Простенький автономный датчик дыма или устройство, которое реально может спасти жизнь.
Примерно лет 17-18 назад увидел я подобный датчик на кухне у одного из НР. Пока не было хозяина квартиры даже попробовали со строителями. Но тогда они стоили внушительных денег, не купил, потом как то забылось. И вот на днях похожий (если не такой же) датчик мне бесплатно прислал для обзора магазин chinabuye. Описание, фото и применение читайте под катом.Со времени моего первого знакомства с таким датчиком прошло много времени, я после этого неоднократно монтировал наши СПД 3.2 и их аналоги. Но все они рассчитаны на внешнее питание, а хотелось автономный.
В общем по порядку. Пришел датчик в обычном конверте. Модель датчика SS-168
Внутри был датчик в упаковке и батарейка, но о батарейке позже.
В коробочке с датчиком была инструкция на понятном китайском языке и крепеж в пакетике.
Выше я написал, что в конверте была и батарейка. Не смотрите что на упаковке датчика написано что батарейка в комплекте. Батарейки в комплекте нет, на сайте есть об этом упоминание, потому батарейку я заказал отдельно (благо можно было заказать бесплатно, так как цена на батарейку великовата и проще купить в оффлайне). Но пару слов я все таки о ней скажу.
Напряжение ХХ было около 10 Вольт, конечная дата хранения 2016 год, относительно свежая.
Но батарейка не особо неинтересна, потому перейдем дальше к датчику.
Инструкция мне не дала почти никакой полезной информации, да и не думаю что там есть что то полезное. А судя по указаниям частот передачи, мне вообще показалось что инструкция не с этого датчика, или от датчика другой модификации.
Не поленился и нашел в инете инструкцию на куда более понятном английском.
www.firequip.com.au/files/Technical%20Data%20Sheets/Passive%20FirePro/SS-168%20Smoke%20Alarm.pdf
Оказалось, что громкость звука 85 дБ, время работы от одной батарейки около года.
Естественно захотелось его открыть (ну как же без этого?) 🙂
Кстати верхнюю крышку поставить неправильно нельзя, она ставится только в определенном положении. Нет, ну можно приложить силу и поставить ее как хочется, но это уже другой разговор, некоторые умудряются в компе разъемы питания ставить наоборот.
Но сверху до внутренностей особо не долезешь, пришлось разбирать снизу.
Снизу находится так же место для батарейки (крышки в комплекте нет, но так как датчик обычно ставится на потолок, то она врядли и нужна, а так же рамка крепления.
Внутри установлена плата с дымовой камерой (не путать с видеокамерами 🙂 ) и пьезоизлучателем.
Плата поближе. Видно микросхему, название которой стерто (не думаю, что это контроллер или какая то дорогая микросхема, иначе не стирали бы), камеру с фото и светодиодом, пьезоизлучатель и подстроечный резистор.
Пьезоизлучатель очень громкий, его отлично слышно по всей квартире даже с закрытыми дверьми. Разбудить даже крепко спящего человека он вполне в состоянии.
Обратная сторона платы.
На обратной стороне платы компонентов побольше, плата спаяна относительно аккуратно, даже довольно хорошо отмыта, элементы подписаны. На плате установлен диод по входу питания, для защиты от переполюсовки батареи. Так же видны контакты под установку ВЧ модуля (я так предполагаю) передатчика, присутствуют и площадки под установку реле. По всей видимости плата универсальная, делается под все варианты датчиков.
Сравнение с СПД 3.2, по диаметру они примерно похожи, но по высоте СПД немного выше. Так же у СПД присутствует металлическая сетка, закрывающая внутренности, сетка является одновременно и экраном от электромагнитных помех, она соединена через металлический усик с платой. У обозреваемого датчика присутствует кнопка проверки, около которой написано, что проверять необходимо раз в неделю (на самом деле думаю, что достаточно проверять хотя бы раз в месяц), при ее нажатии засвечивается светодиод и включается звуковой сигнал примерно на 2 секунды.
На этом фото видно, что камера у СПД заметно больше по размерам, а плата так же заметно меньше.
Камера у СПД гораздо сложнее по конструкции, так же у датчика СПД заметно сложнее и электронная часть, но и класс датчиков сильно отличается. СПД имеет сертификат соответствия нормам и его можно задействовать в системах пожарной сигнализации, китайский датчик предназначен для обычного пользования, и у него может быть больше шансов на несработку или наоборот, на ложные срабатывания, никто это не регламентирует.
Пару слов о принципе определения наличия дыма в воздухе.
Существует несколько принципов, Линейные, на просвет (2 датчика, приемник и передатчик), более компактные с дымовой камерой, так сказать 2 в одном, радиоизотопные, датчики с принудительной прокачкой воздуха. Кроме того для датчика может быть критичен и цвет дыма.
Здесь применена дымовая камера, датчик является точечным, т.е. он детектирует наличие дыма только возле него. Сложная конструкция камеры обусловлена тем, что решать надо две абсолютно противоположные задачи. Корпус камеры должен максимально легко обеспечивать циркуляцию воздуха и при этом максимально сильно гасить возможную засветку. Чем сложнее конструкция дымовой камеры, тем больше она ослабляет паразитную внешнюю засветку, и тем меньше ложных срабатываний. Кроме того форма выступов должна минимально ослаблять прохождение воздуха. Естественно что на сертифицированном датчике этому уделено большее внимание чем на простом домашнем.
В камере размещен светодиод и фото датчик, светодиод работает в импульсном режиме, что бы экономнее расходовать энергию, друг друга они не видят, так как не находятся на одной оптической оси. Когда в камеру попадает дым, то излучение светодиода отражаясь от частичек дыма, попадает на фото датчик, дальше сигнал идет на схему управления (например срабатывание после нескольких импульсов, или синхронизация со светодиодом), после формирования сигнала срабатывания уже дело за исполнительным устройством, либо это пьезоизлучатель, либо реле, которое размыкает линию охранной централи, либо радио модуль.
Ссылка для тех, кто хочет знать больше — ru.wikipedia.org/wiki/Пожарный_извещатель
Я писал то, как знаю я, потому могут быть небольшие расхождения.
Статический ток потребления датчика около 5мкА, раз в 5 секунд ток подпрыгивает примерно до 20-30мкА, а раз в 40 секунд вспыхивает сигнальный светодиод и ток подпрыгивает до 100-150мкА.
Динамический ток наверняка больше, цифровой тестер точно такое не показывает, кроме того критично и время, в течении которого течет ток, я особенно на этом не зацикливался, скажу лишь что внутреннего конденсатора на 100мкФ хватает на 5 вспышек светодиода, т.е. около 3 минут работы. Как я выше писал, производитель декларирует время работы около года от одной батарейки. светодиод у СПД моргает с частотой 1 Гц, но с заметно меньшей яркостью.
Тестирование.
Так как я курю, то мне не пришлось дома устраивать пожар.
Я постарался поставить оба датчика в одинаковое положение при тестировании.
Дальше пускал дым в сторону датчика, и выдыхая в сторону датчиков и просто поднося сигарету на одинаковое расстояние (как вы понимаете, специальных приборов у меня нет).
Субъективно, СПД срабатывает чуть раньше, разница была несущественна, например 3 и 4 секунды. С той лишь разницей, что СПД после срабатывания ставится на блокировку, которая снимается только снятием питания (необходимо для нахождения сработавшего датчика), обозреваемый же отключал звуковой сигнал и переходил в дежурный режим примерно через 30-50 секунд после прекращения воздействия дыма. Во время срабатывания светодиод начинал моргать с частотой примерно 2 Гц.
Масса датчка вместе с батарейкой составляет 115 грамм.
Применил я его пока на балконе, года 4 назад я его обшил вагонкой покрытой лаком, но так как этаж почти средний, то рядом есть соседи, то есть опасность, что может на балкон попасть что нибудь. я пробовал поджечь, не так просто, но все равно побаиваюсь. Да и хотелось поставить датчик в экстремальные условия работы, яркое солнце, влажность, перепады температур. За неделю проблем не было, хотя была и влажность и яркое солнце и жара. Осталось зимой проверить холодом.
Так датчик выглядит в интерьере, веревки немного мешают фотографировать.
Еще одно фото поближе.
Пока замечаний нет, планирую прикупить еще пару таких, один на кухню, второй в шкаф на лоджии, где стоит мини сервер (все таки он работает круглосуточно без присмотра).
Да, есть датчики с оповещением по каналу GSM, возможно и такой куплю попробовать, любопытно, но уже в другой раз.
Датчик конечно совсем простой, но он вполне может спасти чью то жизнь. У меня уже была ситуация, когда соседка снизу поставила варить картошку, а сама прилегла отдохнуть, я заметил в окне дым, вызвал пожарных. Когда они приехали и залезли в квартиру (2 этаж, потому это было не очень сложно), то увидели дымящую кастрюлю и крепко спящую девушку, еле разбудили и привели в чувство. А ведь могла и не проснуться. Такой датчик успеет подать сигнал, пока еще не наступил дурман от дыма и вполне разбудить или уведомить человека, находящегося в квартире.
Дома плита с газконтролем, но это не отменяет ситуации описанной выше.
Резюме.
Плюсы
Датчик вполне работоспособен, и может когда нибудь спасти Вам жизнь.
Питание автономное, значит не надо проводить провода, установка очень простая.
Цена более чем гуманная, тот же СПД 3.2 стоит соизмеримо с обозреваемым, но к нему, для аналогичного применения, надо еще делать схему с излучателем и питание. Да и на Али данные датчики стоят дороже (если не покупать 100 штук).
Минусы.
Батарейку надо покупать отдельно.
Из-за простой конструкции дымовой камеры, я бы не советовал ставить датчик так, что бы на него мог попадать очень яркий свет (например от солнца).
Датчик чувствителен к ВЧ помехам, если положить его на кабель от импульсного БП (не любого, но на некоторые реагирует), то светодиод начинает моргать гораздо чаще (примерно раз в секунду), но звук он при этом не включает, видимо меняется частота опроса. Потому лучше держать его подальше от силовых кабелей. Наш СПД этого не боится абсолютно.
Это конечно не тактический дырокол со встроенным ножом, фонариком и компасом, который поможет выбраться к людям офисному работнику, совершенно случайно попавшему в пустыню, а всего лишь устройство, которое вполне реально может когда нибудь действительно выручить. И абсолютно неважно где и за сколько Вы его найдете.
Если что то забыл, пишите, датчик у меня, потому могу дополнительно протестировать, сфотографировать или описать.
Датчик для тестирования и обзора предоставлен бесплатно магазином chinabuye.
Датчик сигаретного дыма. Принцип действия. Особенности детектора сигаретного дыма.
Главная → Статьи → Пожарная сигнализация
Датчик сигаретного дыма предназначен для выявления соответствующих газообразных веществ внутри того либо иного помещения. Вышеупомянутый прибор осуществляет анализ воздушных масс и контролирует уровень продуктов горения табака. При этом рабочие параметры устройства могут корректироваться в зависимости от внешних факторов (тип пространства, требования пользователя, прочее).
Принцип действия датчика сигаретного дыма
Рассматриваемый детектор реагирует на присутствие в воздухе таких веществ как водород и газы (углекислый, угарный). Основой данного прибора является специальный газовый сенсор, отличающийся оптимальными техническими и рабочими характеристиками. Этот сенсор функционирует по принципу изменения параметров поверхностной проводимости полупроводника, выполненного из оксида олова. Соответствующие преобразования полупроводниковой плёнки являются следствием адсорбции контролируемых газообразных веществ.
Высокие показатели эффективности описываемого прибора определяются наличием легирующих элементов в структуре полупроводника. Увеличение скорости реакции аппарата на загрязнённую среду обеспечивается нагревом чувствительного компонента до четырёхсот градусов. Срок эксплуатации сенсора составляет 3-5 лет. Это обусловлено испарением чувствительного слова в процессе работы аппарата.
Надо заметить, что сам газовый сенсор не измеряет степень концентрации отдельного продукта горения табака в воздухе. Основной задачей вышеупомянутого прибора является анализ присутствия смеси газообразных веществ, которые выделяются при сгорании сигареты. В случае превышения заданных числовых значений загрязнения аппарат подаёт соответствующий сигнал.
Особенности датчика сигаретного дыма
Детектор табачного дыма функционирует от электрической сети. После начала подачи тока прибор выходит на рабочий режим в течение 30-40 минут. При этом длина кабеля силовых и выходных цепе не должна превышать 100 метров. Кроме того, данный электронный индикатор может работать от аккумулятора. Это обстоятельство обеспечивает удобство и экономичность использования устройства.
Среда, в которой эксплуатируется рассматриваемое устройство, может иметь следующие допустимые параметры:
- температурный режим – от нуля до +40-ка градусов;
- влажность воздуха – 25-90 процентов.
При соблюдении существующих правил эксплуатации датчик сигаретного дыма способен прослужить десять лет. В случае выхода из строя либо окончания срока службы газового сенсора полная замена детектора не требуется. Необходимо просто сменить сенсор и повторно настроить требуемые параметры аппарата.
Сфера применения прибора
Благодаря эффективности и практичности, детектор табачного дыма может использоваться для анализа степени загрязнения воздуха дымом в различных помещениях. Его можно устанавливать в офисах, в жилых домах, в кафе и ресторанах. Поскольку порог концентрации газов выставляется индивидуально, описываемый прибор может эксплуатироваться в гостиницах, больницах, санаториях, домах отдыха, школах, прочих подобных заведениях. Также данное устройство пригодно для применения в салоне автомобиля. Стоит отметить, что датчик сигаретного дыма характеризуется оптимальными показателями практичности и надёжности. Этот прибор является эффективным инструментом, позволяющим предупреждать факты курения в общественных местах.
Статью прислал: Kazachok
Почему дымовые датчики срабатывают без причины и как это исправить
Устали от дымовых датчиков, которые срабатывают без причины?
Ложная тревога не просто раздражает. Как в сказке про мальчика, который кричал: «Волк!», в случае реальной чрезвычайной ситуации ложная тревога делает нас очень уязвимыми.
Итак, давайте взглянем на три наиболее распространенные причины, по которым детектор дыма срабатывает без всякой видимой причины, и как решить эту проблему.
1) Пыль на сенсоре
Старые модели детекторов дыма для обнаружения дыма использовали метод ионизации. К сожалению, часто эти модели за дым также ошибочно принимают и пыль.
Вы можете определить, какой у вас детектор дыма, посмотрев на номер модели. Если в номере модели есть буква «I» или есть какие-либо упоминания о радиоактивных материалах, то это ионизационный датчик.
Как исправить: если у вас ионизационный детектор, вам лучше заменить его. Это старая, ненадежная технология.
2) Неправильное местоположение
Если датчик неправильно установлен, ложные тревоги — это обычное дело. Детекторы дыма должны быть установлены:
- на расстоянии по крайней мере 6 метров от тепловыделяющих приборов, таких как плита, духовка, печь или камин;
- на расстоянии минимум 1 метра от кондиционера и нагревательных приборов;
- на расстоянии по крайней мере 3 метров от комнат с высокой влажностью, например, ванных комнат, прачечных и т.д.
Как исправить: если это возможно, установит детекторы дыма в правильном месте. Вы также должны убедиться, что у вас хорошая вентиляция, которая также играет важную роль в предотвращении ложных тревог.
3) Неисправность
Ваш детектор дыма может быть просто старым и неисправным. Большинство домовладельцев не знает об этом, однако, отметим, что детекторы дыма необходимо менять каждые 10 лет.
Как исправить: купить новые детекторы дыма. Мы рекомендуем фотоэлектрические детекторы дыма, они более надежны, чем модели, которые используют метод ионизации.
Лучший вид дымовых пожарных датчиков
Мы рекомендуем установить фотоэлектрические дымо-тепловые датчики.
Фотоэлектрический дымовой компонент датчика обнаруживает тление, а тепловой компонент реагирует на воспламенения, однако, без ложных срабатываний, вызываемых наличием пыли.
Источник www.ackermansecurity.com. Перевод статьи выполнила администратор сайта Елена Пономаренко
Тепловые и дымовые пожарные извещатели
Пожарный извещатель — это устройство противопожарной защиты для охраны и безопасности помещений, являющийся основой комплекса технического оборудования систем пожарной сигнализации. Главная задача пожарных извещателей — автоматическое улавливание любых появляющихся признаков возможного воспламенения с последующей передачей сигнала тревоги. Рассмотрим виды пожарных извещателей.
Типы пожарных извещателей
Методы, с помощью которых пожарные извещатели реагируют на сопутствующие пожару факторы, могут быть разными. Соответственно, и типы пожарных извещателей, и их конструкция отличаются друг от друга.
Самое широкое распространение получили тепловые и дымовые пожарные извещатели.
Точечные тепловые пожарные извещатели
Точечные извещатели регистрируют такие чрезвычайные ситуации, которым сопутствует значительное выделение тепла. Их действие базируется на двух основных принципах — одноразового и многоразового использования.
Формирование выдачи сигнала в одноразовых тепловых извещателях происходит в результате размыкания электрической цепи, вследствие высокой чувствительности термистора, способного при тепловом воздействии менять сопротивление. Такие тепловые извещатели не нуждаются в потреблении тока и поэтому называются пассивными.
В основе многоразовых тепловых извещателей лежит биметаллический или магнитный элемент высокого уровня термочувствительности. Дело в том, что биметаллические материалы способны изменять свою форму, при значительном повышении температуры окружающей среды. Благодаря этому происходит механическое воздействие на контакт.
В то же время, магнитные материалы реагируют на тепло изменением свойств, вследствие чего, меняется и способ управления контактом (герконом).
Для наибольшей эффективности тепловых пожарных извещателей необходимо, чтобы температура охраняемого помещения была на 30 градусов ниже температуры их срабатывания. С одной стороны, такая разница в температурах позволяет уменьшить количество ложных срабатываний. С другой стороны, понижается возможность зафиксировать возгорание на ранних стадиях. Таким образом, оптимальной температурой для срабатывания теплового пожарного извещателя считается +60-70 °C.
Существуют также и более сложные тепловые пожарные извещатели. Их действие базируется на полупроводниковом термочувствительном элементе, за состоянием которого следит электронная схема, передающая, в случае необходимости, сигнал на приемо-контрольный прибор.
Извещатели такого типа отличаются более высокой стоимостью. Однако обладают более широкими возможностями настройки, позволяющими установку отдельной температуры в каждом контролируемом помещении.
Тепловые пожарные извещатели рекомендуются для применения в помещениях, где находятся материалы, горение которых не сопровождается дымом, поэтому факт пожара можно установить только по уровню температуры воздуха.
Устройство линейных тепловых пожарных извещателей
В основе тепловых линейных пожарных извещателей находится кабель малого сечения, поэтому их часто называют термокабельными. Применение термокабеля целесообразно в больших загрязненных или взрывоопасных помещениях, к примеру, в нефтегазовом комплексе или в производственных помещениях металлургической и химической промышленности.
Существуют следующие типы пожарных извещателей линейного использования:
- Полупроводниковые извещатели определяют уровень температуры при помощи специального вещества с температурным коэффициентом, взаимодействующего с электронным блоком управления.
- Механические извещатели представляют собой герметичную металлическую трубку с газом, взаимодействующую с датчиком давления и блоком управления.
- Электромеханические извещатели состоят из двух механически напряженных проводов, покрытых термочувствительным материалом.
- Оптоволоконные извещатели отличаются высокой эффективностью установления различных видов пожара. Способны работать при температуре до +750 °C.
Устройство точечных дымовых пожарных извещателей
В основе принципа работы пожарных извещателей лежит обнаружение частиц твердого типа, образующихся в процессе сгорания бытовых материалов. Фактически, дымовые извещатели измеряют плотность окружающей среды.
Особым многообразием форм отличаются дымовые пожарные извещатели точечного типа. В зависимости от технических особенностей, каждое из устройств характеризуется собственным радиусом реагирования на дым.
В основе дымового извещателя находится закрытая от света оптическая камера и электронная схема, контролирующая ее состояние. Результаты анализа передаются на приемно-контрольный прибор.
Базовую основу оптической камеры составляют изолированные друг от друга свето и фотодиоды. В момент попадания в контролируемую зону твердых частиц, происходит отражение инфракрасного излучения и таким образом создается сигнал. Современные дымовые пожарные извещатели оборудованы микропроцессорной схемой, способной анализировать данные сигнала, поэтому возможность ложных срабатываний сводится до минимума.
Кроме того, точечные дымовые извещатели отличаются невысокой стоимостью и простотой установки. Однако этот тип извещателей не рекомендуется использовать в помещениях с материалом, не выделяющим дыма при возгорании.
Разновидности точечных дымовых извещателей
Существуют следующие типы пожарных извещателей точечного использования:
- Автономные извещатели оборудованы батарейкой и звуковым оповещателем. Способны к самостоятельной работе, но неудобны в контролировании.
- Радиоканальные извещатели оборудованы встроенным элементом питания и используют для передачи сигнала радиоканал. Отличаются простой установкой, но стоят недешево.
Независимо от типа, точечные дымовые извещатели подразделяются на двухпроводные и четырехпроводные, различие между которыми определяется способом питания и подключения.
Устройство линейных дымовых пожарных извещателей
Отличительная черта линейных дымовых извещателей — способность реагировать на дым в радиусе линейной зоны действия, которая соответствует техническим характеристикам устройства и обычно находится в пределах 100 м.
В основе линейных дымовых извещателей находится источник и приемник инфракрасных лучей, взаимодействующие между собой. В случае возникновения пожарных факторов в зоне луча, сигнал приемника пропадает.
Линейные дымовые пожарные извещатели рекомендуются для применения в помещениях большой протяженности с высокими перекрытиями, к примеру, в спортзалах, выставочных павильонах и складах.
При установке такого извещателя важно, чтобы на протяжении контролируемого оптического пути не было никаких преград. Тем не менее, этот тип пожарного извещателя не пригоден для определения фактора возгорания веществ, если нет дымового сопровождения.
Устройство ионизационных дымовых пожарных извещателей
Под ионизационными дымовыми извещателями подразумеваются устройства, способные реагировать на дымовые частицы изменением ионизацинного тока. К ним относятся радиоизотопные извещатели и электроиндукционные.
Основа ионизационных извещателей — две металлические пластины под напряжением, между которыми находится источник ионизационного излучения. Таким образом воздух ионизуется и реагирует на появление частиц дыма понижением ионного тока.
Рекомендуются для применения в помещениях, не связанных с частым пребыванием людей, так как считаются радиационно опасными.
Устройство аспирационных дымовых пожарных извещателей
Аспирационные дымовые извещатели относятся к устройствам сложного типа и предназначены для охраны больших помещений с материальными ценностями. В основе аспирационного извещателя находится точечный лазерный извещатель, заключенный в герметичный корпус, через который с помощью системы трубок, происходит прогон образцов воздуха из разных частей помещения.
Корпус аспирационного извещателя способен вмещать несколько систем воздухозаборных трубок, оснащенных различными фильтрами.
Этот тип дымовых извещателей популярен на Западе и отечественному потребителю практически неизвестен.
Чувствительность дымового извещателя и его контроль — НТЦ «ОРБИТА»
Около 90% пожаров по статистике начинаются с тления материалов, поэтому дымовые пожарные извещатели на большинстве объектов являются эффективным средством защиты от пожара. Современные дымовые пожарные извещатели обнаруживают пожароопасную ситуацию на раннем этапе, при задымлении верхней части помещения, и обеспечивают реальную защиту жизни людей и материальных ценностей. Для обеспечения требуемой скорости обнаружения очага дымовой извещатель должен иметь высокую чувствительность. На этапе эксплуатации крайне важно контролировать чувствительность извещателей и ее соответствие заданному диапазону. В статье рассматриваются способы стабилизации и контроля чувствительности точечных дымовых пожарных извещателей.
Конечно, о чувствительности и о ее контроле имеет смысл вести речь, если конструкция, схемотехника, элементная база и технология изготовления дымового извещателей обеспечивают стабильность характеристик, т.е. имеется незначительный разброс по чувствительности от экземпляра к экземпляру – при изменении направления и скорости воздушного потока, при изменении напряжения питания, температуры окружающей среды и влажности. По НПБ 65-97 «Извещатели пожарные оптико-электронные. Общие технические требования. Методы испытаний», по п. 4.1.4., чувствительность оптических извещателей выбирают в пределах 0,05-0,2 дБ/м. Причем от экземпляра к экземпляру чувствительность не должна отличаться в 1,3 раза (п. 5.3.4.3.). По п. 4.1.5. в технической документации на оптический извещатель с дискретным выходным сигналом должно устанавливаться конкретное значение чувствительности, по п. 4.1.6. в технической документации на конкретный оптический извещатель с аналоговым выходным сигналом должен устанавливаться диапазон значений чувствительности. Однако обычно в паспортах на дымовые извещатели российского производства «конкретное значение чувствительности» указывается как 0,05-0,2 дБ/м, т.е. может отличаться в 4 раза! Для измерения чувствительности ДИПов на объекте требуется дорогостоящее импортное оборудование, которое практически недоступно в России. Пользуясь этим, некоторые производители загрубляют чувствительность в 1,5-2 раза для исключения «ложняков», «компенсируя» тем самым отрицательный эффект от удешевления конструкции, примитивных алгоритмов и отсутствия экранировки. Кроме того, по НПБ 65-97, допускается изменение чувствительности извещателей – при изменении ориентации к направлению воздушного потока в 1,6 раза, при изменении скорости воздушного потока в 0,625-1,6 раза, при изменении напряжения питания в 1,6 раза, при изменении температуры окружающей среды до +55° С в 1,6 раза, после воздействия пониженной температуры и влаги в 1,6 раза. Хотя при испытаниях чувствительность извещателей должна оставаться в пределах 0,05-0,2 дБ/м, одновременное воздействие нескольких факторов, что обычно и происходит на практике, может вызвать изменение чувствительности в широких пределах.
Несмотря на требования НПБ 65-97 «4.1.13. Оптические извещатели должны соответствовать ГОСТ Р 50898» и «5.3.6. Проверку чувствительности оптических извещателей к дымам различной природы (огневые испытания) /п. 4.1.13/ проводить в соответствии с методиками испытаний по ГОСТ 50898», испытания российских извещателей при сертификации на реальные дымы в тестовом помещении не проводятся. Соответственно, при разработке пожарных извещателей не проводится оптимизация чувствительности по различным тестовым дымам в реальных условиях, а стимулируется выпуск экзотических устройств, конструкция которых рассчитана на обнаружение только аэрозоли и только в дымовом канале с ограниченным сечением и с принудительной вентиляцией. Кроме того, результаты испытаний извещателей по тестовым очагам в помещении позволили сформировать общие требования к конструкции и установке. Например, по британскому стандарту BS5839 ч.1:2002 раздел 22 расстояние от чувствительного элемента теплового и дымового датчика до перекрытия должно быть не менее 25 мм и запрещена установка извещателей заподлицо, поскольку непосредственно у перекрытия остается прослойка чистого воздуха. Максимальное расстояние от перекрытия до чувствительного элемента теплового датчика должно быть не более 150 мм, а дымового – 600 мм.
Если чувствительность извещателя лежит в пределах 0,05-0,2 дБ/м, то извещатель активизируется при незначительном задымлении среды, при ослаблении оптического сигнала на дистанции в 1 м на 1,14-4,5%, соответственно, на дистанции 10 м – на 11-37%. По западным экспериментальным оценкам, при удельной оптической плотности дыма 0,2 дБ/м видимость составляет примерно 50 м. Учитывая, что на первом этапе развития очага задымление присутствует только в верхней части помещения, сигнал от дымового извещателя со стандартной чувствительностью порядка 0,1-0,12 дБ/м должен давать большие возможности по пресечению развития пожара, защите людей и имущества. Западные производители обычно указывают конкретное значение чувствительности и допуск на этикетке извещателя и много внимания уделяют обеспечению ее стабильности и возможности контроля при эксплуатации.
Принцип работы точечного дымового оптико-электронного извещателя
В дымовых оптико-электронных пожарных извещателях используется эффект рассеяния излучения светодиода на частицах дыма. Подобный эффект возникает при прохождении луча прожектора через облако: в чистой среде луч не видим, а в облаке происходит его рассеяние на частицах влаги, часть излучения отражается в сторону наблюдателя, и становится четко видна структура луча. Светодиод и фотодиод располагаются под определенным углом, а перегородка исключает прямое попадание сигналов светодиода на фотодиод (рис. 1а). При появлении частиц дыма часть излучения отражается от них и попадает на фотодиод (рис. 1б).
Для того чтобы данная модель реализовалась в виде дымового извещателя со стабильной чувствительностью в условиях внешних воздействий, необходима тщательно проработанная конструкция и схемотехника. Например, защиту от внешнего света обеспечивает дымовая камера, в которой размещаются светодиод и фотодиод. Принцип действия оптико-электронного ПИ определяет сильное влияние на его чувствительность и помехоустойчивость формы дымовой камеры, ее цвета, структуры поверхности и диаграмм направленности светодиода и фотодиода и их взаимного расположения в пространстве. При отсутствии дыма минимальный уровень сигнала от светодиода должен поступать на фотодиод. Для этого камера должна иметь черный цвет и матовую поверхность. Конструкция дымовой камеры должна одновременно обеспечивать свободный проход воздуха и значительное ослабление излучения от внешних источников света. Требования противоречивые, и их достаточно полное выполнение возможно при значительных затратах на исследовательские работы, на математическое и натурное моделирование.
Форма дымозахода и вентилируемость дымового извещателя
Для обеспечения стабильной чувствительности в реальных условиях, в отличие от дымового канала с ограниченным сечением и принудительной вентиляцией, большое значение имеют площадь дымозахода и его форма. У большинства европейских пожарных извещателей можно найти общие черты: плоскость дымозахода расположена перпендикулярно горизонтальному воздушному потоку, отдельные элементы конструкции корпуса образуют воронку, направляющую воздушный поток внутрь извещателя, и выступающая часть нижней крышки исключает обтекание корпуса снизу, стойки крепления нижней крышки исключают обтекание корпуса в горизонтальной плоскости (рис. 2).
Рис. 2. Формирование горизонтального дымозахода
Кроме того, обеспечивается максимальное соотношение площади дымозахода и внутреннего объема дымовой камеры. Для быстрого заполнения дымом конструкция корпуса извещателя и форма дымовой камеры должны обеспечивать минимальное аэродинамическое сопротивление при горизонтальных потоках вдоль потолка (основное направление движение дыма в помещении на первом этапе развития очага). Корпус извещателя имеет максимально открытый дымозаход и обеспечивает беспрепятственное проникновение дыма внутрь дымовой камеры. Защитная антистатическая синтетическая или металлическая сетка не является препятствием для воздушного потока, но надежно защищает камеру от мелких насекомых.
Для адекватной оценки состояния контролируемой зоны необходимо иметь информацию о ее состоянии в реальном масштабе временим. Например, если тепловой извещатель имеет сенсор значительной массы, на нагрев которого требуется значительное время, то результат измерения будет «точным» только при постоянной температуре. При повышении температуры измеренное значение будет всегда меньше действительного, причем ошибка увеличивается с повышением скорости изменения температуры. Точно так же в дымовом извещателе хорошая вентилируемость дымовой камеры определяет малую инерционность работы. А низкая вентилируемость увеличивает время срабатывания извещателя, что эквивалентно снижению реальной чувствительности при нарастании оптической плотности дыма. Эта задача аналогична проветриванию помещения: открыты форточки – вентилируемость очень слабая, атмосфера внутри и снаружи может значительно отличаться длительное время, открыты окна – вентиляция улучшается, но инерция остается значительной. Идеальная конструкция – это круглое помещение, в нашем случае круглая дымовая камера с полностью открытой боковой стенкой: инерция полностью отсутствует, концентрация дыма внутри и снаружи совершенно одинакова при горизонтальном потоке. В этом случае обеспечивается минимальное время реакции на пороговую концентрацию дыма и отсутствие зависимости чувствительности извещателя от скорости воздушного потока. Чрезвычайно важно сохранить высокую чувствительность извещателя при малых скоростях движения воздуха, что характерно для начального этапа развития ПОЖАРА.
Конструкция дымовой камеры
Конструкция камеры должна одновременно удовлетворять ряду противоречивых требований, например, обеспечить свободный доступ для горизонтальных воздушных потоков и исключить влияние внешнего света, электромагнитных помех и пыли. Все крупные производители пожарных извещателей уделяют огромное внимание разработке оптической камеры, поскольку именно она определяет основные характеристики ИП. Для решения этой сложнейшей технической задачи используются методы математического моделирования и экспериментальные исследования. Причем оптимизируются одновременно конструкция дымовой камеры, диаграммы направленности светодиода и фотодиода, а также их расположение. Поэтому «заимствование» конструкций оптических камер ведущих производителей, при использовании стандартных свето- и фотодиодов, с широкими диаграммами и с неотъюстированными оптическими осями, не дает удовлетворительных результатов. Вдобавок низкий уровень конструкторской проработки иногда приводит к «появлению» в дымовой камере электролитических конденсаторов, которых не удалось разместить в другом месте, а использование некачественного пластика вызывает деформацию первоначальной формы камеры.
Отношение уровня сигнала фотодиода, при котором активизируется извещатель, к величине фонового сигнала определяет его помехозащищенность. Для повышения чувствительности и помехоустойчивости при отсутствии дыма минимальный уровень сигнала должен поступать на фотодиод. Для этого камера изготавливается из пластика черного цвета и с матовой поверхностью. Кроме того, неизбежное накопление пыли, как правило, серого цвета, на стенках дымовой камеры, приводит к повышению сигнала фотодиода, что со временем вызывает ложные срабатывания. Излучение светодиода отражается от запыленных стенок оптической камеры так же, как от частиц дыма (рис. 3).
Рис. 3. Отражение сигнала от стенок дымовой камеры
Этот эффект определяет необходимость периодического проведения технического обслуживания дымовых оптико-электронных извещателей, которое заключается в разборке извещателя и чистке его дымовой камеры.
От конструкции дымовой камеры зависит, как быстро будет происходить увеличение сигнала фотодиода. При использовании неэффективной конструкции дымовой камеры ложные срабатывания могут возникать достаточно быстро. Причем нередко это не является признаком высокой чувствительности извещателя, а скорее говорит о нестабильности чувствительности и слабой защите от внешних воздействий. Максимально быстро этот процесс происходит, когда внутренняя сторона дымовой камеры имеет практически сплошную поверхность. В этом случае даже незначительное запыление которой приводит к увеличению отраженного сигнала, увеличению чувствительности и появлению ложных срабатываний. При дальнейшей эксплуатации такого извещателя сигнал может превысить уровень порога и режим ПОЖАР не будет сбрасываться даже при отключении питания. Для замедления этого процесса необходимо уменьшить площадь поверхности дымовой камеры, от которой происходит отражение сигнала. Например, по периметру дымовой камеры располагаются вертикальные пластинки с заостренными краями, обращенными внутрь дымовой камеры. Здесь основная часть излучения светодиода проходит между пластинками и лишь незначительная часть от узкой кромки отражается во внутрь дымовой камеры. Для уменьшения отражения от дна и крышки дымовой камеры их поверхность делают рифленой под определенным углом и используют свето- и фотодиоды с узкими диаграммами. В этом случае чувствительность сохраняется в допустимых пределах в течение нескольких лет.
Рис. 4. Примеры конструкции дымовой камеры
На рисунке 4а приведен пример тщательно проработанной конструкции дымовой камеры. Форма пластинок, расположенных по периметру дымовой камеры, выбрана исходя из требований максимального ослабления фонового освещения как от светодиода оптопары, так и от наружных источников света. Даже прямые лучи света попадают на фотодиод после минимум 4-кратного переотражения и ослабления на черной поверхности камеры. Одновременно использованная форма пластинок с плавными изгибами не вызывает резких изменений направления воздушного потока и обеспечивает хорошую вентилируемость дымовой камеры. Расположение свето- и фотодиода нарушает регулярность структуры дымозахода, в местах их установки возникает повышение аэродинамического сопротивления. Для выравнивания чувствительности по различным направлениям воздушных потоков используются дополнительные пластинки различной формы. Для удобства технического обслуживания эта дымовая камера выполнена из двух частей – из основания и крышки, пластинки которых совмещены на фото. Ясно видно, с какой тщательностью проведена экранировка фотодиода для защиты от электромагнитных помех.
На рисунке 4б приведен другой пример дымовой камеры: абсолютно круглая в горизонтальной плоскости с пластинками сложной формы, расположенными по ее периметру, обеспечивающими одновременно хорошую продуваемость со всех направлений и защиту от внешнего света. Здесь также обеспечивается 4-кратное переотражение внешнего излучения и практически полное его затухание. Незначительное аэродинамическое сопротивление определяет отсутствие снижения чувствительности при малых скоростях воздушного потока. Оптопара, расположенная на «втором этаже», чуть выше дымозахода, защищена от пыли, которая в основном скапливается на дне крышки дымовой камеры. Асимметричное расположение оптопары компенсируется дополнительными конструктивными элементами в центральной части крышки дымовой камеры, в которой также размещена и защитная сетка.
Минимальный разброс чувствительности извещателей от образца к образцу обеспечивается при использовании инфракрасных светодиодов и фотодиодов со стабильными характеристиками и с отъюстированными оптическими осями. Использование узких диаграмм направленности светодиода и фотодиода порядка ± 10° позволяет не только снизить освещение боковых стенок камеры, но создать высокий уровень освещения в центральной части дымовой камеры и уменьшить ток потребления извещателя в дежурном режиме. Таким образом, обеспечивается низкий уровень фонового сигнала, принимаемого фотодиодом, за счет переотражения от стенок камеры даже при их запылении.
Контроль чувствительности
Когда обеспечена стабильность чувствительности извещателей и используется высококачественная элементная база, обеспечивающая повторяемость характеристик, возможно обеспечить контроль отклонения чувствительности от номинального значения. В зарубежных извещателях прошлого века контролировался уровень фонового сигнала фотодиода в дежурном режиме. Через специальный разъем к извещателю подключался универсальный адаптер MOD400R (рис. 5), который импульсный сигнал преобразовывал в постоянное напряжение для измерения стандартным вольтметром. На этикетке извещателя указывались допустимые пределы изменения напряжения.
Рис. 5. Универсальный адаптер MOD400R
Например, для дымового извещателя 2151Е диапазон MOD400R составлял 0,80 – 1,37 В, при исходном значении около 1,1 В.
В извещателях 2112/24 были установлены два дополнительных порога, соответствующие границам MOD400R, при достижении которых прекращалось мигание светодиодного индикатора (рис. 6).
Рис. 6. Дополнительные пороги для контроля чувствительности
Таким образом, по дрейфу фонового сигнала контролировался уровень чувствительности дымового извещателя.
В современных извещателях с аналого-цифровыми преобразователями имеется возможность не только фиксировать выход чувствительности за допустимые пределы, но и застабилизировать ее на исходном уровне. Медленные изменения чувствительности компенсируются соответствующим изменением порога срабатывания (рис. 7), причем алгоритм работы должен учитывать возможность медленного нарастания оптической плотности дыма в реальных условиях.
Рис. 7. Компенсация изменения чувствительности
Уровни сигналов, соответствующие чистой среде, и величина компенсации хранятся в двоичном коде в энергонезависимой памяти и не стираются даже при длительном отключении питания.
При помощи многофункционального пульта дистанционного управления (МПДУ) можно считать уровень запыления с дискретом в процентах от предела автокомпенсации (рис. 8).
Рис. 8. Индикация уровня запыления
В адресных и адресно-аналоговых системах обеспечивается автоматическое сообщение на контрольный прибор о достижении границы автокомпенсации. Использование адаптивного порога, кроме сохранения уровня чувствительности в процессе эксплуатации, позволяет увеличить интервалы времени между техническим обслуживанием, спрогнозировать сроки его проведения и обеспечить высокий уровень защиты от помех.
Использование эффективной конструкции дымовой камеры, стабилизация и контроль чувствительности обеспечивают в современных дымовых извещателях возможность корректировки инсталлятором чувствительности без риска выхода за допустимые пределы по НПБ 65-97. Например, в извещателях серии «ПРОФИ» и «ЛЕОНАРДО» заводской уровень чувствительности 0,12 дБ/м может быть перепрограммирован при помощи МПДУ на 0,08 дБ/м или на 0,16 дБ/м – в зависимости от условий эксплуатации. Использование высокой чувствительности несколько сокращает диапазон компенсации и в равных условиях потребует более частого технического обслуживания, пониженная чувствительность, наоборот, позволяет увеличить периоды между техническим обслуживанием. Следовательно, повышенную чувствительность желательно использовать в достаточно чистых помещениях, а в относительно пыльных зонах можно устанавливать пониженную чувствительность.
Таким образом, можно отметить, что современное развитие микроэлектроники позволяет значительно поднять интеллектуальный уровень пожарных извещателей, однако не может скомпенсировать недостатки конструкторской проработки. Электроника не может скомпенсировать разброс датчиков по чувствительности и оптимизировать дымозаход. К тому же, простейшее исключение дрейфа сигнала фотодиода не соответствует стабилизации чувствительности – необходимо учитывать более сложные зависимости.
И. Неплохов, к.т.н.,
Почему пожарный извещатель срабатывает ложно ?
Почему пожарный извещатель срабатывает ложно ?
В современном мире пожарные извещатели получили широкое распространение, благодаря этим небольшим и сравнительно не дорогим электронным приборам предотвращается множество пожаров на ранней стадии возникновения. Пожарный извещатель, в зависимости от типа (дымовой; тепловой; ручной; пламени…), призван отреагировать на контролируемый им параметр (дым; температуру; нажатие кнопки; излучение открытого огня…) и посредством приемо-контрольного прибора передать тревожный сигнал на пост охраны или запустить систему автоматики (оповещение; дымоудаления; пожаротушение…). Так должно быть в идеале, но к сожалению на практике не все так гладко . Порой случается так, что вдруг не с того не с сего в здании завывает сирена, звучит сообщение об эвакуации, включается иная система автоматики и уже в пути расчет спасателей… а при обследовании помещения, откуда пришел сигнал, не выявлено ни малейшего признака возгорания.Давайте попробуем выделить основные причины срабатывания пожарных датчиков (извещателей) каждого типа и подумаем как свести их к минимуму.
Дымовые пожарные извещатели. (ДИП)
Точечные дымовые пожарные извещатели наиболее подвержены ложным срабатываниям. Как известно дымовой пожарный извещатель состоит из оптической камеры и электронной схемы, анализирующий состояние этой камеры. При попадании любой твердой частицы, будь то дым, пыль или насекомое, извещатель выдаст сигнал тревоги. Электронная часть схемы под воздействием электромагнитных помех так-же может выдать ложный сигнал тревоги.
Наиболее частые причины ложных срабатываний ДИП:
– Попадание пыли в пожарный извещатель. Пыль присутствует в воздухе помещения почти всегда, где-то ее больше (если в здании ведутся строительные работы или технологический процесс связан с ее выделением), где-то меньше (в операционных и банковских хранилищах).
Лечение: К сожалению очистить помещение от пыли нам не под силу. Есть мнение, что значительно снизить накопляемость пыли в оптической камере дымового пожарного извещателя можно обработав ее любым антистатиком. В остальном все зависит от своевременного и качественного проведения регламентных работ по техническому обслуживанию. Производители оборудования рекомендуют удалять пыль из дымовой камеры извещателя продувая ее воздухом от компрессора, но компрессор не очень удобен и мобилен, поэтому на практике удобнее применять баллончики с сжатым воздухом предназначенные для чистки оргтехники и оптики. К сожалению на практике большинство наладчиков в лучшем случае используют для продувки датчиков свои легкие, это не самый эффективный способ, да еще и наносящий вред здоровью самого наладчика. Если продувка не помогла, необходимо применить механическую чистку оптической камеры пожарного извещателя тугим тампоном или кисточкой увлажненной спиртом.
Влияние электромагнитных помех. Многие бытовые и промышленные электроприборы (например светильники с газоразрядными лампами) и провода соединяющие их , являются источниками электромагнитных излучений . Этот фактор должен учитываться при проектировании сигнализации и монтаже извещателей, но даже самый опытный монтажник не всегда может предугадать влияние того или иного оборудования на устанавливаемый пожарный извещатель. В основном проблемы выявляются и устраняются при техническом обслуживании установки.
Лечение: Чаще всего влияния помех удается избежать после переноса извещателя или оборудования. Порой проблему решает зануление металлических частей потолка (например “амстронга”), корпуса светильников и приемо-контрольных приборов, если они небыли занулены при монтаже. Если проблема с неадресным шлейфом , с напряжением постоянной полярности, можно попробовать включить в шлейф конденсатор емкостью до нескольких микрофарад. Иногда проблему удается решить обклеив корпус датчика изнутри алюминиевой фольгой, соединив ее с минусовым выводом. Большую роль здесь оказывает качество самих дымовых пожарных извещателей некоторые из которых оказываются чувствительны даже к воздействию обычного дневного света.
– Проникновение насекомых внутрь пожарного извещателя. Оптическому пожарному извещателю абсолютно все равно что попало внутрь дымовой камеры – дым, пыль, пар, или таракан, в любом случае он выдаст сигнал тревоги. Чаще всего такая проблема возникает при установке пожарных извещателей с недостаточно хорошо продуманной конструкцией в помещениях где присутствуют незакрытые продукты питания (например в общежитиях).
Лечение: Здесь особо нечего сказать, с насекомыми надо конечно бороться, а при установке пожарной сигнализации выбирать качественные пожарные датчики без лишних отверстий.
-Влияние других факторов производства или окружающей среды. В помещении, где установлены дымовые пожарные извещатели может быть агрессивная среда , повышенная влажность и т.д. даже сильные аккустические колебания могут вызывать ложные срабатывания этих извещателей.
Лечение: Решение всех этих проблем как правило также ложится на плечи наладчика, обслуживающего установку пожарной сигнализации.
Наиболее современные точечные пожарные извещатели при помощи применения микропроцессора пытаются анализировать изменения состояния оптической камеры, тем самым отсеивая часть ложных срабатываний.
Со стороны некоторых производителей также принимаются попытки комбинированного анализа окружающей среды при помощи разного типа сенсоров смонтированных в корпусе одного извещателя . Например в одном датчике может быть установлен оптический, тепловой и СО сенсор, информация со всех сенсоров передается на установленный в извещателе процессор , анализируется по заложенному в него алгоритму и затем принимается решение о выдаче тревожного сигнала. В адресных системах, информация от сенсоров извещателя может передаваться на приемо-контрольный прибор и там анализироваться. Я с такими пожарными извещателями пока не сталкивался но теоретически они должны быть очень устойчивы к ложным срабатываниям. Один из очевидных минусов этих датчиков на сегодняшний день- их цена.
Тепловой пожарный извещатель. ( ИП )
Шлейфы с точечными тепловыми пожарными извещателями, как правило наиболее стабильны и менее подвержены ложным сработкам. Основной причиной ложных сработок в таких шлейфах является плохой контакт или нарушение допустимых условий эксплуатации. В моей практике были случаи ложных срабатываний тепловых неадресных датчиков по причине их плохого качества , контактная пластинка в них просто самопроизвольно лопалась со временем.
Тепловые извещаели, действие которых основано на изменении свойств постоянного магнита под действием температуры могут выдать ложные сработки из-за потери этих свойств. Но как правило это связано либо с некачественными датчиками либо с очень длительным сроком эксплуатации извещателей (более 10 лет). Извещатели этого принципа действия так-же подвержены воздействию магнитных полей, но чтобы датчик сработал, магнитное поле должно быть очень сильным или его источних должен распологаться очень близко (в пределах одного-двух сантиметров) от датчика, что в быту редко встречается. Иногда имеют место ложные срабатывания , как и у дымовых шлейфов, под воздействием электомагнитных полей непосредственно на линейную часть такого шлейфа. Ну и конечно нарушение допустимых условий эксплуатации (повышенная влажность, агрессивная среда и т.д.).
Ручной пожарный извещатель. (ИПР)
С ручными пожарными извещателями обычно еще меньше проблем. Я не припомню случаев самопроизвольных ложных срабатываний качественно смонтированных извещателей этого типа при соблюдении допустимых условий эксплуатации. Проблемы могут возникать в результате некачественного монтажа, когда например заложенные внутрь корпуса провода мешают нормальной работе механики извещателя или из-за низкого качества самих извещателей, когда после первого же нажатия ИПРа его не удается вернуть в исходное состояние штатным способом. Теоритически на некоторые модели ручных пожарных извещателей (с магнитно управляемым контактом) может оказывать воздействие сильное магнитное поле.
Как работают детекторы дыма — Объясните, что материал
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 сентября 2020 г.
Все мы слышали о коренных американцах, которые использовали дымовые сигналы для отправки простые сообщения на большие расстояния. Но иногда, когда мы видим дым это очень тревожное сообщение: поблизости пожар и наш жизнь в опасности. Если в дневное время вспыхнет пожар, мы обычно можем понюхайте это и сделайте что-нибудь с этим. Но если мы спим ночью, огонь может украсть кислород, который нам нужен, чтобы дышать или производить токсичный угарный газ, который может отправить нас в глубокий и смертельный сон, от которого мы, возможно, никогда не оправимся.В США Штаты, от домашних пожаров умирает больше людей, чем от всех природных бедствия вместе взятые. К счастью, благодаря современным технологиям, есть недорогой и очень надежный способ обнаружения пожара: электронный детектор дыма. Как работает этот удивительный гаджет?
Фото: Оптический дымовой извещатель. Дым проходит через боковые щели, вызывая срабатывание электронного звукового сигнала, который звучит через большое круглое отверстие справа. Темный кружок посередине — это тестовая кнопка со встроенным светодиодом, который мигает, показывая, что детектор работает нормально.
Как работают оптические дымовые извещатели
Ответ на этот вопрос на самом деле — два ответа, потому что есть два совершенно разных типа дымовых извещателей. Один вид электронный глаз; другой — своего рода электронный нос. Тип глаз детектор правильнее назвать оптическим дымовым детектор (или фотоэлемент детектора дыма), и он работает немного как Том Круз в Миссии Невозможно. Помните сцену, когда Том свешивается с потолка, пытаясь чтобы избежать всех этих световых лучей взломщика? Оптический дым Детектор такой же внутри.
Иллюстрация: Как работает оптический детектор дыма.
Извещатель необходимо прикрутить к потолку, потому что там дымится. направляется к тому моменту, когда что-то начинает гореть. Огонь выделяет горячие газы и потому что они менее плотные (тоньше или меньше весят на единицу объема) чем обычный воздух, они поднимаются вверх, закручивая крошечные частицы дыма вверх тоже. Как вы можете видеть на фотографии выше, детектор имеет прорези вокруг корпуса (1), которые ведут к основной камере обнаружения.Невидимый, инфракрасный луч света, похожий на те, от которых увернулся Том Круз, стреляет в камера от светодиода (LED) (2). В этой же камере находится фотоэлемент. (3), который представляет собой электронный детектор света, который генерирует электричество, когда на него падает свет. Обычно, когда есть нет дыма, световой луч от светодиода не достигает детектора. Электронная схема (4), наблюдая за фотоэлементом, обнаруживает, что все в порядке и ничего не происходит. Аварийный сигнал (5) молчит.
Но при возгорании дым попадает в камеру (6) и разлетается часть светового луча (7) попадает в фотоэлемент (3).Это запускает схему (8), включение резкого и неприятного сигнала тревоги (9), который будит вас и спасает вашу жизнь.
Как работают ионизационные дымовые извещатели
Иллюстрация: Как работает ионизационный дымовой извещатель.
Дымовой извещатель другого типа дешевле оптического, более распространен и работает совершенно по-другому. Вы можете думать об этом как электронный нос, потому что, как нос на передней части лицо, он использует своего рода химию, чтобы обнаружить необычные молекулы (дым) направляясь внутрь.Такие детекторы называются ионизационными детекторами дыма.
Что это значит? Внутри детектора открыта ионизационная камера. в воздух (1), заполненный ионами (2), которые в данном случае являются атомами, потерявшими электроны и образовавшими положительно заряженные ядра. Откуда берутся ионы? Внутри камеры есть небольшой кусочек химический элемент под названием америций (3). Он постоянно выбрасывает крошечные радиоактивные частицы (так называемые альфа-частицы), которые попадают в камеру обнаружения.Когда они это делают, они падают в воздух молекулы и превращают их в положительно заряженные ионы (показаны здесь как большие красные капли) и отрицательно заряженные электроны (показаны меньшими черными пятнами). Ионы и электроны движутся в противоположных направлениях между двумя электродами. (электрические контакты, скорее как клеммы аккумулятора). Пока ионы и электроны движутся, между электродами протекает ток, и цепь (4) в дымовом извещателе думает, что все в порядке, поэтому сигнализация (5) молчит.
Однако при возгорании частицы дыма попадают в детектор и начинают забивать ионизационную камеру (6).Они присоединяются к ионам и эффективно отключают электрический ток (7). Схема в извещателе сразу же определяет изменения (8) и подает сигнал тревоги (9). Как только огонь погас и дым ушел, камера обнаружения очищается, ионы перемещаются между электродами, как и раньше, цепь отключается, и сигнал тревоги перестает звучать.
На фото ниже вы можете увидеть образец ионизационного детектора в раскрытом виде:
На фото: ионизационный дымовой извещатель со снятой крышкой.Большой черный цилиндр справа — это ионизационная камера, в которой обнаруживается дым. Обратите внимание на относительно простую электрическую схему, состоящую из основных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы.
Получите детектор дыма … проверьте детектор дыма!
Фото: Регулярно проверяйте дымовые извещатели. Убедитесь, что индикатор питания работает (у этого есть зеленый индикатор, который показывает, что все в порядке) и время от времени пылесосите пыль. Обратите внимание на дату «заменить на»: детекторы дыма не вечны!
Если у вас дома нет детектора дыма, почему бы и нет? Они стоят всего несколько фунтов / долларов и может спасти вам жизнь.Получите один сразу или, еще лучше, возьмите несколько и повесьте их в ключевых местах по всему дому. Если у вас есть детекторы дыма, проверяйте их работу раз в неделю. (батарейки все еще в хорошем состоянии?) и регулярно пылесосите их пылесосом. Попасть в привычка проверять детекторы всякий раз, когда вы убираете комнату, в которой находитесь. Неисправный дым детектор так же плох, как или даже хуже, чем вообще никакой детектор, потому что это дает вам ложное чувство безопасности.
Детекторы дыма не всегда эффективны.Иногда они не звучат во время пожара — и это может произойти по разным причинам. Как видно из диаграммы ниже, более чем в половине случаев из этих случаев отказа (58 процентов) либо дым не доходил до детектора, либо детектор не находился на месте где вспыхнул пожар. Отсутствующие или неисправные батареи объясняют еще 20 процентов случаев. Идея ясна: убедитесь, что у вас много детекторов дыма, а не один, и проверьте их регулярно.
Таблица: Почему детекторы дыма не срабатывают во время пожара? Вот самые частые причины.Источник: Министерство внутренних дел Великобритании: Технический паспорт Fire0704: Процент дымовых извещателей, которые не сработали при первичных пожарах в жилых домах и пожарах, приведших к жертвам в жилых домах, в разбивке по типу тревоги и причине отказа, сентябрь 2019 года. или выключен. «Прочее» включает извещатель, поврежденный пожаром, и прочие объяснения, не объясненные иначе.
Что лучше: ионизация или оптика?
Согласно подробному исследованию Национальный институт стандартов и технологий США: «Тревоги ионизационного типа обеспечивали несколько лучшую реакцию на пламя пожара, чем фотоэлектрические тревожные сигналы, а фотоэлектрические [оптические] тревожные устройства обеспечивают (часто) значительно более быструю реакцию на тлеющий огонь, чем тревоги ионизационного типа.«Дымовые извещатели тривиально недороги по сравнению со стоимостью ущерба от пожара — и жизнь, конечно же, бесценна. Хотя любая дымовая сигнализация лучше, чем никакая, установите оба типа извещателей, если возможно.
Насколько эффективны дымовые извещатели?
Растущее использование дымовых извещателей — одна из причин того, что за последнее время наблюдается долгое и устойчивое снижение смертности от пожаров. четыре десятилетия с тех пор, как они впервые стали популярными. Согласно Национальная ассоциация противопожарной защиты США (NFPA), уровень смертности от пожаров более чем в два раза выше в домах, в которых отсутствует работающая дымовая сигнализация (либо сигнализация отсутствует, либо сигнализация работает неправильно).При пожарах, когда дымовая сигнализация срабатывала, но не срабатывала, в 43 процентах случаев виноваты разряженные или отсутствующие батареи. Вот почему так важно регулярно проверять свой будильник и убедиться, что он работает!
Диаграмма: Растущее использование дымовых извещателей с конца 1970-х годов (красная линия) способствовало значительному снижению смертности от пожаров (синяя линия), хотя другие факторы также играют роль. Диаграмма составлена Expainthatstuff.com с использованием данных из «Smoke Alarms in U.S. Home Fires »Марти Аренса, NFPA, январь 2019 г. и« Пожар в США 2004–2013 гг .: 17-е издание », FEMA США, март 2016 г.
Кто изобрел детекторы дыма?
Хороший вопрос! Поищите в Интернете, и вы быстро узнаете, что пожарная сигнализация была изобретена американским физиком и математиком Фрэнсисом Роббинсом Аптоном в 1890 году, а первый детектор дыма был изобретен Джорджем Эндрю Дарби в Англии в 1902 году. Более подробный поиск расскажет вам обо всем. эти «факты» неверны.
Согласно базе данных Управления по патентам и товарным знакам США, Фрэнсис Аптон и его партнер Фернандо 24 марта 1890 года Диббл подал патент США 436 961: переносная электрическая пожарная сигнализация, и 23 сентября того же года патент был выдан. Но это была не первая пожарная тревога, потому что ВПТЗ США также зарегистрировало Патент США 344 673: автоматическая пожарная сигнализация и огнетушитель, выданный Уильямом Нерахером из Кливленда, штат Огайо, подан 8 сентября 1885 года и запатентован 29 июня 1886 года — на несколько лет раньше, чем у Аптона и Диббла.Сигнализация Neracher полностью механическая и работает как современная пожарная машина.
Самый ранний детектор дыма, который я могу найти в базе данных Управления по патентам и товарным знакам США, — это этот, запатентованный Оскаром Фрейманном и Чарльзом Толманом из Бруклина, Нью-Йорк, в декабре 1901 года (а могут быть и более ранние). Удивительно, но для начала 20 века это электрический детектор , но он не использует фотоэлемент или ионизацию (эти технологии намного более свежие).
Изображение: Из патента США 688404: Детектор дыма, созданный Оскаром Фрейманном и Чарльзом Толманом, American Equipment Company, запатентован 10 декабря 1901 года, любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США, с добавлением цветов и новых номеров для ясности.
В изобретении Фрейманна и Толмана детектирующее устройство представляет собой плетеную нить из шелка, конского волоса или подобного, которую кипятят в соде около 20 минут, затем сушат и растягивают. По причинам, которые изобретатели не смогли обнаружить, волокна, обработанные таким образом, работали как очень эффективный детектор дыма: в присутствии дыма они ослаблялись и растягивались; когда дым исчез, они снова сжались.
Что внутри детектора?
После того, как Фрейман и Толман открыли свое волокно, было относительно просто построить на его основе частично электрический, частично механический детектор дыма:
- Волшебное волокно (желтое) натянуто вокруг колеса (красного) внутри металлического контейнера (серый) с отверстиями внизу, через которые может проникать дым.
- Волокно прикреплено к поворотному рычагу (голубой), который удерживается на месте пружиной (фиолетовый).
- Синий рычаг удерживает на месте другой поворотный рычаг (зеленый).
- Зеленый рычаг поддерживает электрический контакт (темно-синий) и удерживает его намного выше второго идентичного контакта.
- Два контакта подключаются к звонку с батарейным питанием или другой электрической цепи аварийной сигнализации (не показана).
Как это работает?
Когда дым входит в камеру через отверстия внизу, он заставляет волокно (1) сжиматься. В результате голубой рычаг (2) наклоняется вниз, поэтому зеленый рычаг (3) также наклоняется вниз, позволяя верхнему электрическому контакту (4) касаться нижнего.Это замыкает цепь и вызывает тревогу. Гениально!
Современные дымовые извещатели
Оптические дымовые извещатели сложно отнести к одному изобретателю; довольно много разных людей разработали детекторы фотоэлектрического типа в течение 20-го века — и вы найдете небольшую подборку их патентов, перечисленных ниже.
Дешевые ионизационные детекторы дыма с батарейным питанием, которые есть у большинства из нас дома, являются более поздними изобретениями, популяризированными Дуэйном Пирсоллом в 1960-х и 1970-х годах.Его компания Statitrol разрабатывала машину для нейтрализации статического электричества, которая работала, обнаруживая потоки ионов. Во время лабораторных испытаний один из инженеров зажег сигарету, и поток дыма привел в действие машину, в результате чего Пирсолл понял, что она может обнаруживать дым, а также ионы. Полагая, что он поступил правильно, он разработал недорогой ионизационный детектор, который продавался как SmokeGard. Хотя 20 марта 1973 года Пирсоллу был выдан патент США D226539S: Пожарный извещатель на модель (основной внешний вид), он не получил патента на его основной рабочий механизм.
Самый ранний патент на недорогой современный детектор ионизации, по-видимому, Патент США 3767917: Датчик пожарной сигнализации ионизирующего типа, выданный швейцарским изобретателям Томасу Лэмпарту и Максу Куну 23 октября 1973 года, который они ранее запатентовали в Швейцарии 23 июля 1970 года. Однако ранее изобретатели описывали способы обнаружения дыма с помощью ионизации, включая Роберта Кроуфорда в патенте США 3271756: Метод и устройство для обнаружения опасного состояния (подано в 1960 г. и предоставлено в 1966 г.), и швейцарский физик Вальтер Йегер в 1930-х годах.
Как это работает | Детектор дыма
Сегодня используются два разных типа дымовых извещателей. Оба детектора выполняют одинаковую работу, однако действуют по-разному, в частности, по способу обнаружения дыма и средам, в которых эти детекторы могут быть размещены / использованы.
ДЕТЕКТОР ОПТИЧЕСКИЙ
Первый из обсуждаемых дымовых извещателей чаще всего используется в общественных местах, подходящих для больших помещений. Оптический дымовой извещатель, также называемый устройством фотоэлектрического типа, использует источник света для обнаружения дыма.Инфракрасный светодиод — это линза, которая направляет луч на большую площадь. Если в помещении присутствует дым, он попадает в оптическую камеру, вызывая разлет частиц дыма и датчики сигнализации. На очень больших площадях, где размещается детектор дыма, есть два оптических детектора, которые направляют прямой инфракрасный луч от отправителя к получателю. Оптические дымовые извещатели менее чувствительны к ложным срабатываниям пожарной тревоги, таким как незначительный дым от свечей, приготовление пищи, пар и т.д.
ДЕТЕКТОР ИОНИЗАЦИИ
Более дешевый альтернативный дымовой извещатель — ионизационный дымовой извещатель.Как и оптический дымовой извещатель, ионизационный дымовой извещатель способен обнаруживать частицы дыма, которые слишком малы для невооруженного глаза. Через альфа-излучение ионизационный дымовой извещатель проходит через заполненный воздухом космический контейнер, обеспечивая поток электродов. Однако, если дым попадает внутрь камеры и поглощает альфа-частицы, это снижает уровень ионизации, нарушая поток электродов, тем самым вызывая тревогу. В отличие от оптического дымового извещателя, эта модель очень недорогая и чаще всего устанавливается в частных домах, а не в больших общественных местах.
Хотя ионизационный детектор дыма был впервые обнаружен швейцарской компанией в 1930-х годах, их метод создания ионизационного детектора использовал слишком много энергии и радиоактивных материалов, что было нереально для использования в домашних условиях. Команда Пирсолла случайно обнаружила более эффективный и менее дорогой детектор дыма с батарейным питанием. Несмотря на это изобретение, отметил Пирсолл, «было источником большого удовлетворения, когда я узнал об этом во многих случаях по всей стране, когда нашим устройствам приписывали спасение жизней, иногда целых семей.”
Национальный институт технологий и изобретений выпустил документ «Характеристики домашних дымовых извещателей: анализ реакции нескольких доступных технологий в жилых помещениях», содержащий статистические данные и анализ дымовых извещателей и предотвращения пожаров. Согласно NIST, исследователи заявляют: «В соответствии с предыдущими выводами, сигнализация ионизационного типа обеспечивала несколько лучшую реакцию на пламя, чем фотоэлектрическую сигнализацию, а фотоэлектрическая сигнализация часто обеспечивала значительно более быструю реакцию на тлеющий огонь, чем сигнализация ионизационного типа». Однако обратная сторона ионизационного дыма детектор гораздо более чувствителен и временами подает ложную тревогу.Другими словами, фотоэлектрические дымовые извещатели быстрее обнаруживают небольшие тлеющие пожары, а ионизационные дымовые извещатели быстрее обнаруживают быстро вспыхивающие пожары.
Щелкните прикрепленную ссылку ниже в отчете канала новостей о различиях между двумя различными типами детекторов дыма. Текущее видео невозможно транслировать в этом блоге из-за ограничений распространителя.
http://www.youtube.com/watch?v=_IUzCEYETD8
________________________________
Детектор дыма | Britannica
Детектор дыма , устройство, используемое для предупреждения жителей здания о наличии пожара до того, как он достигнет стадии быстрого распространения, и препятствует побегу или попыткам его тушения.При обнаружении дыма извещатели издают громкий, высокий сигнал тревоги, обычно трель или прерывистый и обычно сопровождаемый мигающим светом. Есть два типа дымовых извещателей: фотоэлектрические и ионизационные. В фотоэлектрических детекторах дыма светочувствительная ячейка используется двумя способами. В одном из типов источник света, , например, , небольшой прожектор, заставляет фотоэлемент генерировать ток, который поддерживает цепь аварийной сигнализации разомкнутой — до тех пор, пока видимые частицы дыма не прервут луч света, нарушив цепь и сработав сигнализацию.Другой фотоэлектрический детектор, широко используемый в частных домах, использует камеру обнаружения такой формы, что светочувствительный элемент обычно не может «видеть» источник света (обычно светоизлучающий диод [LED]). Когда частицы дыма попадают в часть камеры, которая совмещена как со светодиодом, так и с фотоэлементом, частицы рассеивают или рассеивают световой луч, чтобы его можно было «увидеть» фотоэлементом. В результате светочувствительный элемент генерирует ток и срабатывает сигнализация.
В детекторах ионизации для ионизации молекул воздуха между парой электродов в камере обнаружения используется радиоактивный материал — в таком крошечном количестве, что считается, что он не представляет значительной опасности для здоровья. Это позволяет ионизированному воздуху проводить небольшой ток. Когда дым попадает в камеру, частицы прикрепляются к ионам и уменьшают ток. Снижение тока приводит к срабатыванию цепи аварийной сигнализации.
Фотоэлектрические детекторы быстрее и эффективнее реагируют на крупные частицы дыма, образующиеся в результате тлеющего, медленно горящего огня.Детекторы ионизации быстрее реагируют на мельчайшие частицы дыма, выделяемые быстро горящим огнем. По этой причине некоторые производители выпускают комбинированные версии извещателей. Многие противопожарные службы рекомендуют использовать фотоэлектрические и ионизационные типы в различных местах частного дома. Детектор любого типа может питаться от батареек или от домашней электросети.
Что вам нужно знать о детекторах дыма
Детектор дыма за дверью вашей спальни может дать вам ложное чувство безопасности.Возможно, он будет звучать недостаточно быстро, чтобы вы могли встать и выйти, если во время сна возник пожар.
Ставить под сомнение ценность дымовых извещателей кажется ересью. Ясно, что это спасательные средства. Но некоторые из национальных пожарных именно так и поступают. Они ведут крестовый поход, чтобы убедить людей сменить тип сигнализации, установленной в большинстве домов.
В этом году в результате пожаров в домах погибнет около 3000 американцев. Удивительно, но более чем у трети пострадавших будет хотя бы один работающий детектор дыма в доме или квартире.
Как такое могло быть?
Как оказалось, не все дымовые извещатели одинаковы.
Есть два основных типа детекторов: ионизационные и фотоэлектрические. Модели с ионизацией быстрее обнаруживают пламя. Фотоэлектрические модели быстрее реагируют на тлеющий огонь, например, вызванный сигаретой на диване или перегруженным удлинителем. Эти тлеющие огни выделяют токсичные газы, которые могут убить людей, спящих в доме, прежде чем возникнет пламя.
Хотя любой дымовой извещатель лучше, чем ничего, все больше экспертов отдают предпочтение фотоэлектрическим или двухрежимным сигнализаторам для защиты от огня и дыма.
В девяти из 10 домов в США есть ионизационная сигнализация. На это есть две причины. Их дешевле покупать, и пожарные по всей стране раздают их десятилетиями.
Сравнительные тесты показывают разные результаты
Многие эксперты по безопасности считают, что любой тип дымового извещателя является подходящим, если устройство работает должным образом. Шесть лет назад Национальный институт стандартов и технологий Министерства торговли провел обширное тестирование.В отчете говорится, что как ионизационные, так и фотоэлектрические детекторы «постоянно давали жильцам время, чтобы спастись от большинства пожаров в жилых домах».
Другие не согласны. В течение почти 20 лет Б. Дон Рассел, профессор электротехники в Техасском университете A&M, изучал системы дымовой сигнализации. Он использует полномасштабную испытательную установку, чтобы увидеть, как детекторы реагируют на различные условия пожара и различные материалы. Рассел говорит, что существует небольшая разница между двумя типами сигналов тревоги при горящем пожаре, но его тесты показывают, что при тлеющем пожаре срабатывание сигналов ионизации происходит значительно медленнее.
«Когда вы спите, вам нужно как можно раньше предупредить, чтобы выбраться наружу, и вы не получите этого с помощью только ионизационного детектора», — говорит Рассел. «Так что, если вы собирались выбрать один-единственный детектор дыма для установки в своем доме, выберите фотоэлектрический детектор».
Изменение строительных норм
В Массачусетсе новые или отремонтированные дома или квартиры не могут полагаться только на ионизационную сигнализацию для защиты от пожара. Если детектор находится в пределах 20 футов от кухни или ванной комнаты, он должен быть фотоэлектрическим.На принятие закона у заместителя начальника пожарной охраны Бостона Джея Флеминга ушли годы.
«Любой датчик дыма лучше, чем ничего». — говорит Флеминг. «Я не хочу, чтобы кто-то выбрасывал то, что у них есть. Но есть альтернатива, которая всего на несколько долларов работает лучше, чем то, что есть у большинства людей дома ».
В Вермонте все новые дома и дома, проданные новым владельцам, должны иметь фотоэлектрические детекторы на каждом этаже. Законодатели штата приняли закон после трагического пожара в квартире в городе Барре, унесшего жизни четырех детей и их матери в 2005 году.
Пожарные говорят, что ионизационная дымовая сигнализация не сработала, хотя здание было заполнено дымом. В рамках расследования детекторы были проверены и признаны работающими.
Чтобы выяснить, как это произошло, пожарные Барре провели несколько экспериментов, протестировав как ионизационную, так и фотоэлектрическую сигнализацию. Они использовали паяльник, воткнутый в диван. Фотоэлектрическая сигнализация сработала примерно через 10 минут. Для срабатывания первого сигнала ионизации потребовалось час и шесть минут.
«Если бы вы и я сидели за столом рядом друг с другом, я бы не смог вас видеть», — сказал мне лейтенант Майк Четин. «Вы думаете, что хорошо защищены с помощью ионизационного детектора дыма, хотя на самом деле вы не так хорошо защищены».
Два города в Калифорнии, Олбани и Пало-Альто, также имеют новые правила, которые поддерживают фотоэлектрическую сигнализацию. Начальник пожарной службы Олбани Марк МакГинн говорит, что он хотел бы видеть изменения в масштабах всей страны.
«Если бы мы могли махнуть волшебной палочкой прямо сейчас и избавиться от всех ионизационных дымовых извещателей и немедленно заменить их фотоэлектрическими дымовыми извещателями, мы бы сократили смертность от пожаров в этой стране более чем на 50 процентов», — говорит Макгинн.
Ложные сигналы тревоги
Тесты также показывают, что фотоэлектрические сигналы тревоги менее подвержены ложным сигналам тревоги. Исследования показывают, что до трети всех дымовых извещателей в домах в США отключены, что может привести к сотням смертей при пожарах каждый год.
Люди часто вынимают батарейки, когда готовят пищу, или из-за влаги в ванной, когда нет опасности, срабатывает сигнал тревоги. Вы хотите, чтобы этот будильник срабатывал, когда есть угроза вашей жизни, а не когда вы готовите стейк.
Неправильное усилие?
Некоторые думают, что продвижение фотоэлектрических детекторов ошибочно. Национальная ассоциация противопожарной защиты заявляет, что «любой тип дымовой сигнализации обеспечит достаточно времени для эвакуации большинства людей при большинстве пожаров тлеющего или пламенного типа».
First Alert, крупный производитель, занимает ту же позицию. Kidde, другой крупный производитель дымовых извещателей, идет еще дальше. Пресс-секретарь Хизер Колдуэлл говорит: «Запрет проверенной технологии может действительно ограничить инновации и может оказаться медвежьей услугой для потребителей.
Даже Underwriters Labs утверждает, что наука не поддерживает запрещение детекторов ионизации.
Итог: подумайте о сдвоенных детекторах
Многие специалисты по безопасности рекомендуют детекторы дыма с ионизационным и фотоэлектрическим датчиками. Эти широко доступные комбинированные модели защищают как от тлеющего, так и от тлеющего огня. Таким образом, вы защищены независимо от типа возгорания.
Consumer Reports рекомендует заменять блоки ионизации этими новыми моделями с двумя датчиками.