групи імпульсів живлення подають з періодичністю від З до 10 секунд, що забезпечує зменшення витрат живлення та відповідно підвищує строк служби випромінювачів порівняно з постійним живленням одночасно обох випромінювачів, та сприяє довговічності використання пристрою. Зазначені параметри імпульсів можуть бути предметом налаштування пристрою в разі якщо в місці встановлення пристрою заздалегідь відомий характер можливих газових сумішей в навколишньому середовищі - наприклад часті тумани, пилові бурі, смог чи інші відомі фактори.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Для більш повного розуміння заявленого винаходу та його переваг, у наведеному нижче описі наводиться пояснення можливих прикладів його реалізації з посиланнями на фігури доданих креслень, на яких однакові позиції позначають однакові частини, і на яких зображено наступне:

Фіг. 1 загальний вигляд пристрою виявлення диму в аксонометрії з частковим перерізом,

Фіг. 2 покомпонентне зображення елементів конструкції датчика розсіяного світла пристрою виявлення диму,

Фіг. З повздовжній переріз датчика розсіяного світла з зазначенням оптичних осей випромінювачів та фотоприймача,

Фіг. 4 повздовжній переріз датчика розсіяного світла пристрою виявлення диму з зазначенням проходження потоку повітряно-газової суміші,

Фіг. 5 вигляд зверху внутрішнього елемента оптичної камери з зазначенням кута сходження випромінювачів,

Фіг. б вигляд опорного елемента з внутрішнім елементом оптичної камери в аксонометрії з зазначенням конусів випромінювання та зони видимості фотоприймача,

Фіг. 7 аксонометричний вигляд з'єднання датчика з електронними компонентами пристрою;

Фіг. 8 графік подачі імпульсів живлення на випромінювачі та сигналів, які виникають на фотоприймачі в разі проникнення в оптичну камеру диму,

Фіг. 9 графік подачі імпульсів живлення на випромінювачі та сигналів, які виникають на фотоприймачі в разі проникнення в оптичну камеру водяної пари.

Основні позначення: 1 - корпус, 2 - плата з блоком керування,

З - фотоприймач, 4 - перший світлодіод, - другий світлодіод, 6 - оптична камера, 7 - основа, 8 - внутрішній елемент оптичної камери, 9 - напрямні канали, - кожух оптичної камери, 11 - отвір кожуха оптичної камери, 12 - фільтрувальна камера 13 - отвори фільтрувальної камери, 14 - центральна частина фільтрувальної камери, - щілина, 16 - секторальні відсіки фільтрувальної камери, 17 - конусоподібна напрямна, 18 - елементи кріплення основи оптичної камери до плати, 19 - елементи кріплення фільтрувальної камери до оптичної камери, - умовне зображення траєкторії газового потоку, 21 - пучок випромінювання першого випромінювача, 22 - пучок випромінювання другого випромінювача, 23 - зона видимості фотоприймача, 24 - зона сходження пучків випромінювання в зоні видимості фотоприймача.

РЕАЛІЗАЦІЯ ВИНАХОДУ

Пристрій виявлення диму складається з корпусу 1, блок керування з блоком живлення якого виконані на печатній платі 2 та під'єднані до датчика розсіяного світла, який складається з фотоприймача 3, першого випромінювача 4 та другого випромінювача 5, які розташовані в оптичній камері 6. Як перший випромінювач 4 використаний синій світлодіод довжина хвилі якого встановлена як 940 нм, а як другий випромінювач 5 - інфрачервоний, з довжиною хвилі 470 нм. Цей вибір обумовлений отриманням максимальної різниці між довжинами хвиль та широкою доступністю світлодіодів з такими довжинами хвиль. В якості зазначених випромінювачів можуть бути використані сині та інфрачервоні світлодіоди виробництва компаній МІЗНАУ, О5КАМ та ін. Для забезпечення максимальної чутливості в цих довжинах хвиль використаний фотоприймач з широким спектром в межах від 40О0нм до 110О0нм. Як фотоприймач може бути використано фотодіод компанії Емегіїдні або

О5КАМ. Обраний діапазон з коливанням чутливості в цьому діапазоні не більше 10 95 забезпечує приблизно однакову чутливість для зазначених довжин хвиль і має малий час відгуку, що позитивно позначається на точності та на енергоспоживанні, оскільки вимірювання проводяться більш короткими імпульсами.

Оптична камера 6 розташована на основі 7, прикріпленої до плати 2 пристрою виявлення диму та утворена внутрішнім елементом 8, в стінках якого виконані напрямні канали 9 для позиціонування світлодіодів 4, 5 та фотоприймача 3, та кожухом 10, в центральній частині якого виконаний отвір 11 проходження повітряно-газової суміші. Оптична камера оточена фільтрувальною камерою 12 яка має по периметру отвори 13, які відокремлені від її центральної частини 14 стінкою. При цьому фільтрувальна камера 12 сполучена з кожухом 10 оптичної камери б таким чином, що в місці сходження її центральної частини 14 з отвором 11 оптичної камери 6 утворена щілина 15. При цьому в місці виконання отворів 13 фільтрувальна камера 12 може бути розділена на секторальні відсіки 16, а отвір 11 проходження повітряно-газової суміші, що визначає місце сполучення оптичної камери 8 кільцевою щілиною 15 з фільтрувальною камерою 12, оснащений спрямованою в оптичну камеру 6 конусоподібною напрямною 17. Таке конструктивне виконання забезпечує належну її фільтрацію від пилових часток, які відділяються від газової суміші що за принципом теплого потоку піднімається вгору та сприяє проходженню потоку повітряно-газової суміші безпосередньо в частину оптичної камери 6, видиму для фотоприймача.

Дослідним шляхом встановлено, що найбільш ефективним в зазначеній конструкції розташуванням оптичних елементів є таке, при якому випромінювачі та фотоприймач розташовані по периметру оптичної камери з утворенням між оптичними осями першого та другого випромінювача кута 23 417/-2 градуси. При цьому формування пучків випромінювання 21, 22 з тілесними кутами до 5 та відповідно до 9 градусів, та розташування оптичних осей випромінювачів під кутом 15 -/-2 градуси і оптичної осі фотоприймача під кутом 22 7-2 градуси відносно горизонтальної площини оптичної камери дає можливість отримати високу інтенсивність пучків випромінювання в зоні їх сходження 24 з зоною видимості фотоприймача 23. Під зоною видимості фотоприймача 23 розуміється тілесний кут, з вершиною в фокальній площині фотоприймача З яка, як правило співпадає з чутливим елементом, в межах якого розсіяне випромінювання газової суміші, яке призводить до виникнення сигналу на чутливій поверхні фотоприймача 3. Зона сходження 24 пучків, це частина зони видимості 23 фотоприймача, яка почергово може бути опромінена кожним з випромінювачів і є зоною перехрещення трьох тілесних кутів.

Зазначене виконання дозволяє розташувати випромінювачі, по суті, опозитно до фотоприймача та забезпечити їх максимальне фокусування у центральній частинні оптичної камери незалежно від її типорозмірів та забезпечивши ефективну роботу пристрою при менших витратах енергії.

Спосіб роботи датчика розсіяного світла полягає в тому, що світло від випромінювачів у нормальному режимі, з порожньою камерою, не потрапляє на фотоприймач, але, в момент заповнення оптичної камери димом, парою, аерозолем тощо, світло від випромінювачів заломлюється та відбивається часточками газової суміші і потрапляє на фотоприймач. Оскільки в заявленій конструкції використано два випромінювачі з різною довжиною хвиль, то при проходженні світлової хвилі через об'єм частини оптичної камери воно розсіюється по-різному, так як частинки, які проникають в камеру мають різний розмір і, отже, різний коефіцієнт заломлення для випромінювання з різною довжиною хвилі. Спосіб виявлення диму в даному випадку полягає в тому, що перший випромінювач з довжиною хвилі 940 нм постійно генерує імпульси випромінювання та утворює пучок з тілесним кутом щонайбільше 5 градусів, який перетинається з зоною видимості фотоприймача. В разі проникнення в оптичну камеру газової суміші чи аерозолю виникає розсіяне випромінювання від часток газової суміші, частина якої знаходиться в зоні сходження пучків випромінювання та зони видимості фотоприймача, що призводить до виникнення сигналу на чутливому елементі фотоприймача. В разі перевищення рівня сигналу заданого порогового значення, блок управління включає подачу імпульсів живлення на другий випромінювач з довжиною хвилі 470 нм, що призводить до виникнення пучка випромінювання з тілесним кутом щонайбільше 9 градусів, який перетинається з зоною видимості першого фотоприймача та пучком випромінювання випромінювача з довжиною хвилі 940 нм, що призводить до виникнення розсіяного випромінювання від часток газової суміші та відповідно сигналу на чутливому елементі фотоприймача.

Імпульси живлення подаються на випромінювачі почергово, щоб сигнали які виникають від розсіяного випромінювання газової суміші спричиненого кожним випромінювачем могли бути виміряні окремо один від одного. При цьому також зменшуються витрати елемента живлення та відповідно його строк служби порівняно з постійним живленням одночасно обох випромінювачів.

Блок управління визначає рівні сигналів на фотоприймачі, які виникають від розсіяного випромінювання спричиненого кожним з випромінювачів та порівнює їх між собою.

Якщо в результатні порівняння сигналів виявиться, що сигнал від розсіяного випромінювання спричиненого другим випромінювачем з довжиною хвилі 470 нм перевищує сигнал від розсіяного випромінювання спричиненого першим випромінювачем з довжиною хвилі 940 нм щонайменше на 95, блок управління генерує сигнал тривоги. Графіки сигналів, які виникають в такому випадку показані на фіг. 8.

Якщо в результаті порівняння сигналів виявлено, що сигнал від розсіяного випромінювання спричиненого першим випромінювачем з довжиною хвилі 940 нм більше ніж сигнал від розсіяного випромінювання спричиненого другим випромінювачем з довжиною хвилі 470 нм, то пристрій визначає суміш як пару чи інший аерозоль відмінний від диму як результату горіння і сигнал тривоги не генерується. Графіки сигналів, які виникають в такому випадку показано на фіг. 9.

За рахунок поєднання описаних вище характеристик кожного з технічних рішень реалізується створення простого та надійного за конструкцією пристрою виявлення диму, який забезпечує належну фільтрацію повітряно-газової суміші та спрямовування її потоку безпосередньо в зону детектування датчиком розсіяного світла, за рахунок параметрів якого забезпечується чітке зосередження зони детектування в зоні сходження пучків випромінювання, а розробка зазначеного способу визначає ефективну послідовність обробки результатів детектування, яка призводить до мінімізації хибних спрацьовувань пристрою.

Таким чином, заявлена група винаходів об'єднує єдиним винахідницьким задумом заявлені технічні рішення та забезпечує досягнення технічного результату.

ї7ь і - зх ран Ше зт НН

М де сло КЗ ть, т су й те ши У о «у є х я ки тек й з я Я т і 2 ет чі 1 кит КА 7 я чо й--- т щит К- а я м р ек І в тя М т " З с її шк Б у, - є і

В т » и і е - я , і

Ге я о ко КЕ яті є Б її я А | м --д Ні ти, й й З ;

А х е я Ех т в митним, м і І х Бе й мети дк Е. 2 а тен вет и му м Ей і очне Сх . ож у, шов В ка КВ днк хх 4

ЩЕ з йо кн АТ Кн КО М нь чь пек ж Со ті я НО з а Х

Не з, а о НК шинку - і й

Ї 7 й стр щі ОО ме: щ й І і т мк ша ОО Ж с какая ; й з з в в й ії з од ще ! шй ? а 7 я нен и ЯКА ге і - пече в ЕН Їй

У та сих ВК КАХ с Че І

У е ке иа рю ТК не ; х де си КУ МАН ши КК тече й ; з б» НЕКЕ УМ ник Тож ше Ж ШІ . й о тити У Кік Ж, ОМ В; пі й я ГЕОЖЕТВО сю Те хх нях я т Бо ууви Я я м. б дн ЯН й е. 17 Я и о де Я ней т» оди Ки о м кр КК - в | ГИ ще вве шен 7 й й сне, рі Й й й ї

Щі ка Ко м й х - Я

Ж

- й

1 Я те о

В-БИБ3-5 КК це й ще ня я Її З - АЙ я ект ат й : дя вний: я т

Ша ве А Й я ВК, а ох, я й СТЬ ще у

Я и сть Шина: й ; й Ж Ля си ни вка е г же Б же ву и и 12 ях Кеди Ден її к Куди х 7Ж---Н і і я рах я Шк 2 й а й Я ! ев шо дея а х ен пп г -з са те 7 ч

Ж - Ух 1 8,

А С А, 7 - че "авоцинкьй но 15 ся я є Фони я з З екон ї шо Х дет -й з Шо Ій що - я Но кн сосен с ші Кент

З ш- ет Ж с- --- - 0 ПО денну ! КО пече Я а

Ох 00 З я Зоо ВН стю

Кк зако Че с Ко и

Дт я С св я Еш З с і ща х Ї

А р я че й м з я Що я Мен. , ло -.

КОМ тен - - й тео ня - Е

Кк

Фіг. 2 її за - жа : р ККУ чу ях я со КК КЕ КК ін й с ех ХК я ЧЕ а с нн р: й і ех з -х й У ч же З ша ОО х о ша ї як 3 ої УЗН в ж С Ку деетттттТтвеаЬО

ХК КВ оо Й і и р М

Мун У ху с з Ще Є я і з ще й, од з - Кк ни з

У ЗХ кри У ч СЯ они хх - з шк аа ! Зб ет З ее. ї ще ЗИ КОЗИ -- ї , і НН й. си сени сне М с за нн с. й кр па. вв они це я їй І ЕК КЗ її ее же ТЕ ГУ їх А я ВШ

ШО В ні доні Х Ж Ж ь жу сви Ж ЯЗ Мед Вени 0 Я МАК:

А ЧА фону В УК це ВИК

М Зоо шо й я ск» я в ї Ко ех Кк с х : 1 хх ЩЕ Ей МОЖ й ; з Ку юс Лос ї б В й Кк у

Фіг. З

--х --е РАНИ М : т їх й К я

У я Я х мя х я й ес с о ех хе ПАК ОХ Х ХО ОВ КОХ о ОВО Ух щ я ОО не З

Бо 3. АК еВ ОО пе ОВ

ОКА в КК

ОО же . о НН

М 8

Фіг. 4

Кз М ротнь, ї ж тт щі ве - т МЕ сш Мт Ж в є фен МТВ ХУ ши 5 ше ЖИ й ой хх. х у Ах 1 п ДК ані ТАКО ечі НЕ; пери Ж

ТМ х ЕН: реко . денно, їееЯ ї хі ща Оо и ще у шо ИЙ і і і ж их еррссй Я МЛ ж ; дження хі ще . С ши й Я їх я и а шо МВ

К - З дих ва

У де «АЖ овшшйи Жк кт х екхх сит жа їх с й КВ - Ме я м Ше СВУ й о кн, Канни ЕН Ж з дк я КЕ -т ІМ

Фіг. 5 ту х -- с . ке - ( 5- - -- 4 - 5 ва в шт ше ект т М с Й ку паса не С НЕ з ж и ву м. що ет і її З я ан в я 1

ТК ай пннннннтюттннннннкооф, у ви рий «Кох Кт ї ній: ши -ят ну ві ЗМ Кн со КВК с ке -ой шо с дих че «ро яких іс ня ен ааоваьоі д кнкЙ ою Я Ух ж А 3 Со ВОК Р с МІ ге ЩЕ б ІОВ нт о

К. Пк пр ши В а ра пн ї | В і род

Кк ле рення шт

Бетня Ї йо т швах о і

Фіг. 6 я. о 1 -- і т 16 Кк щи

ЗИМИ Ай - ол у кн

АД яння що АН а Пон ВК В ов х, жк, КЕ АК, пек о ОН В Кт й г я КК в КК те ОО я МК ел ХО ОО ООН ЗК КЕ,

А М М 0:

ЕОМ ЕК ОО З ОКО

Ко с ш 5 ОВ

КК: хх. и СИ И ЗИ о КАТКИ.

ОЗ И МОНУ ОКХ о. КК: о ит КН В ВЕК ОО ОК КК ПЕК КК а ч- ЦО КК а ви КК ШО що и ох вн ДИ Ох ОК й з

Жив М ВК о вх нн Кв вв, й МІ ЕВ В в в кн в і о НК дн ше и о ОКО М, в Я ша кн ни з

ЧК ШКО в и о

КН, и КВ Ж пек НН НК ОВ КК

МНК Ен ВН В

ПА а В НИ ПП МА В

ВО ОКО ЕН ДК КУ

ЗАКО В В

ПОН Я ше шо

ДК й КВН но и

У ее

ПЕ сш о они, о шен ка де Бу

НВ ко ОК

К.й оС поши я Є сте я їх ра -- 265

Фіг. 7 хЗ . ! . фіепрекю стриму ме знпуоклнавачах .

КЗ. :

КУ сх юкео жк ФК пк в вини нн Й с ПИ М х. з і - БЕЗЕ ИВУ. СС КИ ИКМЕ нчтниннничния у ТО ОХ ВІДА ЮА АМІАКУ КИЕВЕ,

КУ : . ло дже хо . : хе шу нн :

ШИ и Й : МОВ ВСЯ КК ЖК ЯМОК МВ СНОМ КВН МК МК: : жо ободі кю і лж пе ші пк ШИН и Кт : Щ ШЕ :

НУ тт: п нн і і п а о ЛО: : 1: : й БІ меш Не на МН НН опт Б :

НК ОТО 11: опо т 11105 ся. рот: 0101 полого ж: 1: : ск ШЕ ШЕ ше ОВ кін т ОТ, ЩЕ ШЕ :

РОТ АЮ те ее ее ен інф т зад пет тт : ПУЕТ МУКУ УК КРУ ТУТ АК Фк КМУ тек Ук Му тут ких аа и тут тання няні 1 : 1151 РІ ІРО: РОДОВІ: ГР: : : БІ ра ТО 1 рмачаємють зон зовкчвове зони зві мов зві вквкен зате а р : : ОТО 11: сш 1.1: ГОЛОВІ ТЯ т поло ї ото жа : : ОЖ Од ож ох БО хол ЩЕ ДЮ ТАК ЛУ ПУ ОЯЩООЖИ ЗІ ОТО ХВОСТА ЖК Хе Ж УМ шЖОСУИ УЖ ДТ ОА а ОХ ОД Ж УК ЗОЛИ АХ ДАХ : : сехке : : НАЙМУ З манньмак Ко С ОК КМеКя ПІ ВОК КК ЕВ ук нею ПУХ «ехзии ТУКМУ ПЕНОМ ВИК :

Фіг. 8

: ЗЕ ти шу кт : т опиту тут петунії ож п : У АН А НА Ін вюдт ву дів жів ке вро

Ї ТК пом усу Киев КК КК КЕ ки о ка Ку уд у Ку ТУ ах Ж ситий : МАК Но Ж ВОВое ВВА: Во ЖК ВМ ВН ВК ВВ ВК В ВН ВК ВЕУ В В ВК В ЯВКУ ВК ВЕНА ВВ НЕ ВЕК ВВ,

Гожедця 11 її г : Ко : соб нки б і : г: 11 101. :

ОХ 11 її гої : Ко: : т г: ЛО ж У жк г: ОТ: Б: :

ГО 11 її пої : кої : : г 10 Ол г ОТ: г: : : ЖЕ От її пої : її : : г 1 1 т: г ОТ 10101: тої

ОП От 1 пої І ої т : го 11 І: 11 го101 о: ни

ТО ИЖА РЕД пити идиииииииии Кир рити ЖИ тити мити рити ди ди ери им ииитиии рий ииитииикии и тв 11: її тої І ої : г р: І: ОТ 101071: ї їОЕ 11: її тої І КО: : г гої пої ОТ 10101: ї 111 її гої ї о: 1: : они а ва шт 1 нин :

ГО му г ії В Я ож: риаючче яма чний ке : г: НЕ : у А еф яна кжн днк сюю кує вика кни их

Я ШЕ рен енннннтнтн фен рн ноя ни фнннйнтиннвннидннн вени нн внти ни Дитині Кент нний : х . заднлжафни видовим зни зеай і зв кров. кл йо зала звів онов зі бе ні зв пк іно Я (о Зо інно бю: : ОО Ж дО жо шо аш Ж ЗА ТК МК Я ШЕ ЖУ ШКО КА ДЖ ХВ ЛЯ ШЕ Же ХУ АК ЛО Я ДЕ ОК УЖ ВК І Ж ЗК ЖК «Ж ЮК ЗК НЕ : тре, СшЖ : спав ОКУ 25 З аа КТ Я ве Ви Мен в ам ЗТ ев ВК их ЗМ інею ЦКУ елю ЛОБІ «ПЗВ

Claims (4)

1. Пристрій виявлення диму, що включає корпус, в якому розміщено блок управління з блоком живлення та під'єднаний до нього датчик розсіяного світла, який складається з оптичної камери, в якій розміщено перший випромінювач, другий випромінювач та фотоприймач, причому довжина хвилі випромінювання другого випромінювача менша від довжини хвилі випромінювання першого випромінювача, а фотоприймач має ширину діапазону, що включає довжину хвиль випромінювання як першого, так 1 другого випромінювачів, який відрізняється тим, що довжина хвилі першого випромінювача становить 940 нм 17/-5 906, довжина хвилі другого випромінювача становить 470 нм ї/-5 5, а фотоприймач має ширину діапазону щонайменше 700 нм 17/-5 о з коливанням чутливості в цьому діапазоні не більше 10 90, блок управління виконано з можливістю подачі імпульсів живлення на перший випромінювач та підключення до блока живлення другого випромінювача в момент виникнення порогового сигналу на фотоприймачі, та з можливістю подачі живлення з періодичністю від 3 до 10 секунд, визначення рівнів сигналів фотоприймача, які виникають під час послідовної подачі імпульсів живлення на перший та на другий випромінювачі, та формування сигналу тривоги в разі, якщо рівень сигналу фотоприймача в період підключення другого випромінювача буде перевищувати рівень сигналу фотоприймача в період підключення першого випромінювача щонайменше на 20 90 протягом щонайменше періоду від 3 до 10 секунд, причому оптична камера оточена фільтрувальною камерою з виконаними в ній вхідними отворами, які аеродинамічно сполучені з оптичною камерою через лабіринт, який закінчується кільцевою щілиною, утвореною між оптичною та фільтрувальною камерами по периметру оптичної камери, а в місці сполучення з кільцевою щілиною в оптичній камері виконана конусоподібна напрямна.

2. Пристрій за п. І, який відрізняється тим, що в місці виконання отворів фільтрувальна камера розділена на секторальні відсіки.

3. Спосіб виявлення диму, за яким подають живлення на перший випромінювач датчика розсіяного світла пристрою виявлення диму, після виникнення сигналу на фотоприймачі від розсіяного випромінювання першого випромінювача подають живлення на другий випромінювач, причому довжина хвилі випромінювання, яку генерує другий випромінювач, менша від довжини хвилі випромінювання, яку генерує перший випромінювач, визначають та порівнюють рівні сигналів на фотоприймачі від розсіяного випромінювання, які виникають в період роботи кожного випромінювача, та в разі перевищення рівня сигналу, який виникає в період роботи другого випромінювача, над рівнем сигналу, який виникає в період роботи першого випромінювача, генерують сигнал про наявність диму, який відрізняється тим, що перший випромінювач генерує хвилю довжиною 940 нм /-5 96, другий випромінювача генерує хвилю довжиною 470 нм 17/-5 90, живлення на випромінювачі подають з періодичністю від 3 до 10 секунд, а сигнал про наявність диму генерують в разі перевищення рівня сигналу встановленого порогового значення від першого випромінювача та перевищення рівня сигналу, який виникає в період роботи другого випромінювача, більш ніж на 20 95 над рівнем сигналу, який виникає в період роботи першого випромінювача, протягом щонайменше періоду від 3 до 10 секунд.

4. Спосіб виявлення диму за п. 4, який відрізняється тим, що живлення на випромінювачі подають групами по 12 імпульсів шириною 3 мкс 1 періодом 16 мкс.