датчик-извещатель инфракрасного излучения

Формула изобретения

Датчик-извещатель инфракрасного излучения, включающий корпус, фоточувствительный элемент со светофильтром, пропускающим ИК-излучение, соединенный с вычитающим устройством, выходом через усилитель соединенным с АЦП, микроконтроллер с блоком памяти, предназначенный для управления получением от АЦП с помощью приемопередатчика последовательного порта измеряемого сигнала и получением из линии связи сигнала о величине естественного фона, а также управления формированием в блоке памяти сигнала компенсации величины естественного фона и передачей его через ЦАП на второй вход вычитающего устройства для образования параметрической обратной связи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам пожарной сигнализации и предназначено для обнаружения очага возгорания по инфракрасному излучению источника повышенной температуры, может быть использовано в автоматических системах пожарной сигнализации и пожаротушения для обеспечения взрывобезопасности и пожаробезопасности в производственных помещениях и на промышленных площадках.

Известно оптико-электронное устройство охранной пожарной сигнализации, содержащее фотоприемник, подключенный к входу усилителя, ключевой транзистор, коллектор которого подключен к одному выводу излучающего диода, оптически соединенного с фотоприемником, другой вывод излучающего диода подключен к одному выводу накопительного конденсатора, другой вывод которого соединен с одним полюсом источника питания, исполнительный элемент, один вывод которого соединен с другим полюсом источника питания, импульсный генератор, при этом импульсный генератор выполнен управляемым, синхронизирующий вход импульсного генератора соединен с одним выводом конденсатора, выход импульсного генератора подключен к входу усилителя, выход которого соединен с базой ключевого транзистора, эмиттер которого подключен к к одному полюсу источника питания, другой вывод исполнительного элемента соединен с другим выводом излучающего диода / SU патент №1417662, 2000.06.20/.

Известное решение не достаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации.

Известен пирометрический датчик пожарной сигнализации, содержащий инфракрасные фотодетекторы, светофильтры с разными спектрами пропускания и усилители, выходы которых соединены с входом исполнительной схемы, при этом в него введены блок термостабилизации темновых токов фотодетекторов, разделитель светового потока и оптическая система для фокусировки потока на чувствительных окнах фотодетекторов, а исполнительная схема содержит соединенные последовательно блок вычисления отношения двух значений напряжения, блок усреднения и пороговый детектор, при этом последовательно установленные оптическая система для фокусировки потока на чувствительных окнах фотодетекторов и разделитель светового потока оптически связаны с фотодетекторами, которые подключены к неинвертирующим входам усилителей, а выходы блока термостабилизации подключены к инвертирующим входам усилителей, вход блока вычисления отношения двух значений напряжения является входом исполнительной схемы / RU патент №2109345, 1998.04.20/.

Известное решение конструктивно сложно и недостаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации.

Наиболее близким к заявляемому является модуляционный датчик пламени, содержащий герметичный корпус, внутри которого установлены светофильтр, пропускающий ИК- излучение, детектор ИК-излучения, усилитель сигнала, питающий генератор, электронный ключ, включающий автоматическую систему пожаротушения, при этом введены маятниковый модулятор, микролампа тестирования, формирователь прямоугольных импульсов и счетчик импульсов, маятниковый детектор ИК-излучения, усилитель сигнала, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов и электронный ключ соединены последовательно, микролампа тестирования смещена относительно продольной оси корпуса таким образом, что световой сигнал от микролампы, отражаясь от светофильтра, попадает к детектору ИК-излучения через маятниковый модулятор, причем питающий генератор подает напряжение на маятниковый модулятор, усилитель сигнала, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, электронный ключ и на микролампу тестирования /RU Патент №2179743/.

Известное решение излишне инерционно и недостаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации.

Задачей изобретения является повышение быстродействия, надежности, помехоустойчивости и безошибочности срабатывания систем пожаротушения и сигнализации.

Задача решается тем, что в датчике-извещателе инфракрасного излучения, включающем корпус, фоточувствительный элемент со светофильтром, пропускающим ИК-излучение, аналоговую часть с усилителем, вычитающим устройством, цифровую часть с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), микроконтроллером, имеющим элементы памяти, приемопередатчиком последовательного порта, согласно изобретению микроконтроллер цифровой части своим выходом соединен с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), а выход ЦАП подсоединен ко входу вычитающего устройства аналоговой части, при этом АЦП имеет многоканальные входы с возможностью связи с дополнительными датчиками, а микроконтроллер совместно с АЦП, ЦАП, вычитающим устройством и усилителем образуют параметрическую обратную связь, при этом микроконтроллер соединен через АЦП с дополнительными датчиками.

Отличительными от прототипа являются следующие признаки:

- микроконтроллер цифровой части своим выходом соединен с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), а выход ЦАП подсоединен ко входу вычитающего устройства аналоговой части, (что позволяет исключить влияние мешающих факторов, например тепловой фон, снизить вероятность ложных срабатываний);

- АЦП имеет многоканальные входы с возможностью связи с дополнительными датчиками, (что позволяет повысить надежность, расширяет информативность датчика, что в свою очередь способствует повышению чувствительности и помехозащищенности, в том числе защиту от ложных срабатываний);

- микроконтроллер совместно с АЦП, ЦАП, вычитающим устройством и усилителем образуют параметрическую обратную связь, (что повышает помехозащищенность и надежность и обеспечивает возможность интеграции в системы контроля);

- датчик снабжен дополнительными входами для подключения дополнительных датчиков, (что повышает надежность системы контроля и улучшает защиту от ложных срабатываний).

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с известными аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень»

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема датчика-извещателя.

Датчик-извещатель инфракрасного излучения содержит фоточувствительный элемент 1, дифференциальный усилитель 2, вычитающее устройство 3, усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, микроконтроллер 6, приемопередатчик последовательного порта 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, входы для подключения дополнительных датчиков 9.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода фоточувствительного элемента 1 поступает на вход дифференциального усилителя 2, осуществляющего предварительное усиление и преобразование дифференциального сигнала в униполярный сигнал. С выхода дифференциального усилителя униполярный сигнал поступает на вход вычитающего устройства 3, на другой вход которого поступает сигнал обратной связи с выхода цифроаналогового преобразователя. С выхода вычитающего устройства 3 разностный сигнал поступает на вход оконечного усилителя 4 и далее преобразуется аналого-цифровым преобразователем 5 (АЦП) в двоичный код. АЦП имеет несколько входов 9 для подключения дополнительных датчиков, сигналы от которых также преобразуются в цифровую форму.

Микроконтроллер 6 получает преобразованный с помощью АЦП в цифровую форму основной сигнал и при наличии дополнительных датчиков сигналы от них. С помощью приемопередатчика последовательного порта 7 микроконтроллер получает информацию из линии связи. На основе полученной информации микроконтроллером с помощью цифроаналогового преобразователя 8 (ЦАП) формируется сигнал параметрической обратной связи, позволяющей исключить из измеряемого сигнала мешающее влияние естественного (технологического) фона и других мешающих факторов, информацию о воздействии которых микроконтроллер 6 получает от дополнительных датчиков и по линии связи с помощью приемопередатчика последовательного порта.

Датчик-извещатель позволяет производить измерение величины инфракрасного излучения (фона) до 100 раз в секунду и передавать эту информацию в оцифрованном виде по интерфейсу RS-485 при получении запроса от управляющей станции (пожаротушения), что обеспечивает быстродействие и надежность работы системы. Устройство позволяет программно настраивать допустимые пределы величин фоновой освещенности на каждый конкретно датчик-извещатель, т.к. каждый датчик имеет свой адрес, который устанавливается программным способом с помощью микроконтроллера; вести мониторинг пожарной опасности и обнаруживать предаварийные ситуации (опасный перегрев подшипников, транспортерных лент и другого оборудования) раннего обнаружения очагов тления, пожаров и взрывов как технологических помещений, так и на открытых площадках, автоматическое тестирование работоспособности, что обеспечивает постоянный контроль состояния датчика и выдаваемой им информации. Датчик является технологическим устройством и работает постоянно в одном режиме вне зависимости от обнаруживаемой информации.

Датчик-извещатель позволяет повысить быстродействие надежность и помехоустойчивость, снизить вероятность ложных срабатываний.