Простой детектор задымленности

Индикаторы задымленности применяют в устройствах противопожарной охраны: при возникновении задымленности срабатывает исполнительное устройство- звуковая сирена, например, или устройство тушения.

Самое основное в детекторах задымленности это, конечно, сам датчик.
Датчики дыма по своей конструкции бывают разные:
Тепловые, химические (распознающие увеличение окиси углерода в окружающие среде), ионизационные и так далее но самый простой вариант датчика дыма который можно сделать и самостоятельно это фотоэлектрический.

Принцип работы фотоэлектрического датчика задымленности прост: луч света принимается фотоэлементом. При возникновении дыма луч света искажается и происходит срабатывание датчика.

Источник света при этом может находиться где угодно- внутри самого датчика или даже проходить через все помещение и отражаться от системы зеркал

В качестве исполнительного устройства можно использовать простенькую схемку:

Управление светом в этом устройстве происходит следующим образом. В ждущем состоянии транзистор Т1 освещен, через него течет ток, через транзистор Т2 и обмотку реле Р1 ток не протекает. Затемнение светового потока уменьшает ток через фототранзистор. Транзистор Т2 переходит в режим насыщения, его коллекторный ток вызывает срабатывание реле и замыкание контактов в цепи питания сигнального устройства.

Насчет фототранзистора: в наше время можно купить практически все что угодно, но в принципе фототранзистор можно изготовить и самому:

Для этого нам понадобится любой советский транзистор в металлическом корпусе. Подойдут, например, такие "древние" как МП41 или более мощные, но все-же лучше использовать с наибольшим коэффициентом усиления.
Пользительное дополнение :
Все дело в том что кристалл из которого изготовлен транзистор чувствителен к внешним воздействиям: температуре, свету. Так что для того чтобы сделать фототранзистор из простого транзистора достаточно просто спилить ему часть металлической крышки корпуса (на повредив сам кристалл конечно!).

Если не нашли подходящего транзистора нужной проводимости (на схеме указан P-N-P), то и это не беда- можно использовать и N-P-N, но тогда нужно будет и транзистор Е2 применить той-же проводимости, изменить полярность питания и "развернуть" все диоды в схеме.

Еще одна схема фотодатчика задымленности (более сложная но и более чувствительная) на рисунке ниже:

Свет от светодиода D1 освещает фототранзистор Q1. Фототранзистор открывается, и на его эмиттере возникает положительное напряжение, которое затем поступает на инвертирующий вход операционного усилителя. На второй вход усилителя напряжение снимается с ползунка переменного резистора R9. Этим резистором устанавливают чувствительность сигнализатора/

В отсутствие в воздухе дыма напряжение на эмиттере, фототранзистора QL несколько превышает напряжение, снимаемое с ползунка регулятора чувствительности, при этом на выходе операционного усилителя присутствует малое отрицательное напряжение. Светодиод D2 (может быть любой) не горит. Когда между датчиками появляется дым, освещенность фототранзистора снижается. Напряжение на его эмиттере становится меньше, чем на ползунке переменного резистора R9. Напряжение, появившееся на выходе операционного усилителя, включает светодиод D2 и пьезокерамический звуковой сигнализатор PZ-1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУВПО «ВГТУ»)
ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Кафедра Конструирования и производства радиоаппаратуры

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры

Тема Датчик дыма на микроконтроллере

Расчетно-пояснительная записка

Разработал(а) студент(ка) ______________________________ _______

Руководитель _________________________Турец кий А В
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Члены комиссии ______________________________ ______
Подпись, дата Инициалы, фамилия
______________________________ ______
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Нормоконтролер ________________________Турецк ий А В
Подпись, дата Инициалы, фамилия

Защищена ___________________ Оценка _____________________________
дата

2011
Замечания руководителя

Содержание

Введение………………….…………………………………… ………………........4

1 Постановка задачи и её физическая интерпретация………….………………..5
2 Выбор технических средств и структурная схема МПУ.……………..…..........7
3 Алгоритм работы МПУ и протокол обмена информацией между МПУ и объектом управления…………………………………………………… ………....12
Заключение…………………………………………………… ……………………13
Список использованных источников………………………………………….... ..14
Приложение А Структурная схема МК ADuC812BS..…………………………..15
Приложение Б Схема алгоритма программы …………………………….….....16
Приложение В Схема устройства…………………………………… ……………17
Приложение Г Листинг программы………………………………..…………….. 18

Введение

Потребность в проектировании контроллеров на основе микропроцессоров и программируемой логики продолжает стремительно увеличиваться. Сегодня происходит автоматизация практически всей окружающей нас среды с помощью дешевых и мощных микроконтроллеров. Микроконтроллер – это самостоятельная компьютерная система, которая содержит процессор, вспомогательные схемы и устройства ввода-вывода данных, размещенные в общем корпусе. Микроконтроллеры, используемые в различных устройствах, выполняют функции интерпретации данных, поступающих с клавиатуры пользователя или от датчиков, определяющих параметры окружающей среды, обеспечивают связь между различными устройствами системы и передают данные другим приборам.
Микропроцессоры встраивают в теле-, видео- и аудиоаппаратуру. Микропроцессоры управляют кухонными комбайнами, стиральными машинами, СВЧ печами и многими другими бытовыми приборами. Современные автомобили содержат сотни микроконтроллеров.
В данном курсовом проекте поставлена задача разработки системы противопожарной защиты помещения, в которой микропроцессор будет выполнят координирующую роль: он будет получать сигналы с датчиков и определять поведение противодымной системы в целом в зависимости от данных, пришедших с датчиков. Одним из плюсов данной системы является отличная масштабируемость, которая позволяет применять подобную схему как для небольших офисов, так и для этажа здания или всего здания в целом путем внесения лишь небольших изменений. Внедрение разрабатываемой противодымной защиты позволит существенно повысить пожарную безопасность простым, дешевым и эффективным способом.

1 Постановка задачи и её физическая интерпретация

В данном курсовом проекте требуется разработать принципиальную схему и текст программы управления системы противопожарной защиты помещения.
Наша система должна контролировать возможные источники возникновения пожара, опрашивать датчики дыма. Каждый датчик должен опрашиваться по индивидуальной линии. Точно так же идивидуально должны поступать и команды на включение и отключение системы противопожарной защиты в помещении. Индикацию состояния датчиков и элементов системы мы будем осуществлять посредством светодиодов и LCD.

Таким образом, для контроля каждого помещения нам потребуется 4 линии:
- вход с датчика дыма;
- вход с датчиков температуры;
- включение клапанов дымоудаления;
- включение системы пожаротушения.

Логический ноль на линии будет означать отсутствие задымления или пассивное состояние системы противопожарной защиты, а логическая единица - присутствие дыма и включение системы противопожарной защиты для датчиков дыма и средств противопожарной защиты соответственно.
При наличии задымления в помещении сразу же должны включаться все элементы системы защиты.
Помимо непосредственной обработки данных, процесс мониторинга необходимо наглядно представить пользователю. Для этих целей мы будем использовать светодиоды и LCD. В случае возникновения задымления внимание оператора должна привлечь звуковая сигнализация. Для реализации звуковых эффектов мы будем использовать динамик.
Функции устройства:
1 - Измерение температуры
2 – Управление клапанами дымоудаления
3 - Отображение на дисплее
4 - Оповещение

2 Выбор технических средств и структурная схема МПУ

Выберем микроконтроллер, на базе которого будет строиться микропроцессорная система. При выборе микроконтроллера необходимо учитывать разрядность микроконтроллера.
В качестве возможной базы для разработки системы противодымной защиты рассматривалось два семейства микроконтроллеров: ADuC812 от Analog Devices и 68НС08 от Motorola. Рассмотри каждый из них.
Процессор ADuC812 является клоном Intel 8051 со встроенной периферией. Перечислим основные особенности ADuC812.
- 32 линии ввода/вывода;
- 8-миканальный высокоточный 12-разрядный АЦП со скоростью выборки до 200 Кбит/с;
- контроллер ПДП для высокоскоросного обмена между АЦП и ОЗУ;
- два 12-разрядных ЦАП с выходом по напряжению;
- температурный датчик.
- 8 Кбайт внутренней перепрограммируемой flash-памяти под память
программ;
- 640 байт внутренней перепрограммируемой flash-памяти под память
данных;
- 256 байт внутренней ОЗУ;
-16 Мбайт внешнего адресного пространства под память данных;
- 64 Кбайт внешнего адресного пространства под память программ.
- частота 12 МГц (до 16 МГц);
- три 16-разрятных таймера/ счетчика;
- девять источников прерываний, два уровня приоритетов.
- спецификация для работы с уровнем питания в ЗВ и 5В;
- нормальный, спящий, и выключенный режимы.
- 32 программируемые линии ввода/ вывода, последовательный UART
- сторожевой таймер;
- управление электропитанием.
ADuC812BS, выполненный в корпусе PQFP52, показан на рисунке 3.1 (с указанием габаритных размеров).

Рисунок 3.1 - выполненный в корпусе PQFP52 ADuC812BS

Семейство 8-разрядных микроконтроллеров 68НС08/908 является дальнейшим развитием семейства 68НС05/705. Отметим основные преимущества семейства 68НС08/908 по сравнению с микроконтроллерами 68НС05/705.
1) Процессор CPU08 работает на более высокой тактовой частоте 8 МГц, реализует ряд дополнительных способов адресации и имеет расширенный набор выполняемых команд. В результате достигается повышение производительности до 6 раз по сравнению с микроконтроллерами 68НС05.
2) Применение FLASH-памяти обеспечивает возможность программирования микроконтроллеров подсемейства 68НС908 непосредственно в составе реализуемой системы с помощью персонального компьютера.
3) Модульная структура микроконтроллеров и наличие большой библиотеки интерфейсных и периферийных модулей с улучшенными характе-
ристиками позволяет достаточно просто реализовать различные модели с расширенными функциональными возможностями.
4) Существенно расширены возможности отладки программ благодаря введению специального монитора отладки и реализации останова в контрольной точке. Таким образом, обеспечивается возможность эффективной отладки без применения дорогостоящих схемных эмуляторов.
5) Реализованы дополнительные возможности контроля функционирования микроконтроллеров, повышающие надежность работы систем, в которых они применяются.
Все микроконтроллеры семейства 68НС08/908 содержат процессорное ядро CPU08, внутреннюю память программ - масочно-программируемое ПЗУ емкостью до 32 Кбайт или FLASH-память емкостью до 60 Кбайт, ОЗУ данных емкостью от 128 байт до 2 Кбайт. В ряде моделей имеется также память EEPROM емкостью 512 байт или 1 Кбайт. Большинство микроконтроллеров семейства работают при напряжении питания 5.0 В, обеспечивая максимальную тактовую частоту F t = 8 МГц. Некоторые модели работают при пониженном напряжении питания 3.0В и даже 2.0В.
Микроконтроллеры семейства 68НС08/908 делятся на ряд серий, буквенные обозначения которых указываются для каждой модели после имени семейства (например, 68HC08AZ32 - серия AZ, модель 32). Серии отличаются, в основном, составом периферийных модулей и областями применения. Все модели содержат 16-разрядные таймеры, имеющие 2, 4 или 6 комбинированных входов захвата/выходов совпадения. Большинство моделей содержит 8- или 10-разрядные АЦП.
В состав серий АВ, AS, AZ входят микроконтроллеры общего назначения, которые обеспечивают расширенные возможности интерфейса с внешними устройствами благодаря наличию шести параллельных и двух последовательных портов (SCI, SPI). Модели серий BD, SR и GP имеют четыре параллельных порта. Ряд серий имеет специализированные последовательные порты, используемые для организации микроконтроллерных сетей. Это серия AS, обеспечивающая передачу данных по мультиплексной шине Л 850, серия JB, имеющая интерфейс с последовательной шиной USB, серия AZ, содержащая контроллер сети CAN, серия BD, реализующая интерфейс 1 2 С. Микроконтроллеры этих серий широко используются в промышленной автоматике, измерительной аппаратуре, системах автомобильной электроники, вычислительной технике.
Специализированные микроконтроллеры серии MR содержат 12-разрядные модули ШИМ с 6 выходными каналами. Они ориентированы на применение в системах управления электроприводом. Микроконтроллеры RK и RF ориентированы на использование в радиотехнике.
Серии JB, JK, JL, КХ выпускаются в дешевых корпусах с малым числом выводов. Микроконтроллеры этих серий имеют от 13 до 23 линий параллельного ввода-вывода данных. Они используются в бытовой аппаратуре и изделиях массового применения, где требование низкой стоимости является одним из первостепенных факторов.
В сериях QT, QY представлены модели, ориентированные на применение в малобюджетных проектах. Эти микроконтроллеры отличаются низкой стоимостью и выпускаются в компактных корпусах с малым числом выводов (8 или 16). Они имеют встроенный осциллятор, обеспечивающий формирование тактовой частоты с точностью 5%. Небольшой объем FLASH-памяти (до 4 Кбайт), наличие АЦП и таймера делают эти модели идеальными для построения несложных контроллеров распределенных систем мониторинга и управления.
Оба семейства микроконтроллеров имеют программаторы, позволяющие использовать, как языки высокого уровня (в частности, язык С), так и ассемблеры. Цены на оба семейства микроконтроллев существенно не отличаются: при средней стоимости около 400 рублей разница состоявляет 50-100 рублей, что практически не влияет на итоговую стоимость внедрения системы противопожарной защиты.
В силу большей доступности на рынке микроконтроллеров ADuC812 и программаторов для них, было решино использовать микроконтроллеры этого семейства, а конкретно - ADuC812BS.
В данном курсовом проекте микроконтроллер является координирующим элементом системы. Следовательно, ему необходимо получать данные с датчиков и отдавать команды на элементы системы противодымной защиты. Так как и те, и другие являются устройствами аналоговыми, а микроконтроллер - устройством цифровым, то необходимо использовать АЦП и ЦАП для преобразования сигналов.
Для АЦП мы будем использовать встроенный в микропроцессорную систему преобразователь Н1562-8 фирмы Hitachi.
Приведём основные характристики АЦП:
- разрядность 12 бит;
- быстродействие 0.4 мкс; -DNL ±0,018%;
-INL ±0,018%;
- напряжение питания U cc +5/-15 В;
- ток питания 1 СС 15/48 мА;
- опорное напряжение Uref +10,24В;
- выходной ток I out 3-7 мА;
- рабочие температуры от-60 до ±85°С;
- корпус 210В.24-1 (24-pin CerDIP).
Для отображения текстовых данных воспользуемся LCD WH16028-NGK-CP фирмы Winstar Display. Это монохромный дисплей с возможностью одновременного отображения до 32 символов (две строки по 16 позиций). Помимо этого в состав схемы входят светодиоды и динамик.

3 Алгоритм работы МПУ и протокол обмена информацией между МПУ и объектом управления.

Непосредственно на входы порта Р1.0-Р1.2 микроконтроллера приходят сигналы с датчиков дыма. Для взаимодействия с периферией в схему включена МАХ3064: сигналы с выходов D0-D10 поступают на LCD. Сигналы для свето диодов поступают с выходов D10-D16. Управляющие сигналы для светодиодов и LCD приходят из портов РО и Р2 микроконтроллера. Через Р1.5-Р1.7 подаются управляющие сигналы системам дымоудаления.
Схема алгоритма программы приведена в приложении Б.

Заключение

В работе было на практике разобрано проектирование реальной микропроцессорной системы с использованием поэтапного метода разработки: анализ существующих микроконтроллеров, выбор элементной базы для системы, выбор производителя, создание структурной схемы, функциональной и как основной результат – принципиальная электрическая схема, на основе которой можно приступать к распайке устройства. Для обеспечения полного функционирования аппаратного продукта разработано специальное программное обеспечение к нему.
.

Список использованных источников

1 Справочник. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс. Бродин В.Б., Шагурин М.И.М.:ЭКОМ, 1999.
2 Андреев Д.В. Программирование микроконтроллеров MCS-51: Учебное пособие. - Ульяновск: УлГТУ, 2000.
3 М. Предко. Руководство по микроконтроллерам. Том I. Москва: Постмаркет, 2001.
4 Интегральные микросхемы: Справ. / Б. В. Тарабрин, Л. Ф. Лукин, Ю. Н. Смирнов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1985.
5 Бурькова Е.В. Микропроцессорные системы. ГОУ ОГУ. 2005.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(Справочное)

Структурная схема МК ADuC812BS

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)

Схема алгоритма программы

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(обязательное)

Схема устройства

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)

Листинг программы
#include "ADuC812.h"
#include "max.h"
#include "kb.h"
#include "lcd.h"
#include "i2c.h"

int etazN,i,j,curEtaz,Prepat;

int VvodEtaz()
{
char etaz;
int tmp;

LCD_Type("Etazh:");
etaz="0";
while(etaz=="0")
{
if(ScanKBOnce(&etaz))
{
etazN=etaz-48;
LCD_Putch(etazN+48);
etaz="0";
while(etaz=="0")
{
if(ScanKBOnce(&etaz))
{
if(etaz=="A"){break;} else
{
tmp=etaz-48;
etazN=(etazN*10)+(etaz-48);
LCD_Putch(tmp+48);
};
};
};
};
};
return etazN;
}

void HodLifta()
{
int j,i;
if(curEtaz {
for (i=curEtaz;i<=etazN;i++)
{
for (j=0; j<=10000; j++)
{
WriteMax(SV,i);
Delay();
}
}
};
if(curEtaz>etazN)
{
for (i=curEtaz;i>=etazN;i--)
{
for (j=0; j<=10000; j++)
{
WriteMax(SV,i);
Delay();
}
}
};
curEtaz=etazN;
}

// 5 sec na zakrytie dverei i proverka prepatstviya:
void ZakrDveri()
{
int j,i;
char Bc;

Bc="0";
for (i=1;i<=5;i++)
{
for (j=0; j<=1000; j++)
{
if(ScanKBOnce(&Bc))
{
if(Bc=="B")
{
Prepat=1;
goto id3;
}; // B - datchik prepatstviya
};
Delay();
};
LCD_GotoXY(15,1);
LCD_Putch(i+48);
}
id3: i=1;
}

void main()
{
char Ac,etaz;
int tmp;

TMOD=0x20;
TCON=0x40;

InitLCD();
LCD_GotoXY(0,1);
LCD_Type("SvetVyk");
LCD_GotoXY(7,1);
LCD_Type("DveriZakr");

CurEtaz=1; // tekushii etaz
Prepat=0; // prepyatsvii net
id: Ac="0";
while(Ac=="0")
{
if(ScanKBOnce(&Ac))
{
if(Ac=="A")
{
etazN=VvodEtaz();
LCD_GotoXY(0,0); // "etaz" propal
LCD_Type(" ");
LCD_GotoXY(0,1);
LCD_Type("SvetVkl");
HodLifta();
id2: LCD_GotoXY(7,1);
LCD_Type("DveriOtkr");
// zdem 20 sec:
for(i=0;i<=10000;i++)
{
if(ScanKBOnce(&Ac)) // nazhatie etaza vnutri
{
if(Ac=="A")
{
etazN=VvodEtaz();
LCD_GotoXY(7,1);
LCD_Type("DveriZakr");

if (Prepat==1)
{
LCD_GotoXY(0,1);
LCD_Type("SvetVkl");
Prepat=0;
goto id2;
};
LCD_GotoXY(0,0);
LCD_Type(" ");
HodLifta();
goto id2;
};
};
Delay();
};
LCD_GotoXY(0,1);
LCD_Type("SvetVyk");
LCD_GotoXY(7,1);
LCD_Type("DveriZakr");
ZakrDveri(); // medlenno zakryvaem dveri
if (Prepat==1)
{
LCD_GotoXY(0,1);
LCD_Type("SvetVkl");
Prepat=0;
goto id2;
};
LCD_GotoXY(0,0);
LCD_Type(" ");
LCD_GotoXY(0,0);
// zdem sled vyzova:
goto id;
}
}
}
while(1);
}
и т.д.................

Своевременное обнаружение пожара позволяет спасти жизни многих людей и сохранить ценное имущество. Для этого применяется пожарная сигнализация, схема и составляющие которой могут варьироваться в зависимости от типа здания и поставленных перед системой задач. Её главная функция - оперативно подать сигнал о начавшемся возгорании, после чего его можно будет быстро локализовать.

Показать всё

Назначение сигнализации

Способы извещения об экстренных ситуациях существуют с древних времён. Ещё много веков назад люди передавали информацию на расстоянии при помощи костров, световых сигналов, звона колоколов или других далеко разносящихся звуков.

В современном мире такую роль выполняют различные виды сигнализаций. Принцип работы пожарного оповещения заключается в фиксации данных о состоянии помещения при помощи многочисленных датчиков. Если какие-то показания отличаются от нормы, они передаются в дежурную службу, которая в кратчайшие сроки прибывает на место и тушит огонь.

Быстрая проверка шлейфов сигнализации

В число дополнительных функций ОПС (охранно-пожарной сигнализации) могут входить:



Так как возникновение пожара несёт с собой опасность для человеческих жизней и материальных ценностей, законы регламентируют установку систем противопожарной безопасности в административных зданиях. Если же соответствующих постановлений нет, владельцы помещения сами могут решать, устанавливать ОПС или нет.



Используемые устройства

В состав противопожарной сигнализации входит множество устройств. Их можно разделить на следующие категории:

• сенсорные приборы - датчики и извещатели, находящиеся в разных местах здания и фиксирующие показатели окружающей среды;
• устройства, получающие и обрабатывающие данные, приходящие с сенсорных приборов;
• центральный компьютер или другое управляющее оборудование, которое контролирует работу всей остальной техники;
• системы для информирования людей об аварийной ситуации.

К контрольной панели могут подключаться отдельные периферийные устройства. Вот некоторые из них:

• звуковые и световые оповещатели;
• принтеры сообщений, печатающие служебную и тревожную информацию;
• пульт управления;
• модуль для изоляции короткого замыкания.

Ардуино + ИП212 пожарный извещатель (пожарная сигнализация)

Общая схема сигнализации довольно проста: датчики фиксируют начало пожара, передают эту информацию на программу обработки, которая сообщает о ситуации в центр мониторинга.

Датчики, задействованные в системе, могут делиться на два основных типа:

1. 1. Активные - постоянно издают сигнал и фиксируют его неизменность. Если в нём происходят какие-то изменения, ситуация трактуется как пожароопасная.
2. 2. Пассивные - реагируют на перемены в окружающей обстановке, возможно, вызванные возгоранием.

Механизм действия этих приборов тоже может отличаться. По внутреннему устройству их можно поделить на:

• инфракрасные;
• магнитокрасные;
• комбинированные;
• реагирующие на разбитие стекла;
• задействующие активные переключатели на периметре.



Виды пожарных извещателей

Есть три основных способа понять, что начался пожар: зафиксировать поднявшуюся температуру, появление дыма или вспышку яркого света. Существуют и другие алгоритмы работы, но эти факторы используются чаще всего. Основываясь на этом параметре, пожарные датчики делятся на четыре типа:



Такие приборы могут лишь собирать данные и передавать их в контрольную систему. Их анализом и реагированием на ситуацию занимаются другие типы устройств.

Сигнализация Дачник как подключить самому"



Дымовые датчики

Так как при возникновении пожара дым поднимается в верхнюю часть помещения, устройства для обнаружения задымления обычно размещаются на потолке.

Внутренняя часть прибора состоит из оптической системы, электронной платы и разъёмного корпуса. Эти три элемента создаются на фабриках по отдельности, в автоматическом режиме, а затем вручную собираются.

Чтобы обнаружить появление дыма, используется оптическая система, состоящая из фотоэлемента и светодиода. Из светодиода всё время исходит свет, направленный в определённую точку. Фотоэлемент находится немного в стороне от луча света, испускаемого светодиодом, и преобразует падающий на него световой поток в электрический сигнал.

Принцип работы датчика прост. Когда воздух, попадающий в прибор, чист и в нём нет дыма, луч света попадает строго туда, куда он и был направлен. Однако с возникновением дыма лучи рассеиваются и начинают распространяться в разные стороны, в том числе попадая и на фотоэлемент. В этот момент он срабатывает, и этот сигнал считывается электронной схемой, которая передаёт информацию на командный пункт пожарной сигнализации.




Из-за конструкции прибора он может сработать, даже когда возгорания не было, а вместо дыма в него попали газы или водяной пар. В этом случае световой поток тоже будет искажён, и на главный компьютер поступит сигнал о пожаре. Поэтому, устанавливая датчики, нужно учитывать условия окружающей среды. Неподходящее место для них - ванная, душевая или кухня. Кроме того, если на участке постоянно курят, это тоже может вызвать ложную тревогу.

Так как не все типы пожара сопровождаются мгновенным и сильным задымлением, а на изменения света и тепла извещатель не реагирует, его монтируют в тех помещениях, где, скорее всего, загорятся ткани или будет повреждена изоляция электрических проводов. В число таких предприятий входят электрические лаборатории и подстанции, комнаты с большим количеством работающего электрооборудования на предприятиях и склады, где хранятся различные товары.

Тепловые приборы

Они устанавливаются на потолке, куда поднимается тепло при возгорании, и бывают двух видов:

• фиксирующие достижение предельного значения нагрева;
• анализирующие скорость возрастания температуры.

Изначально были изобретены устройства первого типа, реагирующие на температуру выше заданной отметки. Модели срабатывали при разрыве электрической цепи, происходящего из-за вытекания легкоплавкого материала из предохранителя. После этого передавалось сообщение о пожаре. Такие извещатели были одноразовыми, так как первый же аварийный случай портил их навсегда. Сейчас выпускаются более продвинутые виды, в которых плавкие элементы могут быть заменены после их использования. Возможны и другие принципы работы подобных устройств.

Второй тип - это интегральные извещатели. Они измеряют скорость, с которой меняется электрическое сопротивление металла, когда он нагревается. Источник питания подаёт постоянное напряжение на клеммы элемента контроля тепла. После этого через резистор и измерительное устройство протекает ток, величина которого зависима от подаваемого сопротивления. В обычных условиях его значение практически не меняется.




Но после начала пожара сопротивление датчика возрастает, с ним изменяется и сила тока. Когда её колебания превышают критическую величину, обычно установленную на пять градусов в секунду, в приёмный модуль подаётся сигнал о начале пожара. Лучше всего такие датчики обнаруживают возгорания углеродного топлива, нефтепродуктов, твёрдых пожароопасных материалов. Их устанавливают в различных промышленных зданиях, например, складах легковоспламеняющихся материалов или местах хранения горючих жидкостей.

Обнаружители пламени

Эти приборы способны среагировать на возникновение открытого огня, не сопровождённого задымлением. Они оснащены специальным фотоэлементом, реагирующим на определённый участок или целый диапазон спектра волн.

Такие устройства тоже не защищены от ложных срабатываний. Самые простые модели могут принять за пожар свет люминесцентных ламп, сварочной дуги и даже яркие лучи солнца. Кроме того, в их работе возможны электромагнитные помехи оптического спектра. Чтобы противостоять всему этому, можно использовать специальные фильтры. Датчики пламени очень редко применяются в жилых домах по причине их высокой стоимости. Их основная сфера применения - предприятия газовой и нефтяной промышленности.

Комбинированные вариации

Любые виды датчиков способны дать ложную тревогу, уловив сигнал, не свидетельствующий о начале возгорания. Поэтому наиболее надёжными считаются те, которые сочетают в себе сразу несколько уловителей различных данных. Чаще всего сочетаются датчики дыма и тепла, иногда они дополняются и функцией обнаружения пламени.

В таких устройствах имеются сразу оптический, тепловой и инфракрасный сенсоры. Обычно их можно настроить как на сигнализацию по превышению одного из параметров, так и на комбинированное действие, включающее в себя одновременное появление всех сигналов.

Существует и более продвинутая техника, дополнительно способная уловить появление угарного газа. Такие четырёхканальные извещатели обычно используются на промышленных предприятиях с повышенной степенью опасности.

Действия при пожаре

Пожарная сигнализация устроена таким образом, что после поступления сигнала о начале возгорания начинает реализоваться заранее разработанный план действий. Он состоит из следующих пунктов:



Схема подключения

Чтобы максимально обезопасить людей в случае возгорания, схема подключения пожарной сигнализации должна быть составлена правильно. При помощи неё можно создать охранную систему, которая будет безопасной и эффективной. Как правило, она должна быть приложена к комплекту устройств сигнализации. Ей нужно чётко следовать, соблюдая даже мелкие детали эксплуатации оборудования. Правильная схема отвечает на следующие вопросы :

• даёт информацию о том, как воспроизвести схему;
• содержит состав компонентов системы и данные об особенностях их функционирования.

Используя её, можно не только корректно установить все элементы, но и успешно доработать или починить сигнализацию в случае необходимости. Правильно составленная схема сигнализации позволит сохранить здоровье людей и избежать материальных потерь.

Датчики пожарной сигнализации обнаруживают возгорание и передают на панель управления. Схема подключения датчиков зависит от количества и степени реагирования сенсоров, находящихся в конструкции. Исходя из этого, принято классифицировать датчики по трём принципам.

Типы извещателей:

1. Точечные - имеют один сенсор и чувствительны в компактных зонах.
2. Многоточечные - имеют несколько сенсоров (два, три).
3. Линейные - реагируют на изменения вдоль линии и делятся на два вида:
   • одиночные (два блока на одной стене и отражатель на противоположной);
   • двухкомпонентные (два блока, находящихся на противоположных стенах).

Наиболее эффективными считаются тепловые и дымовые детекторы.

Дымовые датчики

Дымовые извещатели наиболее популярны и обладают высокой степенью обнаружения возгорания. Принцип работы основан на определении количества дыма в воздухе.

Типы детекторов:

Тепловые датчики

Тепловые извещатели реагируют на изменения температуры окружающей среды. Наиболее эффективным является в помещениях, где хранятся горюче-смазочные материалы.

Типы тепловых извещателей:

1. Пороговые тепловые датчики имеют установленную норму температуры и реагируют при её превышении. Разделяют:
   • Электромеханический тепловой датчик - это устройство одноразового использования, в котором находится специальная пластина. При повышении температурных норм она плавится и разрывает электрическую цепь. Процесс включает сигнализацию. Пороговая температура в сенсорах такого типа составляет 75С.
   • Полупроводниковые пороговые датчики - это устройство, в котором используется полупроводники, покрытые специальным веществом. При повышении установленной температуры, сигнал на панель передаёт электронная схема. Устройства реагируют на изменения быстрее и не разрушаются, как электромеханические. Сенсоры срабатывают от температуры установленной пользователем.
2. Дифференциальные тепловые датчики - чувствительны к скорости повышения температуры. Принцип работы извещателей основан на изменении тока наружной от внутренней цепи (разницы температур). Корпус разработан с применением двух термоэлементов, образующих электрические цепи (внутри и снаружи). Ток от цепей поступает на дифференциальный усилитель, который регистрирует температурное соотношение внешней и внутренней цепи. Сигнализация срабатывает, если разница между температурами внутренней и наружной цепями начинает расти.

Установка дымовых и тепловых датчиков

Монтаж извещателей проводят инженеры, согласно составленным расчётам и планам. Схема подключения датчиков проводится по двум принципам.

Схема подключения:

• квадратная;
• треугольная.

Наиболее распространённым и упрощённым типом подключения является квадратная схема.
Необходимо также соблюдать расстояние между датчиками и стенами. Расчёты приведены в таблицах.

Плоскость для монтажа датчиков должна иметь покрытие, обеспечивающее защиту от повреждений.

Дымовой извещатель одно из самых распространенных устройств в системах пожарной сигнализации и пожаротушения. Прибор реагирует на продукты горения, их способность изменять оптическую среду, инфракрасное излучение объекта и другие признаки, по которым можно зафиксировать возгорание. Благодаря тому, что дым даже в малых количествах сильно меняет оптическую прозрачность атмосферы и сразу поднимается кверху, его достаточно просто фиксировать. Это позволяет определять очаг возгорания на ранней стадии, что объясняет распространение данных извещателей. Но для эффективного их использования необходимо знать, как работает , как он устроен, и учитывать это при выборе места монтажа.

Конструкция датчика дыма

Точечный дымовой извещатель состоит из двух частей. Первая выглядит, как плоский цилиндр с четырехконтактной площадкой (называется розетка), он крепится на потолок или стену. Вторая рабочая часть выглядит, как двухступенчатый усеченный конус. В его основании находится электронный блок, а в вершине дымовая камера. Части легко размыкаются потому, что приходится периодически датчик снимать. Это сделано для того, чтобы очищать его от пыли и проведения регламентных работ или быстрой замены. Подключение датчика дыма осуществляется простым поворотом на розетке. Для контроля наличия извещателя в розетке имеются два контакта, замыкающиеся после установки прибора. Иногда требуется отключить датчик дыма, как в случае производства пыльных работ в комнате. Для этого он просто выкручивается из розетки.

Оптический извещатель возгорания использует эффект рассеяния излучателя. Он устанавливается так, чтобы его свет не попадал на фотоприемник. При наличии дыма в датчике прозрачность воздуха меняется, и свет отражается на фотодиод, что вызывает срабатывание сенсора. Дымовая камера имеет сложную форму. Она обеспечивает свободное движение воздуха, минимизирует попадание пыли и защищает от электромагнитных помех. Кроме этого, за счет черных изогнутых пластин, расположенных по периметру камеры, препятствует попаданию внешних источников света и излучения от светодиода за счет многократного отражения на фотодиод. Практически все излучение, попадающее на пластины, поглощается ими.

Схема подключения дымовых датчиков пожарной сигнализации – традиционная, по четырехпроводному кабелю. Два провода идут на питание, по третьему подается сигнал тревоги в случае обнаружения дыма и по четвертому контролируется наличие извещателя в розетке.

Принцип работы датчика дыма

По принципу работы пожарные дымовые датчики делятся на два типа: оптические и ионизационные. Первые бывают:

• точечные;
• линейные;
• аспирационные.

Вторые устройства разделяются на две группы: радиоизотопные и электроиндукционные, применяются в особо ответственных помещениях.

Точечные дымовые датчики используют свойство серого дыма рассеивать инфракрасное излучение. Излучатель и приемник находятся в одном корпусе. Дым, попадая в прибор, вызывает изменение оптической среды, что приводит к отражению излучения светодиода на фотодиод. Если мощность излучения, попавшего на фотоприемник будет больше какого-то порогового значения, то прибор сработает.

Линейные дымовые датчики состоят из двух частей: излучателя и приемника. Они устанавливаются под потолком на стенах напротив друг друга в прямой видимости. Принцип работы датчика задымления заключается в следующем. Излучатель (светодиод) постоянно включен. Приемник (фотодиод) все время контролирует мощность принимаемого сигнала. При изменении излучения больше определенного предела сенсор срабатывает. Схема подключения пожарных дымовых датчиков данного типа отличается от обычных однокорпусных тем, что присутствует дополнительный кабель питания на излучатель.

Принцип действия аспирационного датчика дыма заключается в принудительном отборе воздуха из атмосферы охраняемого помещения и последующем контроле его состояния с помощью сверхчувствительных лазерных дымовых сенсоров. Используется в «чистых» производственных зонах, серверных, операционных и других местах, где особенно требуется раннее обнаружение возгорания. Имеет высокую стоимость.

Радиоизотопный датчик облучает атмосферу камеры, ионизируя ее. На электроды, введенные в область ионизации, подается напряжение, и возникает ионизационный ток. При попадании смога ионы воздуха начинают прилипать к крупным и менее подвижным частицам дыма. Это приводит к уменьшению ионизационного тока, что сигнализирует о наличии возгорания. Датчик эффективен при обнаружении черных дымов, поглощающих ИК излучение. Из-за радиоактивного излучения не применяется в жилых зданиях.

Электро-индукционный датчик имеет электрический насос, который засасывает воздух в газовую трубку, где под воздействием коронного разряда заряжается. Двигаясь дальше, и попадая в камеру с измерительным электродом, наводит на нем потенциал пропорциональный объему заряженных частиц. Электронный блок обрабатывает амплитуду, скорость его нарастания и выдает сигнал тревоги, в случае превышения пороговых значений. Используется на международной космической станции «Мир».

Можно ли датчик дыма сделать своими руками?

Проще всего сделать оптический линейный извещатель дыма. Схема состоит из двух светодиодов, фототранзистора, операционного усилителя, переменного сопротивления и пьезокерамического излучателя. Вся конструкция выполняется на одной плате. Свет от первого светодиода, открывает фототранзистор, и напряжение с эмиттера поступает на инвертирующий вход операционного усилителя. На другой вход усилителя через переменный резистор поступает потенциал, который регулирует чувствительность прибора. При нарушении баланса между входами усилителя из-за присутствия дыма на выходе появляется сигнал, включающий второй индикационный светодиод и пьезо-сирену. Устройство можно даже подключить как датчик дыма в пожарную сигнализацию.