Оптический дымовой извещатель

В оптико-электронном дымовом извещателе используют оптический эффект рассеяния инфракрасного излучения на частицах дыма. Это самый распространенный тип извещателей — более 80% дымовых извещателей в мире работают на этом принципе, а у нас в стране — все 95%.

Измерительная камера этого устройства содержит ИК-светодиод и фотоприемник, ориентированные относительно друг друга так, чтобы излучение светодиода в нормальных условиях не попадало на фотоприемник. Для исключения возможности случайного попадания излучения (например, отраженного от стенок) на фотоприемник, оно направляется в специально сконструированную оптическую камеру. При появлении в воздухе частичек дыма они попадают в оптическую камеру и на них происходит хаотическое рассеяние излучения диода, вследствие чего часть его начинает попадать на фотоприемник, обеспечивая получение электрического сигнала. Уровень этого сигнала тем выше, чем больше концентрация рассеивающих частиц дыма в воздухе. При превышении сигналом определенного порога принимается решение о наличии возгорания.

Часто в оптоэлектронных извещателях применяется свойство дыма задерживать прохожение оптического луча,т.е. дым уменьшает прозрачность воздуха в помещении.

Предлагаем вашему вниманию простой оптоэлектронный датчик дыма, в котором используется это свойство (рис.1).

Рис.1.

В основе датчика лежит оптическая пара, состоящая из светодиода VD1 и фотодиода VD2. Фотодиод и светодиод расположены на расстоянии около 50 мм друг от друга и направлены так. чтобы между ними была оптическая связь. При освещении светодиода VD2 потоком ИК излучения от светодиода VD1 первый будет иметь небольшое сопротивление, и в точке соединения резисторов R2, R3 и светодиода VD2 значение напряжения будет менее половины напряжения питания На триггере Шмитта (элементы DD1.1, DD1.2) установится уровень логического «О». Генератор импульсов, выполненный на элементах DD1 3, DD1 4 блокирован этим уровнем (на выводе 9 DD1.3). Транзистор VT1 закрыт уровнем логического «О» на выводе 11 элемента DD1.4. При попадании дыма на датчик освещенность светодиода VD2 уменьшается и, как следствие, увеличивается его сопротивление. Напряжение в точке соединения элементов R2, R3, VD2 возрастает, приводит к срабатыванию триггера Шмитта и включению генератора на элементах DD1.3, DD1.4.

С выхода последнего (вывод 11 DD1.4) через резистор R6 положительные импульсы поступают на базу транзистора VT1. Он открывается и замыкает линию связи через резистор R7 на землю. При этом напряжение в точке соединения элементов VD3, R7, R8 уменьшается, а при закрывании транзистора VT1 — увеличивается. Таким образом, при появлении дыма на выходе линии (точка соединения элементов VD3, R7, R8) будут присутствовать импульсы с частотой, задаваемой генератором на элементах DD1.3, DD1.4. Эти импульсы обрабатываются схемой оповещения о пожаре (на рис.1 не показана), и выдается сигнал тревоги.

Один из вариантов выполнения датчика дыма приведен на рис.2. Cхема состоит из генератора (на элементах микросхемы DD1.1, DD1.2, С1, R1, R2), формирователя коротких импульсов (на DD1.3 и С2, R3), усилителя (VT1) и излучателя (HL1) ИК-импульсов, а также компаратора (DD2) и ключа на транзисторе (VT2). При приеме ИК-импульсов фотодиодом HL2 срабатывает компаратор и своим выходом разряжает конденсатор С4. Как только прохождение импульсов нарушится, конденсатор зарядится через резистор R9 в течение 1 секунды до напряжения питания, и начнет работать элемент D1.4. Он пропускает импульсы генератора на коммутатор тока VT2. Применение светодиода HL3 не является необходимым, но при его наличии удобно контролировать момент срабатывания датчика.

Рис.2.

Конструкция датчика (рис.3) имеет рабочую зону, при попадании в которую дыма ослабляется прохождение ИК-импульсов, а если не смогли пройти несколько импульсов подряд — срабатывает датчик (что обеспечивает помехоустойчивость схемы).

Рис.3.

При этом в соединительной линии появляются импульсы тока, которые и выделяет схема контроля, приведенная на рис.4.

Рис.4.

Датчиков дыма к одному охранному шлейфу можно подключать (параллельно) много. При настройке схемы контроля • резистором R14 устанавливаем транзисторы так, чтобы VT3 и VT4 находились в запертом состоянии (светодиод HL4 не светится). При использовании нескольких датчиков, одновременно установленных в разных местах, схему можно дополнить индикатором номера сработавшего датчика дыма. Для этого нужно, чтобы частоты генераторов (зависит от С1 и R2) отличались друг от друга, а воспользовавшись цифровым индикатором частоты, легко будет определить место возгорания. При этом отпадает необходимость вести охранные шлейфы отдельно до каждого датчика, что значительно упростит разводку проводов и снизит их расход.

Датчик дыма целесообразно устанавливать в помещениях, где хра нятся легко воспламеняющиеся предметы, а размещать в местах, где проходит поток воздуха, например вблизи вентиляционного отверстия, - в этом случае возгорание будет обнаружено раньше.

. Фотоэлектрические детекторы относительно невосприимчивы к изменениям внешних условий, хотя и они могут быть введены в заблуждение дымом, который не всегда является продуктом пожара. По сравнению с ионизационными, фотоэлектрические детекторы лучше реагируют на большое задымление.