Общие сведения об оптико-электронных извещателях ООО ПТК ИВС 05.08.2019
Инженерно-Конструкторский отдел ООО ПТК ИВС
Назначение
Оптико-электронные пожарные извещатели предназначены для обнаружения очагов пожара на ранней стадии и реагируют на появление дыма.
Все извещатели изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 53325-2012 и должны применяться в соответствии со Сводом Правил СП 5.13130.2009, а также другими нормативными документами, содержащими требования по проектированию, монтажу, эксплуатации и обслуживанию систем пожарной систем пожарной сигнализации различных зданий и сооружений.
Фирмой «ИВС» изготавливается широкий набор типов и модификаций оптико-электронных извещателей, обеспечивающий возможность их применения как в двухпроводных, так и в четырехпроводных шлейфах сигнализации самых различных приемно-контрольных приборов (ППК), а также в качестве автономных устройств обнаружения дыма.
Устройство точечных извещателей
Все извещатели устроены по единой концептуальной схеме, основными узлами которой являются плата с радиоэлементами и оптическая система, расположенные внутри пластикового корпуса. От проникновения внутрь извещателя насекомых корпус защищен мелкоячеистой (0,6х0,6 мм) металлической сеткой, которая совместно с другими деталями выполняет еще и роль электрического экрана. Для подключения в шлейфы сигнализации извещатели в своем составе имеют съемную розетку. B автономных извещателях взамен розетки используется съемная монтажная крышка.
Отличительной особенностью конструкции всех извещателей фирмы ООО ПТК ИВС является сохранение традиционных, в некоторой мере, может быть, и консервативных, технических решений по обеспечению долговременной надежной работы в самых жестких условиях эксплуатации.
Основными из таких решений являются следующие:
- Для сочленения извещателя с розеткой применяется только проверенное временем «двухточечное» контактирование (когда один контакт охватывается другим за счет собственных пружинящих свойств и обеспечивает гарантированный контакт как минимум в двух точках), тогда как многие производители с целью упрощения конструкции перешли на значительно уступающее по надежности «одноточечное» контактирование (когда контакты соприкасаются только одной из сторон и гарантированный контакт, за счет неидеальности их поверхностей, может быть только в одной точке).
- Материалы для изготовления сочленяемых контактов идеально подобраны по электрохимической совместимости, что исключает при их соприкосновении наличие гальванического эффекта, являющегося основным фактором возникновения коррозии. Принцип достижения максимальной электрохимической совместимости применен и при подборе материалов для изготовления всех металлических деталей, контактирующих между собой.
- Для обеспечения долговременной надежности контактов в извещателях соблюдены необходимые требования по обеспечению протекания через каждое контактное соединение минимально допустимых коммутационных токов.
- В извещателях сохранен классический принцип проверки работоспособности путем непосредственного введения имитатора дыма в чувствительную зону оптической системы, что позволяет выявить дефектный извещатель при любой неисправности, тогда как в большинстве случаев организация проверки работоспособности путем внесения возмущений в электрическую схему (например, от геркона или электрической кнопки), не позволяет выявить часть неисправностей, и как правило, это отказы элементов оптической системы.
- Обеспечение степени защиты от проникновения внутрь твердых тел не ниже IP40 по ГОСТ 14254 в целом всего корпуса, а не только оптической системы, как у многих других извещателей, позволяет обеспечить надежную защиту печатной платы от попадания на нее электропроводных частиц пыли с достаточными размерами и способных вызвать нежелательные замыкания в электрической схеме.
- Контакты розетки имеют надежную изоляцию друг от друга со стороны ее крепления к строительным конструкциям (применена специальная защитная крышка), тогда как отказ от такой защиты с целью упрощения конструкции у целого ряда других извещателей многократно повышает риск увеличения токов утечки в шлейфах сигнализации по мере накопления на поверхности розетки пыли и грязи или протечках воды.
- B извещателях предусмотрена возможность неполной его разборки-сборки с целью очистки оптической системы от пыли, при этом конструкция обеспечивает высокую повторяемость основного параметра - чувствительности - после многократного проведения этой процедуры в процессе эксплуатации.
В качестве устройства проверки работоспособности во всех извещателях применен оригинальный подпружиненный рычажно-кнопочный механизм, исключивший необходимость введения внутрь оптической системы внешнего имитатора, при проверке которым в чувствительную зону могли быть внесены ворсинки и волоски, способные впоследствии привести к ложным срабатываниям.
Сборка печатных плат извещателей осуществляется по технологии SMD-монтажа, в качестве материалов для изготовления узлов и деталей применяются только высококачественные нержавеющие стали и импортные АБС-пластики.
Принцип действия точечных извещателей
Работа извещателя построена на классическом принципе действия точечных оптико-электронных дымовых датчиков. В оптической системе определенным образом установлены излучатель и приемник, работающие в инфракрасном диапазоне. При отсутствии дыма в зоне обнаружения конструкция оптической системы должна обеспечить максимальное поглощение мощности излучателя и, в идеале, полное отсутствие, а в реальности минимальное попадание этого излучения на приемник. При заходе дыма в обнаружительную камеру инфракрасное излучение рассеивается (переотражается, преломляется, переизлучается) его частицами, что приводит к значительному увеличению попадаемой на приемник мощности излучения. При превышении заданного порога извещатель фиксирует сигнал «Пожар», передает соответствующее извещение на приемно-контрольный прибор или (и) формирует звуковые сигналы оповещения находящихся поблизости людей.
Основной характеристикой оптико-электронных извещателей является их чувствительность, определяемая как затухание мощности оптического луча, прошедшего в задымленной среде определенное расстояние, по отношению к мощности луча, прошедшего такое же расстояние, но в не задымленной среде. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 53325 2012 этот параметр должен находиться в пределах от 0,05 до 0,2 дБ/м, и если его для более наглядного представления выразить процентах, то он будет соответствовать диапазону от 1,1 до 4,5 %/м. Извещатели, имеющие чувствительность на нижней границе диапазона, будут склонны к ложным срабатываниям из-за наличия в воздухе различных примесей в виде пыли и аэрозолей, а извещатели с чувствительностью в области верхнего значения не смогут обнаружить очаг пожара на его ранней стадии. Поэтому для эффективной защиты помещений извещатели должны сохранять оптимальное значение чувствительности в широком диапазоне значений внешних воздействующих факторов (обеспечивать долговременную стабильность этого значения). Определяющим фактором в решении этой задачи является наличие хороших обнаружительных характеристик у применяемых оптических систем, основной из которых является величина отношения сигнала приемника при наличии в зоне обнаружения дыма с оптической плотностью, равной порогу срабатывания, к сигналу при отсутствии дыма (естественной прозрачности воздуха), B дальнейшем именуемая отношением «сигнал/шум». Стремление иметь максимально возможную величину отношения «сигнал/шум» в первую очередь диктуется необходимостью обеспечения высокой помехоустойчивости и достижения стабильности работы извещателя в широком диапазоне внешних воздействующих факторов (климатических, механических, фоновой освещенности, изменения напряжений питания и пр.).
В извещателях фирмы ООО ПТК ИВС применяются только горизонтально-вентилируемые оптические системы двух модификаций - базовая и уменьшенная. Базовая оптическая система для чувствительности 0,1 дБ/м имеет величину отношения «сигнал/шум» от 4 до 6 единиц, а уменьшенная — от 3,5 до 5,5, что позволяет обеспечить высокую стабильность чувствительности в самом широком диапазоне значений внешних воздействующих факторов. Для обеспечения сохранения заданного уровня чувствительности в процессе эксплуатации в течение всего срока службы в оптических системах применяются только дорогостоящие импульсные инфракрасные диоды (ИК—диоды), теряющие при испытаниях на ускоренное старение (за время, эквивалентное 10 годам) не более 5-7% от начального уровня мощности, тогда как недорогие ИК-диоды с похожими характеристиками при аналогичных испытаниях теряют до 50-80% мощности (что эквивалентно потере чувствительности извещателей в 2-5 раз от уровня при приемке). Работа на высоких уровнях импульсной мощности ИК-диодов (не менее 1 Вт) позволяет значительно уменьшить зависимость чувствительности от спектральной характеристики дыма, так как при такой мощности ИК-импульса рассеивающая способность частиц дыма становится менее зависимой от их окраски.
Помехоустойчивость
Для достижения высокого уровня помехоустойчивости извещателей в их конструкции, электрических схемах и алгоритмах обработки применен целый комплекс технических решений, а именно:
- достижение максимально-возможной мощности импульса инфракрасного излучения и минимально-возможного входного сопротивления приемника (для уменьшения наводимой ЭДС и снижения влияния внешнего инфракрасного излучения);
- применение во входном усилителе двухкаскадного низкочастотного подавляющего фильтра (для подавления наводимых ЭМП промышленной частоты и принимаемых фотодиодом излучений осветительных приборов);
- использование помехоподавляющего алгоритма принятия решения о превышении порога срабатывания;
- введение в схему дискретного высокочастотного подавляющего фильтра, предотвращающего ложные срабатывания при воздействии ЭМП любого уровня с частотой выше 30 кГц;
- соединение всех доступных извне проводящих конструктивных элементов и защитных экранов с «общим» выводом для подключения в шлейф сигнализации (для защиты от электростатического разряда);
- минимизация длины выводов фотодиода, выводов и связей входных элементов приемника (для уменьшения наводимой ЭДС);
- защита схемы и оптической системы извещателя с помощью экранов из высококачественных материалов (сетка и лента из никель содержащей нержавеющей стали);
- создание специальной конфигурации оптической системы и выбор конструкционного материала, исключающих прямое воздействие внешних инфракрасных излучений на фотодиод.
Необходимо особо отметить, что во всех извещателях фирмы ООО ПТК ИВС сохранено применение электрической экранировки схемы и оптической системы, хотя для защиты от ложных срабатываний можно было бы обойтись только алгоритмическими методами. Но все алгоритмические методы по своей сути сводятся в лучшем случае к загрублению, а в худшем — к полной потере чувствительности в момент действия помехи, поэтому применение таких извещателей в условиях постоянно—действующих помех (например, на промышленных предприятиях, вблизи ретрансляторов сотовой связи и др.) может привести к значительной задержке (или полному отсутствию) обнаружения очага пожара. Наличие электрических экранов многократно снижает уровень проникающего в схему помехового сигнала и позволяет сохранять необходимую чувствительность при достаточно мощных постояннодействующих электромагнитных помехах в защищаемом помещении.
Дымозаход
Обеспечение минимально-затрудненного проникновения дыма в чувствительную зону оптической системы в извещателе реализовано:
- применением только горизонтально-вентилируемых оптических систем, в которых для проникновения в чувствительную зону дыму не требуется делать вертикальных перемещений, как правило, затрудненных наличием в помещениях градиента температур по линии от пола к потолку;
- наличием значительных по размерам входных отверстий в пластмассовом корпусе извещателя, тогда как в узкие щели проникновение дыма было бы затруднено из-за присутствия статических зарядов как на частицах дыма, так и на пластмассовом корпусе. При одинаковом знаке заряда частицы дыма сразу же отталкиваются от корпуса, а при противоположных зарядах они, пролетая в узкую щель, сначала притянутся к корпусу и, получив от него заряд того же знака, опять же начинают отталкиваться;
- применением в качестве защиты от проникновения насекомых в оптическую систему металлической сетки, соединенной с «общим» проводом электрической схемы, что делает ее нейтральной по отношению к зарядам частиц дыма и не препятствует их свободному проникновению в чувствительную зону.
Оптимизация взаимного расположения отверстий в корпусе извещателя и конфигурации дымозаходных путей оптической системы позволила значительно уменьшить зависимость чувствительности от направления движения воздуха, вызванную естественной «затененностью» от ИК—диода и фотодиода, расположенных на пути движения дыма.
Стабильность характеристик
Стабильность и повторяемость характеристик извещателей в процессе производства обеспечивается как выбором достаточно высокоточных радиоэлементов, так и наличием оригинальных методик настройки, определяющей из которых является методика настройки основного параметра - чувствительности. В процессе ее разработки был решен целый комплекс задач: подбор материалов для изготовления имитаторов дыма, выбор наиболее оптимальных ИК-диода и фотодиода, создание специальной конструкции оптической системы и др. В настоящее время методика позволяет настраивать извещатели на любое значение чувствительности (в пределах, регламентируемых российскими стандартами) с точностью ±15% при крупносерийном производстве и с точностью ±10% при мелкосерийном выпуске.
C появлением на рынке потребности в извещателях с фиксированным током срабатывания (для приемно-контрольных приборов с двухуровневым сигналом «Пожар») в извещателях фирмы ООО ПТК ИВС была применена высокостабильная схема ограничителя тока в выходном каскаде, обеспечивающая изменение тока срабатывания в пределах не более 5-7% от номинального во всем диапазоне рабочих температур от -30°С до +60°С.
Качество и надежность
Для обеспечения необходимого уровня качества и высокой надежности выпускаемой продукции на предприятии используется комплексный подход, основными составляющими которого являются:
- систематический сбор и обобщение информации о результатах применения различных систем пожарной сигнализации на конкретных объектах;
- проведение анализа достоинств и недостатков различных технических решений, выявленных при долговременной эксплуатации изделий;
- отслеживание достижений мировых лидеров в области пожарной автоматики;
- тщательная проработка всех аспектов при разработке технических заданий;
- проведение всего комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) при разработке изделий;
- использование при конструировании только таких технических решений, эффективность которых была подтверждена на этапе НИОКР или результатами многолетней эксплуатации;
- применение при конструировании современных методов компьютерного моделирования с использованием сквозных технологий процессов разработки изделий и подготовки производства;
- использование комплектующих элементов только ведущих производителей электронной техники;
- организация входного контроля покупных комплектующих элементов и материалов;
- применение для изготовления современного высокопроизводительного и высокоточного оборудования;
- постоянное проведение технологического перевооружения производства;
- разработка и внедрение оригинальных методик проверок и испытаний выпускаемых изделий;
- подбор, обучение и переаттестация персонала;
- постоянное совершенствование системы обеспечения качества выпускаемой продукции;
- оказание технической поддержки применения выпускаемой продукции на объектах эксплуатации;
- обеспечение эффективного гарантийного и послегарантийного обслуживания выпускаемой продукции.
В таблицах приведены характеристики точечных дымовых извещателей производства ООО ПТК ИВС
| Наименование параметра, характеристики | ДИП-44 | ДИП-44СВ | ДИП-44 с МС-01 | ДИП-44 с МС-02 |
|---|---|---|---|---|
| Типовая чувствительность, дБ/м | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Инерционность, с | 4÷5 | 4÷5 | 4÷5 | 4÷5 |
| Напряжение питания, В | 9÷36 | 9÷36 | 9÷15 | 9÷15 |
| Ток потребления в дежурном режиме, мА | Не более 0,15 | Не более 0,15 | Не более 0,15 | <12 |
| Ток утечки, мкА | <2 | <2 | <2 | <2 |
| Тип выходной цепи | Стаб. напр. | Стаб. тока | НРК реле | НРК реле |
| Напряжение срабатывания, В | 7,5÷8,5 | — | — | — |
| Ток срабатывания, мА | — | 7÷8 | <25 | <35 |
| Сопротивление замкнутых контактов оптореле, Ом | — | — | <100 | <100 |
| Сопротивление разомкнутых контактов оптореле, кОм | — | — | >500 | >500 |
| Максимально допустимый ток выходной цепи, мА | 50 | — | 100 | 100 |
| Максимально-допустимое напряжение коммутации, В | — | — | 100 | 100 |
| Минимально-необходимое время отключения питания для сброса, с | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Габаритные размеры не более, мм | Ø100х50 | Ø100х50 | Ø100х50 | Ø100х50 |
| Масса не более, кг | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Возможность подключения ВУОС или УШК-01 | есть | есть | нет | нет |
| Способность сохранять сработавшее состояние при перерывах питания до 100 мс | есть | есть | есть | есть |
| Диапазон рабочих температур , °С | от -30 до +60 | от -30 до +60 | от -30 до +60 | от -30 до +60 |
| Влагоустойчивость, % | до 98% | до 98% | до 98% | до 98% |
| Виброустойчивость в диапазоне 10÷150 Гц | 0,5g | 0,5g | 0,5g | 0,5g |
| Допустимая фоновая освещенность, лк | До 12000 | До 12000 | До 12000 | До 12000 |
| Степень жесткости к ЭМП | четвертая | четвертая | четвертая | четвертая |
| Контролируемая площадь, м² | До 85 | До 85 | До 85 | До 85 |
| Защита оболочки не хуже | IP 40 | IP 40 | IP 40 | IP 40 |
| Наименование параметра, характеристики | ДИП-53 | ДИП-53 с МС-03 | ДИП-53 с МС-04 |
|---|---|---|---|
| Типовая чувствительность, дБ/м | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Инерционность, с | 4÷5 | 4÷5 | 4÷5 |
| Напряжение питания, В | 10÷36 | 9÷15 | 9÷15 |
| Ток потребления в дежурном режиме, мА | Не более 0,2 | Не более 0,2 | <12 |
| Ток утечки, мкА | <2 | <2 | <2 |
| Тип выходной цепи | Стаб. напр. | НРК реле | НРК реле |
| Напряжение срабатывания, В | 8,5÷10 | — | — |
| Ток срабатывания, мА | — | <30 | <40 |
| Сопротивление замкнутых контактов оптореле, Ом | — | <100 | <100 |
| Сопротивление разомкнутых контактов оптореле, кОм | — | >500 | >500 |
| Максимально допустимый ток выходной цепи, мА | 50 | 100 | 100 |
| Максимально-допустимое напряжение коммутации, В | — | 100 | 100 |
| Минимально-необходимое время отключения питания для сброса, с | 2 | 2 | 2 |
| Уровень громкости звуковых сигналов, дБ | >88 | >88 | >88 |
| Габаритные размеры не более, мм | Ø100х50 | Ø100х50 | Ø100х50 |
| Масса не более, кг | 0,21 | 0,21 | 0,21 |
| Возможность подключения ВУОС или УШК-01 | есть | нет | нет |
| Способность сохранять сработавшее состояние при перерывах питания до 100 мс | есть | есть | есть |
| Диапазон рабочих температур , °С | от -30 до +60 | от -30 до +60 | от -30 до +60 |
| Влагоустойчивость, % | до 98% | до 98% | до 98% |
| Виброустойчивость в диапазоне 10÷150 Гц | 0,5g | 0,5g | 0,5g |
| Допустимая фоновая освещенность, лк | До 12000 | До 12000 | До 12000 |
| Степень жесткости к ЭМП | четвертая | четвертая | четвертая |
| Контролируемая площадь, м² | До 85 | До 85 | До 85 |
| Защита оболочки не хуже | IP 40 | IP 40 | IP 40 |
| Наименование параметра, характеристики | ДИП-54Т | ДИП-54Т-7,5 | ДИП-54Р | ДИП-54Р1 |
|---|---|---|---|---|
| Типовая чувствительность, дБ/м | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Инерционность, с | 4÷5 | 4÷5 | 4÷5 | 4÷5 |
| Напряжение питания, В | 8÷36 | 10÷36 | 8÷36 | 8÷36 |
| Ток потребления в дежурном режиме, мА | Не более 0,15 | Не более 0,15 | Не более 0,15 | <12 |
| Ток утечки, мкА | <2 | <2 | <2 | <2 |
| Тип выходной цепи | Стаб. напр. | Стаб. тока | НРК реле | НРК реле |
| Напряжение срабатывания, В | 7÷8 | — | — | — |
| Ток срабатывания, мА | — | 7÷8 | <10 | <10 |
| Сопротивление замкнутых контактов оптореле, Ом | — | — | <50 | <30 |
| Сопротивление разомкнутых контактов оптореле, кОм | — | — | >500 | >500 |
| Максимально допустимый ток выходной цепи, мА | 50 | — | 100 | 100 |
| Максимально-допустимое напряжение коммутации, В | — | — | 100 | 100 |
| Минимально-необходимое время отключения питания для сброса, с | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Габаритные размеры не более, мм | Ø85х44 | Ø85х44 | Ø85х44 | Ø85х44 |
| Масса не более, кг | 0,12 | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Возможность подключения ВУОС или УШК-01 | есть | есть | нет | нет |
| Способность сохранять сработавшее состояние при перерывах питания до 100 мс | есть | есть | есть | есть |
| Диапазон рабочих температур , °С | от -30 до +60 | от -30 до +60 | от -30 до +60 | от -30 до +60 |
| Влагоустойчивость, % | до 98% | до 98% | до 98% | до 98% |
| Виброустойчивость в диапазоне 10÷150 Гц | 0,5g | 0,5g | 0,5g | 0,5g |
| Допустимая фоновая освещенность, лк | До 12000 | До 12000 | До 12000 | До 12000 |
| Степень жесткости к ЭМП | четвертая | четвертая | четвертая | четвертая |
| Контролируемая площадь, м² | До 85 | До 85 | До 85 | До 85 |
| Защита оболочки не хуже | IP 40 | IP 40 | IP 40 | IP 40 |