Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ “НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО” Факультет Систем Управления и Робототехники Группа R3340 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе Пожарный датчик Автор курсового проекта Баранов В. В. (подпись) (фамилия, и.о.) Руководитель Николаев Н. А. (подпись) (фамилия, и.о.) “ “ 20 г. Санкт-Петербург, Курсовой проект выполнен с оценкой Дата защиты “ “ 20 г. 20 г. Содержание 1. Введение ............................................................................................................ 3 2. Сравнительный анализ существующих схемных решений .......................... 4 3. Разработка функциональной схемы устройства .......................................... 16 4. Выбор элементов и их статистический расчет ............................................ 17 5. Разработка принципиальной схемы .............................................................. 19 Заключение .......................................................................................................... 21 Список использованных источников ................................................................ 22 Ëè Èçì. ¹ äîêóì. Ðàçðàá. Áàðàíîâ Â. Â. Ïðîâ. Ò. êîíòð Í. êîíòð Óòâ. Íèêîëàåâ Í. À. Ïîäï. Äàòà. ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ Ïîæàðíûé äàò÷èê. Ïîÿñíèòåëüíàÿ çàïèñêà Ëèò Ëèñò 2 Ëèñòîâ 22 ÑÏÁ ÍÈÓ ÈÒÌÎ ÔÑÓèÐ ãð. R3340 1. Введение Насыщенность помещений современным оборудованием может привести к возгоранию проводки или самой техники при неправильном обращении с ней. Кроме этого есть и еще масса причин приводящих к возникновению пожаров. Для успешной борьбы с ними были разработаны системы, контролирующие обстановку в помещении и своевременно подающие сигнал человеку о появлении очага огня. Основным прибором, пожарной сигнализации является извещатель, состоящий из устройств, срабатывающих на одну или несколько характеристик возгорания. В ходе курсовой работы необходимо разработать пожарный датчик, являющийся составным элементом пожарного извещателя. Пожарный извещатель — техническое средство, которое устанавливают непосредственно на защищаемом объекте для передачи тревожного извещения о пожаре на пожарный приёмно-контрольный прибор и/или оповещения и отображения информации об обнаружении возгораний.[1] Извещатель обнаруживает пожар путем контроля изменений физических параметров окружающей среды, вызванных пожаром.[2] Датчик – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.[3] ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 3 2. Сраавнительн ный анали из сущесттвующих схемныхх решений й Прин нцип раб боты болььшинстваа дымовы ых извещаателей осснован на н обнаружени ии погло ощающихх тверды ых частиц ц, которрые обраазуются в поомещенияях при неполном н сгорани ии больш шинства м материал лов, таки ие изввещатели и являю ются и измерител лями пр розрачноссти воздуха в контролирууемой зон не. Дым мовые пож жарные и извещател ли, исходяя из приннципа их работы и конструкци ии, а таакже кон нфигурац ции конттролируем мой зоны ы можно раззделить на н следую ющие виды ы: Точеечные дым мовые оп птическиее пожарны ые извещаатели. Рисуунок 1.1 - Внеш шний вид д точечных оптиических пожарны п х изввещателеей. Извеещатели реагирую р ют на возникновение дым ма вокругг точки в котторой он ни установвлены. Раадиус зон ны действ вия зависсит от тех хническихх харрактеристтик изввещателя,, высоты ы их установкки, стро оительных осообенносттей помещ щения и регламентируетсяя строиттельными нормами и (СНБ). Таки ие извещаатели, сосстоят из закрытой й от светта но позвволяющей й своободно проходит п ь воздухху дымоввой камееры и эллектронно ой схемы ы анализирую ющей сосстояние ввоздуха в этой камере к и передаю ющей этуу ин нформаци ию на приемно-кон нтрольный й прибор ОПС. В ды ымовой камере к раазмещаетсся светод диод и фоотодиод оптически о и ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíò òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210 Ô 10.R3340.0.001 ÏÇ 4 несоосные друг другу (при отсутствии задымления). Если же в дымовую камеру попадают твердые частицы, отражающие инфракрасное излучение (дым, пар, пыль, насекомое.), образуется поступление отраженного ИКизлучения на фотодиод, напряжение пропорциональное интенсивности излучения падающего на фотодиод поступает на вход схемы пожарного извещателя для последующей обработки. В современных дымовых пожарных извещателях используется обработка на основе микропроцессора, позволяющая на уровне самого извещателя, программно обрабатывать сигнал полученный от фотодиода с целью максимального исключения ложных срабатываний. Недостатком такой схемы является изменение уровня сигнала на фотодиоде при загрязнении дымовой камеры свободными от этого недостатка являются извещатели, функционирующие на сравнении интенсивностей двух лучей от одного светодиода, один из которых направлен соосно со светодиодом, а второй - перпендикулярно оптической оси светодиода. В нормальном состоянии один луча имеет максимальную интенсивность, а другой минимальную интенсивность, а при наличии частиц дыма имеется отношение интенсивности двух потоков изменяется. Основное преимущество точечных дымовых извещателей в относительно небольшой стоимости, простоте установки. Оптические дымовые пожарные извещатели не пригодны для обнаружения факта возгорания веществ не выделяющих дыма. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 5 Линеейные ды ымовые поожарные извещате и ли. Рисуунок 1.2 - Внеш шний вид д линейн ных оптиических пожарны п х изввещателеей. Линеейными извещатеели считтаются потому, ччто обнааруживаю ют налличие заадымлени ия на п протяжении линеейной зооны обнаруженияя. Коонфигурац ция зо оны оббнаружени ия опр ределяетсся техн ническими и харрактеристтиками извещател и ля и мо ожет досстигать 1100 м. Линейны Л ые поожарные извещател и ли состояят из сонааправленн ных источчника и приемник п ка ин нфракрасн ного излу учения. И сточник и приемн ник можетт выполнятся как в виде отделльных модулей, таак и в виде одно ого модулля с при именением м отрражателя (однопо озиционн ные). Нал личие во озгоранияя определ ляется по уровню сиггнала на приёмник п ке оптичесского изл лучения, ппри возни икновении и зад дымленияя в конттролируем мой зонее, уровен нь сигнаала на приемник п ке знаачительноо падает. Рисуунок 1.3 - Зона оббнаружен ния линей йных оптиических пожарны п х ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòàà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210 Ô 0.R3340.0001 ÏÇ 6 изввещателеей. Линеейными пожарным п ми извещ щателями как праавило обо орудуютсся прротяженны ые помеещения с высоко о распол ложенным ми переекрытиями и (сп портзалы,, выставвочные п павильон ны, склад ды.). Оддним из условий й усттановки таких извещаттелей, является я отсутсттвие пр реград в контролирууемой зон не. Линей йные пожаарные изв вещателии не как и точечны ые не пригодны ы для обн наружени ия возгораания вещееств не вы ыделяющи их дыма. Иони изационные дымоввые пожаарные извещатели. Рисуунок 1.4 - Внешний й вид ион низационн ных пожар арных извещателей й. Эти извещатеели реаги ируют на частицы ы дыма, ккоторые влияют в н на изм менение ионизаци ионного тока вну утри раб бочей кам меры. Иззвещатели и деллятся наа радиоизотопныее и элекктроиндук кционныее. Иониззационны ые ды ымовые извещател и ли не ррекоменду уется применять в помещ щениях с поостоянным м пребывванием ллюдей. Измерител И льная каамера изввещателей й рассполагаеттся межд ду двумяя металли ическими и пластиннами, наа которы ые поодается напряжени ие. Междду пласти инами устанавливвается истточник ()), котторый иоонизируетт воздух в камере.. В резулььтате этоого в ней протекаеет иоонный тоок. Части ицы дым ма, попаадающие в камееру, преп пятствую ют движению заряженн ных α-чаастиц, в результат р те чего сскорость движени ия пооследних уменьшае у ется и сн ижается ионный и ток. т При ппадении тока т ниж же оп пределенн ного порогга выдаеттся сигнал л тревоги и. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíò òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210 Ô 10.R3340.0.001 ÏÇ 7 Аспи ирационн ные дымоввые пожаарные извещатели. Рисуунок 1.5 - Внешний й вид аспи ирационн ных пожаррных извещателей й. Аспи ирационн ные пожаарные изввещатели и использзуются в больших поомещенияях, где хранится боольшое количеств к о материиальных ценностей ц й, а ттакже на других особо о важ жных объ ъектах. Таакой извеещатель состоит с и из точчечного лазерного л о извещаттеля, закл люченногго в герм метичный корпус и системы вооздуховод дов, череез которы ые произзводится отбор воздуха из и раззных часттей контр ролируем мого помеещения, и принудиительная протяжкка черрез сенсоорный бл лок. Монттаж такой й системы ы достатоочно слож жен, из-зза необходимоости устаановки вооздуховод дов. Отвер рстие заббора возду уха можеет им меть небольшие раазмеры, еего прощее скрыть чем пожаарный иззвещательь, система в воздухово одов моожет бы ыть смо онтироваана скры ыто или и зам маскирована элемеентами ин нтерьера. В одном м корпусе извещатееля можеет объединятьься неско олько кон нтролиру уемых зо он контурров возд духоводовв. Си истема воздуховод дов можетт выполняятся из тр руб диамеетром око оло 20 мм м, прри этом воздухоза в борные оотверстияя могут составлять с ь диаметтр 3 мм, а конец возд духозабор рной труббы, для обеспечен о ния равноомерностти захватта возздуха, об бычно зак крывают ззаглушкам ми с отвеерстием в два разаа большим м возздухозабоорных. В системуу воздухо озаборных х трубок могут вк ключаться раззличные фильтры для очисстки от пы ыли, устр ройства оттбора кон нденсата и т.д д. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210 Ô 10.R3340.0 0 001 ÏÇ 8 Теплловые точ чечные поожарные извещател и ли. Рисуунок 1.6 - Внешний й вид тепл ловых пожарных иизвещател лей. Прин нцип раб боты теп пловых точечных пожарны ых извещ щателей в большинствве случаеев основан н на двух х принципах. В саамых примитивных теп пловых извещател и лях при п превышен нии темпеературы оокружающ щей среды ы вы ыше максимальногго значен ния выдач ча сигнал ла, в видде размык кания или и зам мыкания контакттов, форрмируетсся за счет с физзических свойсттв террмочувсттвительно ого элемеента. Такие извещ щатели нее потребл ляют токка для своей работы р и называют н тся пассиввными иззвещателяями макси имального тип па. В каачестве термочувс т ствительн ного элем мента исппользовал лся сплаав "В Вуда". Т Такие извещател и ли посл ле срабаатывания не подлежали п и восстановлеению и зааменялисьь новыми и. Рисуунок 1.7 - Внешний й вид тепл ловых пожарных иизвещател лей. В н настояще ее изввещатели и времяя испол льзуются "мак ксимальноого" типа. т многорразовые В ниих тепловы ые исп пользуется террмочувсттвительны ый элемен нт на осно ове биметталлическких или магнитны м х маатериаловв. Под возздействиеем температуры биметалли б ические материалы м ы ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíò òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210 Ô 10.R3340.0.001 ÏÇ 9 меняют свою форму и механически воздействуют на контакт. А при воздействии температуры на постоянный магнит, свойства магнита изменяются и соответственно меняется воздействие магнита на магнитно управляемый контакт (геркон). "Максимальные" тепловые пожарные извещатели подбирают таким образом, чтобы температура их срабатывания превышала предельно допустимое максимальное значение температуры в охраняемом помещении на 10.30°С и более. Чем больше эта разница, тем меньше вероятность ложных срабатываний, но в то же время снижается вероятность обнаружения возгорания на самых ранних стадиях. Наиболее часто применяются "максимальные" тепловые пожарные извещатели рассчитанные на срабатывание при температуре превышающей 60 - 70°C. Более дорогие и как правило современные адресные пожарные извещатели имеют термочувствительный в своем элемент, составе состояние полупроводниковый которого обрабатывается электронной схемой, затем сигнал передается приемоконтрольному прибору. Такие извещатели более гибки в настройке, позволяют установить оптимальную контролируемого температуру помещения. для Применение каждого отдельного тепловых пожарных извещателей наиболее целесообразно в тех случаях, когда в охраняемом помещении в основном находятся такие материалы, при горении которых выделяется мало или совсем не выделяется дым, и основным фактором возгорания является температура. Еще такие извещатели применяют в помещениях, где по технологическому процессу в воздухе присутствует большое количество пыли, препятствующее применению дымовых пожарных извещателей. Тепловые линейные пожарные извещатели. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 10 Рисуунок 1.8 - Внеш шний ви ид линей йных теппловых пожарны п х изввещателеей. Теплловые лин нейные поожарные извещатеели внешнне предсттавляют из и себ бя обычн ный кабел ль неболь шого сеч чения. При именениее этих изввещателей й целлесообраззно в случае больш шой про отяженноости по омещенияя, взррывоопассностью и пожарооопасносттью помещ щения, пр присутстви ием влаги и пы ыли, повы ышенной загрязнеенностью ю, агресси ивностью ю среды. К таким м поомещенияям можно отнестти предп приятия нефтегаззового комплекса к а, мееталлурги ическое и химичесское прои изводство о, кабелььные колл лекторы и кан налы, траанспортны ые и техн ологические тоннеели. Пром мышленн ностью ввыпускаеется нессколько видов линейныхх теп пловых извещател лей: ПОЛ ЛУПРОВО ОДНИКО ОВЫЙ линейный теплловой пожарный п й изввещательь, в качеестве сен нсора температур ры исполльзуется покрыти ие прроводов веществвом, им меющим отрицаательныйй темпеературный й коэффициен нт. Данный вид ттермокабеля работает тольько в ком мплекте с элеектронны ым управляющим блоком. При воздействиии темпер ратуры на н лю юбой уч часток термокабе т еля изм меняется сопротиивление в точкке возздействияя. С пом мощью ууправляю ющего блока мож жно задатть разны ые поороги тем мпературн ного сраббатывани ия. Кабел ль после кратковр ременного возздействияя темпер ратуры восстанаавливает свою рработоспо особностьь. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíò òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.21 Ô 10.R3340.0.001 ÏÇ 11 Конструкция термокабеля функционально не имеет возможности измерения расстояния до точки срабатывания. МЕХАНИЧЕСКИЙ В качестве сенсора температуры данного извещателя используется герметичная металлическая трубка, заполненная газом, а также датчик давления, подключенный к электронному блоку управления. При воздействии температуры на любой участок сенсорной трубки изменяется внутреннее давление газа, значение которого регистрируется электронным блоком. Данный тип линейного теплового пожарного извещателя многоразового действия. Длина рабочей части металлической трубки сенсора имеет ограничение по длине до 300 метров. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ Это линейный тепловой пожарный извещатель, у которого в качестве датчика температуры используется термочувствительный материал, нанесенный на два механически напряженных провода (свитых друг вокруг друга). Под воздействием температуры термочувствительный слой размягчается, и два проводника накоротко замыкаются. Электромеханическому типу извещателя не требуются специальные электронные блоки управления. Это обычный (не точечный) тепловой датчик одноразового действия с нормально разомкнутым контактом. Благодаря достаточно большому сопротивлению проводников (1 Ом на 1.5 метра) возможно измерение расстояния до точки срабатывания. Длина электромеханического термокабеля, используемого в качестве линейного пожарного извещателя в системах пожарной сигнализации, ограничивается только сопротивлением проводников и может достигать 2 Км. Термокабель электромеханического типа подразделяется на виды (по температуре срабатывания). ОПТОВОЛОКОННЫЕ Этот тип линейного теплового извещателя способен не только быстро и надёжно установить различные виды пожара, но и точно определить расстояние до него с точностью нескольких метров. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 12 Рисуунок 1.10 0 - При инцип деействия линейных л х оптово олоконных поожарных извещател и лей. При этом во оздушныее потоки практичеески не влияют на н работуу системы, так т как анализиру а уется нее только температ атура окр ружающей й срееды, но и лучисттая энерггия. Кроме того, возможнно на пр ротяжении и длительного времен ни контроолироватьь размер пожара и направвление его расспростран нения, таак как каббель выд держиваетт темпераатуру до 750°C, не н терряя раб ботоспосо обности. Благод даря это ому мож жно эф ффективно контролироовать эфф фективноссть предпр ринимаем мых протиивопожар рных мер. Пожарные изввещатели и пламени и Рисуунок 1.11 - Внешни ий вид пожарных извещател и лей пламеени. Пожарные извещател и ли пламени. Извещателии пламен ни могуут реаагироватьь на инфракрасн ную или ультраф фиолетовуую состаавляющую ю спектра излучения, создаваеемого пр ри горени ии разлиичных маатериаловв. Поожарные извещатели плламени реагирую ют наибболее бы ыстро и из вы ышерассмотренных х извещаттелей на появление даже очень неебольшого ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíò òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.21 Ô 10.R3340.0.001 ÏÇ 13 открытого пламени в зоне их действия. Такие извещатели целесообразно применять в случаях, когда горение пламени возникает на начальных стадиях возгорания (например при горении жидкостей или газов), но они малоэффективны, если пожар начинается с процесса тления. Основными характеристиками извещателей пламени являются дальность действия и угол обзора. Современные извещатели пламени с инфракрасным сенсором реагируют на Одновременно наиболее с характерную обнаружением часть необходимого спектра спектра пламени. излучения, современные извещатели пламени могут производить анализ частоты его изменения, чтобы исключить ложные срабатывания в результате воздействия инфракрасного излучения, испускаемого иными источниками (солнце, бытовые приборы, технологическое оборудование, лампы накаливания и т.д.). Обнаружив совпадение длины волны и частоты мерцания с заданными значениями, извещатель выдает сигнал тревоги. Инфракрасные извещатели пламени, во избежание ложных срабатываний, не рекомендуется использовать в помещениях, где имеются открытые нагревательные приборы накаливания. Комбинированные пожарные извещатели пламени с инфракрасным сенсором годятся для обнаружения возгорания как при наличии дымообразования, так и в случае бездымного горения, а датчики с ультрафиолетовым сенсором более чувствительны и помехоустойчивы при обнаружении бездымного горения но горения с большим выделением дыма сильно ослабляет их чувствительность. Ложные срабатывания ультрафиолетовых извещателей пламени могут быть вызваны различными бытовыми и промышленными источниками ультрафиолетового излучения (сварочные аппараты, фотовспышки, мощные газоразрядные лампы и пр.), даже если они расположены вне зоны их действия. Поэтому используются ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 14 комбинировванные извещател и ли пламен ни, реаги ирующие и анализзирующи ие сраазу нескоолько участков сп пектра, такие т ком мбинировванные иззвещатели и прроявляют повышенную надежноссть и устойчиввость к ложным м сраабатыван ниям, их чувствите ч ельность практичеески одиннакова во всей зон не ихх действияя. Ручн ные пожар рные извеещатели Рисуунок 1.12 - Внешни ий вид ручных пож жарных иззвещателей. Ручн ные пожар рные извеещатели представл п ляют собоой перекл лючатель обычная кн нопка ил ли рычаг,, с надпи исью "Наажать прри пожарее". Кром ме сам мого перреключаттеля егоо состав входит индикаатор состтояния и элеектроннаяя схема. В функц цию схем мы входи ит преобрразованиее событи ия наж жатия кнопки в фо орму, пон нятную пр риемокон нтрольном му прибор ру. Комб бинироваанные пож жарные иззвещатели В коомбинировванных и извещател лях объед динены в одном ко орпусе двва илли более типов извещател и лей. Чащ ще всего это дым мовой и тепловой й. Вн нешне они и чаще вссего похож жи на дымовой изв вещательь. Кром ме расссмотренн ных таакже существую с уют иззвещатели и, реаагирующие на нааличие уугарного газа, гор рючих гаазов или и паров в возздухе кон нтролируеемого пом мещения. Исхоодя из представвленных решений й можноо заключ чить, что оп птимальны ым выбор ром будетт примени ить точеч чный оптиический пожарный п й изввещательь, ввиду его малыхх габарито ов, небольшой стооимости и простотте усттановки. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíò òà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210 Ô 10.R3340.0.001 ÏÇ 15 3. Разработка функциональной схемы устройства Точечный оптический пожарный датчик дыма состоит таких функциональных частей, как генератор ИК-импульсов, усилитель, приемник ИК-импульсов, индикатор, компаратор и транзисторный ключ. Генератор импульсов и усилитель создают импульс, который через оптическую систему (светодиод-фотодиод) принимается приемником ИКимпульсов, и посылается в компаратор, далее, если оптическая система функционирует в режиме охраны (то есть задымления нет), транзисторный ключ не замыкается и индикатор остается неактивен, если же в камере детектирования есть какие либо частицы, прерывающие или ослабевающие световой поток, то компаратор активирует транзисторный ключ, и на выход подается импульсный сигнал, а так же активируется индикатор. Рисунок 2 – Структурная электрическая схема пожарного датчика. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 16 4. Выбор элементов и их статистический расчет Произведём статистический расчёт элементов схемы. Заданное напряжение питания – 9 В. Для начала выберем элементы, входящие в оптопару. Фотодиод ФД256 ввиду низкого темнового тока (0,005мкА) и высокого рабочего напряжения (10В) подходит, так же, в соответствии с его спектральной характеристикой (λmax=0,75..0,9) выберем соответствующий светодиод. Свеодиод АЛ156А удовлетворяет данным требованиям. В соответствии с этим, резистор, включаемый последовательно с фотодиодом должен иметь большое сопротивление, например 750 кОм, а ограничивающий резистор включаемый со светодиодом может иметь номинал в 56 Ом. Время зарядки конденсатора, который будет контролировать схему, и разряжаться компаратором, примем за 1с, соответственно, так как зарядка происходит по экспоненциальному закону, и зависимость нарастания напряжения на конденсаторе выражается формулой (1): t U U ист (1 exp( )) T (1) где T – это постоянная времени, равная R C , где R сопротивление, включенное последовательно с конденсатором, а C его емкость. Генератор и формирователь коротких импульсов реализуется на микросхеме КМОП 564ЛА7 (так же можно использовать эквивалентную ей 561ЛА7). Логической единице на этой микросхеме соответствует минимальное напряжение 7,2В, при работе от 9В, соответственно постоянная времени резистивно-емкостной нагрузки будет меньше или равна выражению (2): ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 17 R C t U lg(1 ) U ист 1с 0, 62 7, 2 В lg(1 ) 9В (2) Для надежности следует принять T 0,3 , следовательно, емкость конденсатора и сопротивление резистора соответственно будут иметь номиналы R 3МОм и С 0,1мкФ . Исходя из полученных данных, аналогичным способом рассчитаем сопротивления и емкости для генератора, посредством которого, через компаратор, расчитанный ранее конденсатор будет разряжаться. Используем конденсатор емкостью 0,033 мкФ, и один резистор того же номинала, который был включен с фоторезистором (750 кОм) и еще один номиналом 47кОм. Для формирователя кототких импульсов можно использовать те же резистор и конденсатор номиналами 47 кОм и 0,033мкФ соответственно. Усилителем импульсов будет служить биполярный транзистор транзистор КТ816Г, который так же можно использовать в качестве транзисторного ключа. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 18 5. Разработка принципиальной схемы Исходя из предыдущего пункта, основными элементами схемы будут являться: генератор (на элементах микросхемы 564ЛА7 DD1.1, DD1.2 и C1, R1, R2), формирователя коротких импульсов (на DD1.3 и C2, R3), усилителя (VT1) и излучателя (HL1) ИК-импульсов, а так же 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. С помощью светодиода HL3 контролируется момент срабатывания датчика. Конструкция датчика 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). При этом в соединительной линии появляются импульсы тока, которые и выделяет схема контроля. 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). Один датчик дыма в режиме ОХРАНА потребляет ток не более 3 мА. Выход схемы контроля (коллектор VT4) может подключаться к системе охраны непосредственно вместо датчика. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 19 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, например предложенным М. Назаровым ("Радио", N 3, 1984, стр. 29—30), 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. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены на КТ814. ИК-диоды подойдут многих других типов, но при этом может потребоваться подбор номинала резистора R6. Конденсаторы использованы С1, С2, С4, С5 типа К10-17а, СЗ — К5318-16В, С6 - К50-6-16В. Резистор R14 типа СП5-2, остальные типа С2-23. Датчик дыма целесообразно устанавливать в помещениях, где хранятся легко воспламеняющиеся предметы, а размещать в местах, где проходит поток воздуха, например, вблизи вентиляционного отверстия, - в этом случае возгорание будет обнаружено раньше. [4] ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 20 Заключение В ходе выполнения курсовой работы были исследованы принципы работы большинства типов дымовых пожарных датчиков. Была произведена разработка собственного пожарного датчика, была разработана его функциональная схема, произведен статистический расчет элементов схемы и разработана принципиальная схема. Ввиду быстродействия, компактности и доступности был выбран точечный оптический пожарный датчик. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 21 Список использованных источников 1. Пожарные извещатели//Пожарная безопасность: энциклопедия. — М.:ФГУ ВНИИПО, 2007. – 416 c.: ил. 2. ТР ЕАЭС от 23.06.2017 г. N 043/2017 "Технический регламент Евразийского экономического союза "О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения" (ТР ЕАЭС 043/2017)" п.6 3. ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные 4. Шелестов И. П. Радиолюбителям: полезные схемы: сборник. — «СОЛОН-Р» Москва, 1998. – 186 c.: ил. ëèñò Èçì. Ëèñò ¹ äîêóìåíòà Ïîäïèñü Äàòà ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 ÏÇ 22 Ïåðâ. ïðèìåí. ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 Ý1 Ïðèåìíèê ÈÊ-èìï-îâ Óñèëèòåëü Ïèòàíèå Ãåíåðàòîð ÈÊ-èìï-îâ Ñïðàâ. ¹ Îïòè÷åñêàÿ ñèñòåìà Êîìïàðàòîð Òðàíçèñòîðíûé êëþ÷ Âûõîäíîé ñèãíàë Èíâ. ¹ ïîäë. Ïîäï. è äàòà Âçàì. èíâ. ¹ Èíâ. ¹ äóáë. Ïîäï. è äàòà Èíäèêàòîð ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 Ý1 Èçì. Ëèñò ¹ äîêóì. Ïîäï. Äàòà Ðàçðàá. Áàðàíîâ Â. Â. Ïðîâ. Ò.êîíòð. Ïîæàðíûé äàò÷èê Ñõåìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ñòðóêòóðíàÿ Ëèò. Ëèñò Ìàññà Ìàñøòàá Ëèñòîâ 1 ÑÏÁ ÍÈÓ ÈÒÌÎ ÔÑÓèÐ ãð. R3340 Í.êîíòð. Íèêîëàåâ Í. À. Óòâ. Êîïèðîâàë Ôîðìàò A4 Èíâ. ¹ ïîäë. Ïîäï. è äàòà Âçàì. èíâ. ¹ Èíâ. ¹ äóáë. Ïîäï. è äàòà Ñïðàâ. ¹ Ïåðâ. ïðèìåí. ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 Ý3 Ïîç. îáîçíà÷åíèå C1, C2 C3 C4 Íàèìåíîâàíèå Êîíäåíñàòîðû Ê10-17à 0,033ìêÔ Ê53-18-16 150 ìêÔ Ê10-17à 0,1 ìêÔ Êîë-âî R1, R3, R8 R2, R6 R4, R7, R10 R5, R12 R9 R11 Ðåçèñòîðû Ñ2-23 47 êÎì 750 êÎì 2êÎì 56 Îì 3 ÌÎì 1 êÎì 3 2 3 2 1 1 VD1, VD2, VD3, VD4 VD5 HL1 HL2 HL3 Äèîäû ÊÄ521 ÊÄ247À ÀË156À ÔÄ256 ÀË307Á 4 1 1 1 1 VT1, VT2 Òðàíçèñòîðû ÊÒ816à 2 DD1 DD2 Ìèêðîñõåìà 564ËÀ7 521ÑÀ3 1 1 Ïðèìå÷àíèå 2 1 1 ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 Ý3 Èçì. Ëèñò ¹ äîêóì. Ïîäï. Äàòà Ðàçðàá. Áàðàíîâ Â. Â. Ïðîâ. Ò.êîíòð. Ïîæàðíûé äàò÷èê Ñõåìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ. Ëèò. Ëèñò Ìàññà Ìàñøòàá Ëèñòîâ 1 ÑÏÁ ÍÈÓ ÈÒÌÎ ÔÑÓèÐ ãð. R3340 Í.êîíòð. Íèêîëàåâ Í. À. Óòâ. Êîïèðîâàë Ôîðìàò A4 Èíâ. ¹ ïîäë. Ïîäï. è äàòà Âçàì. èíâ. ¹ Èíâ. ¹ äóáë. Ïîäï. è äàòà Ñïðàâ. ¹ Ïåðâ. ïðèìåí. ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 Ý3 Ïîç. îáîçíà÷åíèå C5 C6 Íàèìåíîâàíèå Êîíäåíñàòîðû Ê10-17à 2,2 ìêÔ Ê50-6-16 20 ìêÔ Êîë-âî R13, R17 R15, R16 R14 Ðåçèñòîðû Ñ2-23 1 êÎì Ñ2-23 2 êÎì ÑÏ5-2 2 2 1 HL4 Äèîäû ÀË307Á 1 VT3 VT4 Òðàíçèñòîðû ÊÒ208Ì ÊÒ315 1 1 Ïðèìå÷àíèå 1 1  ðåçóëüòàòå íàñòðîéêè 100 Îì ÔÑÓèÐ.210.R3340.001 Ý3 Èçì. Ëèñò ¹ äîêóì. Ïîäï. Äàòà Ðàçðàá. Áàðàíîâ Â. Â. Ïðîâ. Ò.êîíòð. Ñõåìà êîíòðîëÿ. Ñõåìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ Ëèò. Ëèñò Ìàññà Ìàñøòàá Ëèñòîâ 1 ÑÏÁ ÍÈÓ ÈÒÌÎ ÔÑÓèÐ ãð. R3340 Í.êîíòð. Íèêîëàåâ Í. À. Óòâ. Êîïèðîâàë Ôîðìàò A4
