Оптико-электронные извещатели "ИВС-Сигналспецавтоматика": общие сведения

Технологии

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЯХ "ИВС-СИГНАЛСПЕЦАВТОМАТИКА"

Назначение

Оптико-электронные пожарные извещатели предназначены для обнаружения очагов пожара на ранней стадии и реагируют на появление дыма. Все извещатели изготавливаются в соответствии с Нормами пожарной безопасности НПБ 57-97, НПБ 65-97, НПБ 66-97, НПБ 76-98, НПБ 82-99  и должны применяться в соответствии с НПБ 88-2001, а также другими нормативными документами, содержащими требования по проектированию, монтажу, эксплуатации и обслуживанию систем пожарной сигнализации различных зданий и сооружений.

Фирмой "ИВС-Сигналспецавтоматика" изготавливается широкий набор типов и модификаций оптико-электронных извещателей, обеспечивающий возможность их применения как в двухпроводных, так и в четырехпроводных шлейфах сигнализации самых различных приемно-контрольных приборов (ППК), а также в качестве автономных устройств обнаружения дыма. В настоящей статье приведены сведения о точечных извещателях.

 

Устройство точечных извещателей

Все извещатели устроены по единой концептуальной схеме, основными узлами которой являются плата с радиоэлементами и оптическая система, расположенные внутри пластикового корпуса. От проникновения внутрь извещателя насекомых корпус защищен мелкоячеистой (0,6х0,6 мм) металлической сеткой, которая совместно с другими деталями выполняет еще  и роль электрического экрана. Для подключения в шлейфы сигнализации извещатели в своем составе имеют съемную розетку. В автономных извещателях взамен розетки используется съемная монтажная крышка.

Отличительной особенностью конструкции всех извещателей фирмы "ИВС-Сигналспецавтоматика" является сохранение традиционных, в некоторой мере, может быть, и консервативных, технических решений по обеспечению долговременной надежной работы в самых жестких условиях эксплуатации.

Основными из таких решений являются следующие:

  1. Для сочленения извещателя с розеткой применятеся только проверенное временем "двухточечное" контактирование (когда один контакт охватывается другим за счет собственных пружинящих свойств и обеспечивает гарантированный контакт как минимум в двух точках), тогда как многие производители с целью упрощения упрощения конструкции перешли на значительно уступающее по надежности "одноточечное" контактирование (когда контакты соприкасаются только одной из сторон и гарантированный контакт, за счет неидеальности их поверхностей, может быть только в одной точке). 
  2. Материалы для изготовления сочленяемых контактов идеально подобраны по электрохимической совместимости, что исключает при их соприкоснровении наличие гальванического эффекта, являющегося основным фактором возникновения корозии. Принцип достижения максимальной электромеханической совместимости применен и при подборе материалов для изготовления всех металлических деталей, контактирующих между собой.
  3. Для обеспечения долговременной надежности контактов в извещателях соблюдены необходимые требования по обеспечению протекания через каждое контактное соединение минимально допустимых коммутационных токов.
  4. В извещателях сохранен классический принцип проверки работоспособности путем непосредственного введения имитатора дыма в чувствительную зону оптической системы, что позволяет выявить дефектный извещатель при любой неисправности, тогда как в большинстве случаев организация проверки работоспособности путем внесения возмущений в электрическую схему (например, от геркона или электрической кнопки), не позволяет выявить часть неисправностей, и как правило, это отказы элементов оптической системы.
  5. Обеспечение степени защиты от проникновения внутрь твердых тел не ниже IP40 по ГОСТ 14254 в целом всего корпуса, а не только оптической системы, как у многих других извещателей, позволяет обеспечить надежную защиту печатной платы от попадания на нее электропроводных частиц пыли с достаточными размерами и способных вызвать нежелательные замыкания в электрической схеме.
  6. Контакты розетки имеют надежную изоляцию друг от друга со стороны ее крепления к строительным конструкциям (применена специальная защитная крышка), тогда как отказ от такой защиты с целью упрощения конструкции у целого ряда других извещателей многократно повышает риск увеличения токов утечки в шлейфах сигнализации по мере накопления на поверхности розетки пыли и грязи или протечках воды.
  7. В извещателях предусмотрена возможность неполной его разборки-сборки с целью очистки оптической системы от пыли, при этом конструкция обеспечивает высокую повторяемость основного параметра - чевствительности - после многократного проведения этой процедуры в процессе эксплуатации.

В качестве устройства проверки работоспособности во всех извещателях применен оригинальный подпружиненный рычажно-кнопочный механизм, исключивший необходимость введения внутрь оптической системы внешнего имитатора, при проверке которым в чувствительную зону могли быть внесены ворсинки и волоски, способные впоследствии привести к ложным срабатываниям.

Сборка печатных рлат извещателей осуществляется по технологии SMD-монтажа, в качастве материалов для изготовления узлов и деталей применяются только высококачественные нержавеющие стали и импортные АБС-пластики.

 

Принцип действия точечных извещателей

Работа извещателя построена на классическом принципе действия точечных оптико-электронных дымовых датчиков. В оптической системе определенным образом установлены излучатель и приемник, работающие в инфракрасном диапазоне. При отсутствии дыма в зоне обнаружения конструкция оптической системы должна обеспечить максимальное поглощение мощности излучателя и, в идеале, полное отсутствие, а в реальности минимальное попадание этого излучения на приемник. При заходе дыма в обнаружительную камеру инфракрасное излучение рассеивается (переотражается, преломляется, переизлучается) его частицами, что приводит к значительному увеличению попадаемой на приемник мощности излучения. При превышении заданного порога извещатель фиксирует сигнал "Пожар", передает соответствующее извещение на приемно-контрольный прибор или (и) формирует звуковые сигналы оповещения находящихся поблизости людей.

Основной характеристикой оптико-электронных извещателей является их чувствительность, определяемая как затухание мощности оптического луча, прошедшего в задымленной среде определенное расстояние, по отношению к мощности луча, прошедшего такое же расстояние, но в незадымленной среде. В соответствии с требованиями НПБ 65-97 и НПБ 66-97 этот параметр должен находиться в пределах от 0,05 до 0,2 дБ/м, и, если его для более наглядного представления выразить в процентах, то он будет соответствовать диапазону от 1,1 до 4,5 %м. Извещатели, имеющие чувствительность на нижней границе диапазона, будут склонны к ложным срабатываниям из-за наличия в воздухе различных примесей в виде пыли и аэрозолей, а извещатели с чувствительностью в области верхнего значения не смогут обнаружить очаг пожара на его ранней стадии.  Поэтому для эффективной защиты помещений извещатели должны сохранять оптимальное значение чувствительности в широком диапазоне значений внешних воздействующих факторов (обеспечивать долговременную стабильность этого значения). Определяющим фактором в решении этой задачи является наличие хороших обнаружительных характеристик у применяемых оптических систем, основной из которых является величина отношения сигнала приемника при наличии в зоне обнаружения дыма с оптической плотностью, равной порогу срабатывания, к сигналу при отсутствии дыма (естественной прозрачности воздуха), в дальнейшем именуемая отношением"сигнал/шум". Стремление  иметь максимально возможную величину отношения "сигнал/шум" в первую очередь диктуется необходимостью обеспечения высокой помехоустойчивости и достижения стабильности работы извещателя в широком диапазоне внешних факторов (климатических, механических, фоновой освещенности, изменения напряжений питания и пр.)

В извещателях фирмы "ИВС-Сигналспецавтоматика" применяются только горизонтально-вентилируемые оптические системы двух модификаций - базовая и уменьшенная. Базовая оптическая система для чувствительности 0,1 дБ/м имеет величину отношения  "сигнал/шум" от 4 до 6 единиц, а уменьшенная - от 3,5 до 5,5, что позволяет обеспечить высокую стабильность чувствительности  в самом широком диапазоне  значений внешних воздействующих факторов. Для обеспечения сохранения заданного уровня чувствительности в процессе эксплуатации в течение всего срока службы в оптических системах применяются только дорогостоящие импульсные инфракрасные диоды (ИК-диоды),  теряющие при испытаниях на ускоренное старение (за время, эквивалентное 10 годам) не более 5-7 % от начального уровня мощности, тогда как недорогие ИК-диоды с похожимим характеристиками при аналогичных испытаниях теряют до 50-80% мощности (что эквивалентно потере чувствительности извещателей в 2-5 раз от уровня при приемке). Работа на высоких уровнях импульсной мощности ИК-диодов (не менее 1 Вт) позволяет значительно уменьшить зависимость чувствительности от спектральной характеристики дыма, так как при такой мощности ИК-импульса рассеивающая способность частиц дыма становится менее зависимой от их окраски. 

 

Помехоустойчивость

Для достижения высокого уровня помехоустойчивости извещателей в их конструкции, электрических схемах и алгоритмах обработки применен целый комплекс технических решений, а именно:

  • достижение максимально-возможной мощности импульса инфракрасного излучения и минимально-возможного входного сопротивления приемника (для уменьшения наводимой ЭДС и снижения влияния внешнего инфракрасного излучения);
  • применение во входном усилителе двухкаскадного низкочастотного  подавляющего фильтра (для подавления наводимых ЭМП промышленной частоты и принимаемых фотодиодом излучений осветительных приборов);
  • использование помехоподавляющего алгоритма принятия решения о превышении порога срабатывания;
  • введение в схему дискретного высокочастотного подавляющего фильтра, предотвращающего ложные срабатывания при воздействии ЭМП любого уровня с частотой выше 30 кГц;
  • соединение всех доступных извне проводящих конструктивных элементов и защитных экранов с "общим" выводом для подключения в шлейф сигнализации (для защиты от электростатического разряда);
  • минимизация длины выводов фотодиода, выводов и связей входных элементов приемника (для уменьшения наводимой ЭДС);
  • защита схемы и оптической системы извещателя  с помощью экранов из высококачественных материалов (сетка и лента из никельсодержащей нержавеющей стали);
  • создание специальной конфигурации оптической системы и выбор конструктивного материала, исключающих прямое воздействие внешних инфракрасных излучений на фотодиод.

    • Необходимо особо отметить, что во всех извещателях сохранено применение электрической экранировки схемы и оптической системы, хотя для защиты от ложных срабатываний можно было бы обойтись только алгоритмическими методами. Но все алгоритмические методы по своей сути сводятся в лучшем случае к загрублению, а в худшем - к полной потере чувствительности в момент действия помехи, поэтому применение таких извещателей в условиях постоянно-действующих помех (например, на промышленных предприятиях, вблизи ретрансляторов сотовой связи и др.) может привести к значительной задержке (или полному отсутствию) обнаружения очага пожара. Наличие электрических экранов многократно снижает уровень проникающего в схему помехового сигнала и позволяет сохранять необходимую чувствительность при достаточно мощных постоянно-действующих электромагнитных помехах в защищаемом помещении.  

     

    Дымозаход

    Обеспечение минимально-затрудненного проникновения дыма в чувствительную зону оптической системы в извещателе реализовано:

    • применением только горизонтально-вентилируемых оптических систем, в которых для проникновения в чувствительную зону дыму не требуется делать вертикальных перемещений, как правило, затрудненных наличием в помещениях градиента температур по линии от пола к потолку;
    • наличием значительных по размерам входных отверстий в пластмассовом корпусе извещателя, тогда как в узкие щели приникновение дыма было бы затруднено из-за присутствия статических зарядов как на частицах дыма, так и на пластмассовом корпусе. При одинаковом знаке заряда частицы дыма сразу же отталкиваются от корпуса, а при противоположных зарядах они, пролетая в узкую щель, сначала притянутся к корпусу, и получив от него заряд того же знака, опять же начинают отталкиваться;
    • применением в качестве защиты от проникновения насекомых в оптическую систему металлической сетки,  соединенной с "общим" проводом электрической схемы, что делает ее нейтральной по отношению к зарядам частиц дыма и не препятствует их свободному проникновению в чувствительную зону.

    Оптимизация взаимного расположения отверстий в корпусе извещателя и конфигурации дымозаходных путей оптической системы позволила значительно уменьшить зависимость чувствительности от направления движения воздуха, вызванную естественной "затененностью" от ИК-диода и фотодиода, расположенных на пути движения дыма.

     

    Стабильность характеристик

    Стабильность и повторяемость характеристик извещателей в процессе производства обеспечивается как выбором достаточно высокоточных радиоэлементов, так и наличием оригинальных методик настройки, определяющей из которых является методика настройки основного параметра - чувствительности. В процессе ее разработки был решен целый комплекс задач: подбор материалов для изготовления имитаторов дыма, выбор наиболее оптимальных ИК-диода и фотодиода, создание специальной конструкции оптической системы и др. В настоящее время методика позволяет настраивать извещатели на любое значение чувствительности (в пределах регламентируемых российскими стандартами) с точностью ±15% при крупносерийном производстве и с точностью ±10% при мелкосерийном выпуске.

    С появлением на рынке потребности в извещателях с фиксированным током срабатывания (для приемно-контрольных приборов с двууровневым сигналом "Пожар") в извещателях фирмы "ИВС-Сигналспецавтоматика" была применена высокостабильная схема ограничителя тока в выходном каскаде, обеспечивающая изменение тока срабатывания в пределах не более 5-7% от номинального во всем диапазоне рабочих температур от -30°С до +60°С.

     

     

    Ознакомиться с примерами установки извещателей фирмы "ИВС-Сигналспецавтоматика"  и других компаний можно в этом разделе сайта.