Ультразвуковий сигналізатор спалаху. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Охорона і безпека

 Коментарі до статті

Пропонований сигналізатор призначений для систем розподіленого контролю протяжних пожежонебезпечних об'єктів, наприклад паливних магістралей, електричних кабелів, газопроводів, резервуарів з горючими речовинами, а також різних агрегатів. Він реагує на теплову дію полум'я. Чутливий елемент являє собою ультразвуковий хвилевід, виконаний у вигляді гнучкого дроту з термостійкого металу, еквівалентний безлічі розподілених за його довжиною датчиків температури. Шнуроподібна конструкція дозволяє прокладати такий елемент уздовж поверхні об'єкта, що контролюється, слідуючи його формі.

Відомі пристрої аварійної пожежної сигналізації, чутливий елемент яких виконаний у вигляді протяжної термостійкої трубки, заповненої легкоплавким матеріалом, і через нього здійснюється акустичний зв'язок випромінювача приймача ультразвуку, розташованих на протилежних кінцях трубки [1, 2]. Матеріал, що знаходиться в ній при нагріванні полум'ям плавиться, внаслідок чого акустичний зв'язок між випромінювачем і приймачем змінюється, що є підставою для формування сигналу тривоги.

Недолік подібних пристроїв - складна конструкція чутливого елемента, яка повинна унеможливити витік розплаву з трубки. Крім того, температура спрацьовування завжди дорівнює температурі плавлення заповнює чутливий елемент матеріалу. Регулювати її можна лише зміною його хімічного складу. Насправді щодо різних умов доводиться мати запас чутливих елементів із різних матеріалів, що завжди прийнятно.

Сигналізатор, описаний в [3], діє за аналогічним принципом, але чутливий елемент (ультразвуковий хвилевід) у ньому виконаний не з трубки, а з суцільного термостійкого дроту. Його перевага - простота конструкції чутливого елемента. Сигнал на вході приймального пристрою змінюється в результаті складних інтерференційних явищ, що відбуваються в ультразвуковому хвилеводі за зміни швидкості поширення хвиль в результаті його нагрівання. Температуру спрацьовування можна регулювати зміною порога вузла порівняння на виході приймача.

Недолік полягає в тому, що для отримання потрібної чутливості найчастіше доводиться підлаштовувати частоту створюваних ультразвукових коливань. Справа в тому, що без неї сигнал, що приймається при займанні може як зменшуватися, так і збільшуватися, а вузол порівняння в пристрої [3] реагує тільки на його зменшення.

Розглянуті вище сигналізатори мають ще один загальний недолік. У них має бути по два п'єзоакустичні перетворювачі - передавальний і приймальний, встановлених на різних кінцях чутливого елемента. Це ускладнює конструкцію сигналізатора в цілому, а в ряді випадків ускладнює його встановлення на об'єкті.

Пропонований сигналізатор займання вільний від перерахованих вище недоліків

Основні технічні характеристики

• Температура спрацьовування °С, не більше......200
• Час спрацьовування, не більше .......15
• Час відновлення, з, не більше .......30
• Довжина чутливого елемента, м, не менее.......1
• Робоча частота, кГц .... 80±0,5
• Напруга живлення, .......27±3
• Струм споживання, мА, не більше .......100

Структура сигналізатора зображено на рис. 1. Він включає генератор сигналу ультразвукової частоти Г, підсилювачі потужності УМ1 і УМ2, п'єзо-акустичний перетворювач ПП з приєднаним до нього ультразвуковим хвилеводом (чутливим елементом), резистивний еквівалент п'єзоелектричного перетворювача ЕПП, датчики споживаного підсилювачами У1Т , диференціальний підсилювач ДУ, інтегруючий ланцюг І, порогові пристрої ПУ2 та ПУ1, вузол індикації загоряння ІНД. Вузли РОЗУМ 2 і РОЗУМ1, ДТ2 і ДТ1 попарно ідентичні.

Сигнал ультразвукової частоти з виходу генератора Г надходить на входи підсилювачів УМ1 та УМ2. До виходу УМ1 підключено ультразвуковий п'єзо-перетворювач ПП, а до виходу УМ2 - його еквівалент

ПП збуджує поздовжні ультразвукові коливання в хвилеводно-чутливому елементі, які поширюються до його кінця, відбиваються і повертаються до перетворювача. В результаті в хвилеводі встановлюється акустична хвиля, що стоїть. Цьому режиму відповідає певний вхідний акустичне опір хвилеводу, що служить навантаженням для ПП.

Без загоряння всі ці параметри залишаються незмінними. Однак при нагріванні ділянки хвилеводу полум'ям швидкість поширення ультразвуку по ньому змінюється. Відповідно змінюються картина стоячих хвиль та вхідний акустичний опір хвилеводу. Результат цього - відхилення струму, споживаного УМ1, від значення, що встановилося.

Опір резистивного еквівалента випромінювача ЕПП, підключеного до виходу УМ2, вибрано таким, щоб у відсутності загоряння значення струму, споживаного УМ1 і УМ2, були рівні. При цьому не розрізняються і значення напруги, що надходять з датчиків струму ДТ1 і ДТ2 на входи диференціального підсилювача ДУ, що обчислює їх різницю.

Рис. 1

Вихідний сигнал ДУ, пройшовши через інтегруючий ланцюг І, додатково послаблює його ультразвукову складову, надходить на входи порогових пристроїв ПУ1 та ПУ2. Один з них налаштований так, що реагує на збільшення напруги щодо стаціонарного значення, а друге - на його зменшення.

При спрацюванні будь-якого порогового пристрою вузол індикації ІНД формує звуковий та світловий сигнали тривоги Після усунення загоряння та охолодження чутливого елемента сигналізатор знову готовий до роботи. Інші дестабілізуючі фактори (наприклад зміна напруги живлення) не порушують взаємної рівності струму, споживаного РОЗУМ1 і РОЗУМ2, тому сигнал тривоги при їх дії не виробляється.

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

Схема сигналізатора спалаху зображена на рис. 2

Генератор Г зібраний компараторі DA1. Його вихідний сигнал є послідовністю прямокутних імпульсів шпаруватістю близько двох. Конденсатор С2 та резистори R4, R7 - частотозадаючі, підстроювальний резистор R7 забезпечує можливість зміни частоти імпульсів. Їхню амплітуду зменшує до потрібного значення резистивний дільник напруги R9R10. Конденсатор С1 і резистор R1 утворюють фільтр, що зменшує проникнення ланцюга живлення сигналізатора імпульсних перешкод, що виникають при роботі генератора.

На транзисторах VT1, VT3 і VT4 зібраний підсилювач УМ1, але в VT2 VT5 і VT6 - УМ2. Коефіцієнт посилення напруги кожного з них заданий відносинами опору резисторів відповідно R13 R1 1 і R14 R12 Резистори R15, R17 - навантажувальні перших ступенів відповідних підсилювачів. Резистори R13, R14, R16 R18, R20-R23 стабілізують режим підсилювачів постійного струму. Діоди VD1-VD4 задають напругу усунення транзисторів VT3-VT6. До виходу УМ1 підключено п'єзоакустичний перетворювач BQ1 (ПП). Резистори R24 та R25 утворюють еквівалент такого перетворювача (ЕПП)

Датчики ДТ1 і ДТ2 є резистори R19 і R26, включені послідовно в ланцюги живлення підсилювачів потужності.

На ОУ DA3 зібрано ДУ. Резистори R27-R29, R33 заданий його коефіцієнт посилення Резистори R30: R34 і конденсатор С9 забезпечують нормальну роботу ОУ при однополярному живленні. Конденсатор СЮ зменшує амплітуду напруги ультразвукової частоти між входами ДК

Інтегруючий ланцюг І утворена резистором R37 та конденсатором С13. ПУ1 та ПУ2 зібрані відповідно на компараторах DA4 та DA5. Резистивними дільниками напруги R31R35 і R32R36 задають пороги спрацьовування. Конденсатори С11 та С12 - фільтруючі

Вузол індикації займання складається з електромагнітного випромінювача звуку НА1 з вбудованим генератором, фільтруючого конденсатора С14 і миготливого світлодіода HL2 Інтегральний стабілізатор DA2 і конденсатори C3, С4, що фільтрують, утворюють джерело напруги +15 В. Світлодіод HL1 з резистором R8.

Деталі сигналізатора змонтовано на макетній платі. Вони з'єднані між собою тонкими ізольованими проводами. Чутливий елемент є відрізок мідного дроту діаметром 2 мм і довжиною 1,5 м, припаяного одним кінцем до робочої поверхні п'єзоакустичного перетворювача BQ1.

Замість компаратора К554САЗА можна використовувати К554САЗБ, К521САЗ, 521 САЗ або їхній імпортний аналог LM311 з різними індексами. ОУ К140УД6 можна замінити на 140УД6А, 140УД6Б, 140УД601А 140УД601Б КР140УД6 КР140УД608 та інші ОУ загального застосування. Імпортні аналоги інтегрального стабілізатора КР142ЕН8В-7815 з різними префіксами та індексами.

Транзистори КТ503Г можуть бути замінені транзисторами тієї ж серії або іншими аналогічними параметрами. Транзистори КТ814Г, КТ815Г можна замінювати такими ж іншими буквеними індексами або серій КТ816 і КТ817 відповідно.

Діоди КД522Б замінюються іншими малопотужними імпульсними кремнієвими діодами, наприклад серій КД503, КД521. Світлодіод АЛ307ВМ може бути будь-яким іншим, а L-816BID - миготливим світлодіодом, наприклад, L-796BID

У сигналізаторі застосовані імпортні оксидні конденсатори, але придатні вітчизняні, наприклад, К50-35. Керамічні конденсатори - К10-17а, К10-176 та інші аналогічні. Постійні резистори - С2-33 з можливою заміною на С2-23, МЛТ, ВМ'ЯТ Підстроювальні резистори - СП4-3, замість них можна використовувати СПЗ-16а, СПЗ-37, СПЗ-ЗЕа та інші подібні.

Електромагнітний випромінювач звуку НСМ1212 можна замінити на НСМ1612Х. П'єзоакустичний перетворювач BQ1 - безкорпусний зарубіжного виробництва (приблизний тип VSB35EW-0701), замість нього можна використовувати інший з резонансною частотою 80 кГц. Вимикач SA1 може бути будь-якого типу, наприклад, МТ-1.

Налагодження правильно зібраного сигналізатора починають з установки підстроювальним резистором R7 частоти генератора Г, що дорівнює частоті послідовного резонансу п'єзоакустичного перетворювача BQ1. Амплітуда вихідного сигналу цього генератора повинна бути близько 1 В, чого при необхідності домагаються підбіркою резистора R9 Підбираючи резистори R13 і R14, встановлюють режими роботи підсилювачів (відповідно УМ1 і УМ2) по постійному струму такими, при яких максимальні сигнали на їх виходах мають найменші Рівності коефіцієнтів посилення РОЗУМ1 і РОЗУМ2 на робочій частоті домагаються добіркою резисторів R11 і R12.

Підстроювальним резистором R25 балансують сигналізатор - досягають мінімально можливої ​​постійної напруги між висновками конденсатора СЮ (входами ДУ) при рівномірно прогрітому до кімнатної температури чутливому елементі. Після балансування постійна напруга на виході ОУ DA3 має дорівнювати приблизно 7,5 В - половині напруги живлення мікросхеми DA3.

Якщо тепер нагрівати невеликі ділянки чутливого елемента, наприклад полум'ям спиртування або свічки, вихідна напруга ОУ повинна зменшуватися або збільшуватися (залежно від місця та ступеня нагріву) не менше ніж на 1 В щодо вихідного значення. R4 та R5, при цьому світлодіод HL31 повинен почати блимати, а випромінювач НА32 – видавати уривчастий звук. Слід переконатися, що при охолодженні чутливого елемента сигналізатор повертається у вихідний стан, при якому світлодіод HL2 і звуковий випромінювач вимкнені, а напруга на виході ОУ DA1 прийняла колишнє значення.

Встановлюючи сигналізатор на об'єкті, необхідно вжити заходів, що виключають вплив вібрації об'єкта і створюваного ним акустичного шуму на чутливий елемент. Для цього його кріплять, наприклад, на віброізолюючих опорах.

література

1. Коннов В. П., Фомкін А. С. Пристрій аварійної пожежної сигналізації Патент РФ № 2315362. Бюлетень "Винаходи Корисні моделі", 2008, № 2.
2. Ільїн О. П. Пристрій аварійної пожежної сигналізації. Патент РФ № 2438183. - Бюлетень "Винаходи. Корисні моделі", 2011 № 36.
3. Ільїн О. Сигналізатор займання. – Радіо, 2009, № 4, с. 36, 37

Автор: О.Ільїн

Дивіться інші статті розділу Охорона і безпека.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву Придорожнє магнітне листя 27.11.2009 За листям дерев можна судити про рівень забруднення повітря, вважають американські геофізики. Все, що міститься у вихлопних газах, і не тільки в них, осідає на листя дерев, у тому числі мікроскопічні частинки оксиду заліза, що мають магнітні властивості. Після цього листя теж стає магнітним, і за рівнем їх магнетизму можна судити про те, наскільки забруднене повітря продуктами згоряння палива. Це з'ясували дослідники з університету Західного Вашингтона на чолі з Берні Хаузеном, проаналізувавши листя з дерев, що ростуть у місті поряд з автобусною зупинкою, на сусідній вулиці та за містом. Як і очікувалося, наймагнітнішим, тобто брудним, було листя в районі зупинки. На сусідній вулиці рівень забруднення виявився у 2-8 разів нижчим, а за містом – у 4-10 разів. Виходить, що якщо, подорожуючи містом, вибирати не жваву вулицю, а тихий провулок, то в легені потраплятиме не просто чистіше повітря, а набагато чистіше. До речі, ці дані підтверджують дослідження вчених із Лідського університету (Великобританія) на чолі з професором Алісоном Томліним. Вони з'ясували, що на сусідній з міською автомагістраллю вулиці вміст чадного газу в повітрі виявляється меншим не на якісь відсотки, а цілих чотири рази.

Інші цікаві новини:

▪ Порушити роботу HDD можна звуком звичайних динаміків

▪ Підшкірні чіпи з COVID-паспортом

▪ LG випустить телефон із гнучким OLED-дисплеєм

▪ Водневий мопед

▪ Вибухівку в радіусі 100 метрів знайде лазер

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Ваші історії. Добірка статей

▪ стаття Інвестиції. Шпаргалка

▪ статья Яке відношення до тютюну має блюдо курча тютюну? Детальна відповідь

▪ стаття На дошці з вітрилом. Особистий транспорт

▪ стаття Виклик для концентраторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Про трансівер Радіо-76. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024