1.2.5. Автоматичні пожежні сповіщувачі

Автоматичним пожежним сповіщувачем можна назвати пристрій який контролює стан середовища за відповідними ознаками пожежі, перетворює контрольовану ознаку в електричний сигнал з наступною передачею на ППКП.

 1.2.5.1. Теплові автоматичні пожежні сповіщувачі

Тепловий пожежний сповіщувач це автоматичний пожежний сповіщувач, який реагує на певне значення температури та (чи) швидкість її.

В найпростішому випадку взаємодія ПС з контрольованими ознаками описується диференціальним рівнянням:

                                                      (1.2.5.1)

де:          - стала часу перехідного процесу сповіщувача (інерційність);

            - вихідний сигнал чутливого елемента;

          - коефіцієнт підсилення чутливого елемента;

          - температура оточуючого середовища.

В сучасних теплових ПС використовують різноманітні чутливі елементи стан яких залежить від температури, а саме: легкоплавкі сплави; феромагнітні матеріали; термопари; біметалеві пластини; напівпровідники (термоопори); термобарометричні, сегнетодіелектричні елементи; матеріали, які міняють оптичну провідність від температури.

Для виявлення підвищення температури окремі ПС використовують: ефект Хола; об’ємне розширення рідин, газів; залежність модуля пружності від температури тощо.

 1.2.5.2.    Точкові теплові пожежні сповіщувачі

 а) Теплові ПС з феромагнітним чутливим елементом (ИП-105, СПТМ-70, СПТМ-62)

Теплові ПС з феромагнітним чутливим елементом (рис.1.2.5.2.1) відносяться до дискретних, неадресованих; за принципом реагування - максимальні, звичайного виконання, придатні для безперервної роботи в звичайних та малоопалюваних приміщеннях. ПС складається з пластмасової основи і кришки, під якою розміщено термочутливий елемент. Термочутливий елемент, в свою чергу, складається з магнітокерованого контакту (геркона) і магнітної системи (феритове кільце і 2 кільця постійного магніту). Ферит відноситься до феромагнітних матеріалів, які характеризуються здатністю інтенсивно намагнічуватись, але їх магнітні властивості залишаються до визначеної температури і втрачаються, якщо температура нагріву піднімається вище значення точки Кюрі (енергія теплового руху стає більшою ніж енергія орієнтуючого внутрішнього молекулярного поля).

При нормальній температурі за рахунок постійних магнітів феритове кільце намагнічується і утворює магнітне поле яке забезпечує замкнутість контактів геркона. При досягненні в приміщенні температури повітря порогового значення, різко падає магнітна проникність фериту. Це веде до значного збільшення магнітного опору і, відповідно, до зменшення загального магнітного поля, в результаті контакти геркону розмикаються. При встановленні в контрольованому приміщенні нормальної температури, попередній стан ПС відновлюється.

Температурний коефіцієнт магнітної проникності   визначається через зміну проникності матеріалу в залежності від зміни його температури за формулою:

                                                               (1.2.5.2.1)

 де:   магнітна проникність матеріалу  при температурах    відповідно.

                     

а	б
Рис. 1.2.5.2.1. Теплові ПС з феромагнітним чутливим елементом: а – ИП-105; б – СПТМ-70

 

 За таким принципом працюють ПС ИП-105 (виробник ЗАТ “Алай” м. Київ); СПТМ-70, СПТМ-62 (виробник ПФ “Датчик” м. Київ) рис. 1.2.5.2.1. Перелічені ПС різняться за формою та окремими технічними характеристиками.

 б) Теплові ПС з біметалевим чутливим елементом (СП 103-П 70, HL 871-10)

Біметалевий чутливий елемент представляє собою двошаровий сплав двох металів, які мають різні коефіцієнти теплового лінійного розширення. Активний шар виконано з металів з найбільшим коефіцієнтом лінійного розширення (мідь, бронза, м’яка сталь, латунь та ін.), пасивний шар має незначний коефіцієнт лінійного розширення (сталь + хром + молібден).

В сповіщувачі СП 103-П70 (виробник ВАТ ”Спецавтоматика”, м. Одеса) вище розглянутий принцип закладено в біметалевому реле ОР-12. ПС є максимальним, дискретним, неадресованим.

У сповіщувачі HL 871-10 (виробник: фірма HL Electronics, Ltd. (UK), який призначено для роботи в неадресованих системах пожежної сигналізації, чутливий елемент виконаний в вигляді біметалевої пластини круглої форми з мікровимикачем.

 в) Теплові ПС з напівпровідниковим чутливим елементом (ИТ 1, ИТ 1В, ИТ 2, ИТ 2В,модель 55000-100, WDM 152)

Характерною особливістю напівпровідників є яскраво визначена залежність значення зворотнього струму від температури  р-n переходу в зв’язку з різкою зміною його диференціального опору. Властивість напівпровідників міняти значення зворотнього струму знайшла практичне застосування в сучасних теплових ПС.

В теплових напівпровідникових ПС блок обробки сигналів компаратор (К) порівнює значення напруг  і на його входах. В максимальних ПС (рис.1.2.5.2.1.а), напруга для порівняння задається довільно за допомогою дільника напруг. Напруга  на вимірювальному дільнику залежить від параметрів термоопору t°_в. При підвищенні температури, значення зменшується. В диференціальних напівпровідникових ПС, введенням додаткового термоопору  t°_е , який розміщують в екрані, створюють затримку в вимірювальному дільнику, що дає можливість виявити швидкість приросту температури.

ДНВП “Меридіан” (м. Харків) розроблені та виготовлюються напівпровідникові теплові ПС марок ИТ 1, ИТ 2, ИТ 3 різних модифікацій (рис. 2.3.4.). В ПС застосована спеціалізована мікросхема, яка є датчиком температури з нормованими характеристиками. Реагує на зміну температури за максимально-диференціальним принципом. ПСИТ 1, ИТ 2 є адресованими, ИТ 1В, ИТ 2В є адресованими, вибухозахищеними.

Модифікації ПС ИТ: ИТ 1Б, ИТ 1БВ, ИТ 2Б, ИТ 2БВ, ИТ 3Б, ИТ 3БВ працюють за принципом вимірювання падіння напруги на переході кремнієвого транзистора, яке змінюється при зміні температури. Перераховані ПС є неадресованими, а з літерою В - вибухозахищеними.

 ПС моделі 55000-100 (виробник: фірма “Apollo”, Англія) (рис.2.3.5,а) вміщує два термістори (термоопори) з від’ємним температурним коефіцієнтом. Один термістор відкритий і виведений назовні, він швидко реагує на зміну темератури повітря. Другий термістор знаходиться всередині сповіщувача і реагує значно повільніше на зміну температури. Співідношення опорів цих термісторів контролює електронна схема сповіщувача.

При нормальних умовах обидва термістори знаходяться в термічній рівновазі з температурою навколишнього повітря, маючи визначений електричний опір. Якщо температура повітря швидко збільшується, опір відкритого термістора стає меншим, ніж закритого, що приводить до збільшення порогового рівня  і видачі електронною схемою сповіщувача сигналу тривоги. Реагування ПС за цим принципом відноситься до диференціального.

Якщо температура повітря збільшується повільно, різниця опорів термісторів практично не змінюється. В зв’язку з тим, що до другого термістора послідовно під’єднано опір з високою температурною стабільністю, їх загальний опір при повільному збільшенні температури буде відрізнятись від опору відкритого термістора, що приведе до збільшення порогового рівня і видачі сигналу тривоги. Реагування ПС при повільному збільшенні температури відноситься до максимального. За таким же принципом працює сповіщувач DCC-E (виробник: фірма “HOCHIKI”, Японія.).

Дещо інакше контролює навколишню температуру ПС моделі Apollo 55000-400 (ХР 95 серії). Температура контролюється за допомогою смуги термісторів, яка забезпечує напругу на виході ПС, пропорційну температурі навколишнього середовища. В теплових ПС в якості чутливого елемента використовують також інші напівпровідники. ПС WDM 152 (виробник: фірма “Securiton AG”, Швейцарія), складається з цоколя (розетки), корпуса. В корпусі знаходяться: теплова вимірююча камера в якій розташовані два кремнієвих діоди (тепловий зонд), електричний блок обробки сигналів з вмонтованим контрольним світлодіодом. Два кремнієві діоди, які знаходяться під кришкою сповіщувача, змінюють свої електричні характеристики під дією температури. Цифровий блок обробки сигналів вимірює ці параметри і порівнює їх з еталонним.

ПС відноситься до максимально-диференціальних, є адресованим, в змозі передати 4 типи сигналів на ППКП (несправність, нормальний стан, температура наближена до порогу спрацювання, пожежа). Використовується в кільцевих адресованих системах УОПС. Той же виробник виготовляє й інші теплові ПС з напівпровідниковим чутливим елементом. Наприклад: ПС WDM 215 виявляє пожежу аналогічно WDM152, але він дискретний і неадресований. ПС WDM 240 виявляє пожежу і працює аналогічно WDM 152 і розроблений для під’єднання в радіальні адресовані системи УПС. Всі розглянуті ПС марки WDM випускаються в однаковому корпусі.

г) Теплові ПСз чутливими елементами, які використовують об’ємне розширення газів

(HL871-20, D 601)

Чутливим елементом сповіщувача є ємність одна з поверхонь якої виконана в вигляді рухливої мембрани.

В ПС HL 871-20 виробник: фірма HL Electronics, Ltd, в якості чутливого елемента використовується герметична камера з каліброваним отвором, одна з поверхонь якої виконана в вигляді рухливої мембрани. При швидкій зміні температури, в герметичній камері розширення повітря відбувається значно скоріше ніж повітря може вийти назовні через калібрований отвір. В результаті збільшення тиску в камері, рухлива мембрана, змінюючи своє положення, закорочує електроконтакт. ПС реагує на зміну температури за диференціальним принципом.

За максимально-диференціальним принципом реагування на зміну температури в контрольованому середовищі працює ПС D 601, виробник: фірма “Radionics”, США.

Спрацювання за диференціальним принципом в сповіщувачі відбувається аналогічно попередньому. Реагування ПС   D 601 за максимальним принципом досягається за допомогою  легкоплавкого сплаву (припою Вуда), який утримує в стиснутому стані, розташовану всередині сповіщувача, активовану пружину. При підвищенні температури до розплавлення легкоплавкого сплаву, пружина звільняється та замикає електричний контакт.

Розглянутий ПС має високу стійкість до електромагнітних завад, але він не стабільно працює в умовах запиленості приміщення.