Датчик дыма на микроконтроллере MSP430F2012. Как устроена и работает пожарная сигнализация Типы тепловых извещателей

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

Типы извещателей:

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

Наиболее эффективными считаются тепловые и дымовые детекторы.

Дымовые датчики

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

Типы детекторов:

Тепловые датчики

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

Типы тепловых извещателей:

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

Установка дымовых и тепловых датчиков

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

Схема подключения:

  • квадратная;
  • треугольная.

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


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

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

    Показать всё

    Назначение сигнализации

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

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

    Быстрая проверка шлейфов сигнализации

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

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

    Используемые устройства

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

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

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

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

    Ардуино + ИП212 пожарный извещатель (пожарная сигнализация)

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

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

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

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

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

    Виды пожарных извещателей

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

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

    Сигнализация Дачник как подключить самому"

    Дымовые датчики

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

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

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

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


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

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

    Тепловые приборы

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

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

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

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


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

    Обнаружители пламени

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

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

    Комбинированные вариации

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

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

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

    Действия при пожаре

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

    Схема подключения

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

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

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

Датчик пожарной сигнализации это такое устройство которое подает сигнал в случае пожара и сильного задымления. Рассмотрим несколько вариантов самодельных схем

Датчик собран на двух микросхемах DA1 К157УД2, DD1 К561КТЗ. DA1 - это операционные усилители, включенные по схеме компараторов. На DA1.1 выполнен термодатчик, терморезистор R6 можно использовать почти любой с сопротивлением от 1 до 100 кОм. Сопротивлением R2 устанавливается порог срабатывания компаратора.

С ростом температуры сопротивление терморезистора снижается и напряжение на неинвертирующем входе второго вывода компаратора увеличивается. Как только оно станет выше уровня напряжения на инвертирующем третьем входе, выходное напряжение возрастет до уровня напряжения питания.
На компараторе DA1.2 выполнен датчик задымленности. Сопротивление R3 задает ток протекающий через светодиод VD1. Световой поток оказывает воздействие на фотодиод VD2, который вместе с сопротивлением R8 составляют делитель, напряжение с которого идет на инвертирующий вход компаратора DA1.2. Делитель напряжения на резисторах R4, R5 задает напряжение на неинвертирующем входе компаратора. При появлении дыма в случае пожара фотодиод будет освещаться более слабым световым потоком, его сопротивление увеличивается, напряжение на инвертирующем входе снижается и становится ниже напряжения на неинвертирующем входе. Поэтому разность потенциалов на выходе DA1.2 практически скачкообразно изменится до уровня напряжения питания.
Цепочки R9, R10, С1 и R11, R12, С2 используются для защиты от помех, которые могут появиться на входе компаратора и переключить его. Емкость С4 фильтрующая по питанию, чтоб не возбуждалась ИМС DA1. Выходы компараторов DA1.1 и DA1.2 через диоды VD3, VD4 подключены на нагрузочное сопротивление R15, Для связи датчика с основным блоком сигнализации имеется развязка на ключевой ИМС DD1. Все ее четыре ключа включены параллельно. При появлении напряжения питания на выходе любого из компараторов, начнется заряд конденсатор С3, который защищает схему от кратковременных помех на входе или по цепи питания. Когда С3 зарядится до заданного уровня, ключи DD1 начнут пропускать ток, и на контакте <тревога> появится разность потенциалов. Оно и будет говорить о критической ситуации на охраняемом объекте.
Температурный датчик настраивают следующим образом. Нагревают терморезистор до 45 °С и подстройкой сопротивления R2 добиваются того, чтобы загорелся VD5, при понижении температуры светодиод должен гаснуть. Датчик дыма настраивают подстройкой сопротивления R5 так, чтобы он срабатывал только при появлении дыма. При нечетком срабатывании датчика, требуется точнее подобрать резистор R8 под конкретный фотодиод.

Особенностью данной схемы является , которая по своему внутреннему составу является готовым температурным датчиком.

Выход датчика это выход с открытым стоком, который рассчитан на протекание через него тока до 4 мА. При достижении запрограммированной температуры любого из трех датчиков DS1821 уровня TH, на сопротивлении R1 появится падение напряжение, которое отопрет тиристор и включит реле K1. Контакты реле коммутируют любое сигнальное устройство, например .

Схема реагирует на резкое падения освещения датчика вследствии задымления издавая при этом сигнал тревоги. Схема не сработает на постепенное изменения яркости, что позволяет избегать ложного срабатывания. Чтобы Звуковой сигнал звучит около 10 секунд, но это время можно изменить с помощью регулировки сопротивления резистора R5.


В роли источника света необходимо использовать и естественное освещение, но будет лучше, если на датчик света подать яркий луч света из китайской лазерной указки.Необходимая чувствительность регулируется резистором R1. В роли непосредственно самого датчик выступает фоторезистор, сопротивление которого имеет маленькое значение при освещении, и высокое при затемнении.

От пожара ущерб может быть еще больше, чем от воров, а вовремя поданный сигнал тревоги позволит хоть что-то спасти.

Рис. 3.21. Электрическая схема датчика дыма

На промышленных объектах в основном используются для сигнализации о пожаре тепловые датчики (они наиболее дешевы). Особенность их устройства такова, что они подают сигнал тревоги, когда охраняемое помещение уже сгорело.

Наиболее надежны, по мнению пожарных, считаются датчики, срабатывающие на дым, однако они далеко не всем по карману.

Один из вариантов выполнения датчика дыма приведен на рис. 3.21. Cхема состоит из генератора (на элементах микросхемы DD1.1, DD1.2, С1, R1, R2), формирователя коротких импульсов (на DD1.3 и С2, R3), усилителя


Рис. 3.22. Вид конструкции датчика

(VT1) и излучателя (HL1) ИК-импульсов, а также компаратора (DD2) и ключа на транзисторе (VT2). При приеме ИК-импульсов фотодиодом HL2 срабатывает компаратор и своим выходом разряжает конденсатор С4. Как только прохождение импульсов нарушится, конденсатор зарядится через резистор R9 в течение 1 секунды до напряжения питания, и начнет работать элемент D1.4. Он пропускает импульсы генератора на коммутатор тока VT2. Применение светодиода HL3 не является необходимым, но при его наличии удобно контролировать момент срабатывания датчика.

Конструкция датчика (рис. 3.22) имеет рабочую зону, при попадании в которую дыма ослабляется прохождение ИК-импульсов, а если не смогли пройти несколько импульсов подряд - срабатывает датчик (что обеспечивает помехоустойчивость схемы). При этом в соединительной линии появляются импульсы тока, которые и выделяет схема контроля, приведенная на рис. 3.23.


Рис. 3.23. Схема контроля

Датчиков дыма к одному охранному шлейфу можно подключать (параллельно) много. При настройке схемы контроля резистором R14 устанавливаем транзисторы так, чтобы VT3 и VT4 находились в запертом состоянии (светодиод HL4 не светится).

Один датчик дыма в режиме ОХРАНА потребляет ток не более 3 мА и проверен при работе в диапазоне температур от -40 до +50 °С.

Выход схемы контроля (коллектор VT4) может подключаться к системе охраны непосредственно вместо датчика.

При использовании нескольких датчиков, одновременно установленных в разных местах, схему можно дополнить индикатором номера сработавшего датчика дыма. Для этого нужно, чтобы частоты генераторов (зависит от С1 и R2) отличались друг от друга, а воспользовавшись цифровым индикатором частоты, например предложенным М. Назаровым ("Радио", N 3, 1984, стр. 29-30), легко будет определить место возгорания. При этом отпадает необходимость вести охранные шлейфы отдельно до каждого датчика, что значительно упростит разводку проводов и снизит их расход.

Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены на КТ814. ИК-диоды подойдут многих других типов, но при этом может потребоваться подбор номинала резистора R6.

Конденсаторы использованы С1, С2, С4, С5 типа К10-17а, СЗ - К53- 18-16В, С6 - К50-6-16В. Резистор R14 типа СП5-2, остальные типа С2-23.

Датчик дыма целесообразно устанавливать в помещениях, где хра нятся легко воспламеняющиеся предметы, а размещать в местах, где проходит поток воздуха, например вблизи вентиляционного отверстия, - в этом случае возгорание будет обнаружено раньше.

Схема может найти и другие применения, например в качестве безконтактного датчика для охранной сигнализации или устройств автоматики.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Рис. 3.21. Электрическая схема датчика дыма
DD1 Логическая ИС

К561ЛА7

1 В блокнот
DD2 Микросхема 521СА3 1 В блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор

КТ816Г

2 В блокнот
VD1-VD4 Диод

КД521А

4 В блокнот
VD5 Диод

КД247А

1 В блокнот
HL1 Светодиод АЛ156А 1 В блокнот
HL2 Фотодиод ФД256 1 В блокнот
HL3 Светодиод

АЛ307Б

1 В блокнот
С1, С2 Конденсатор 0.033 мкФ 2 В блокнот
С3 Электролитический конденсатор 150 мкФ 16 В 1 В блокнот
С4 Конденсатор 0.1 мкФ 1 В блокнот
R1, R3, R8 Резистор

47 кОм

3 В блокнот
R2, R6 Резистор

750 кОм

2 В блокнот
R4, R7, R10 Резистор

2 кОм

3 В блокнот
R5, R12 Резистор

56 Ом

2 В блокнот
R9 Резистор

3 МОм

1 В блокнот
R11 Резистор

1 кОм

1 В блокнот
Рис. 3.23. Схема контроля
VT3 Биполярный транзистор

КТ208М

1 В блокнот
VT4 Биполярный транзистор

КТ315Б

1 В блокнот
HL4 Светодиод

На промышленных объектах в основном используются для сигнализации о пожаре тепловые датчики (они наиболее дешевы). Особенность их устройства такова, что они подают сигнал тревоги, когда охраняемое помещение уже сгорело.

Наиболее надежны, по мнению пожарных, считаются датчики, срабатывающие на дым, однако они далеко не всем по карману.

Рис 1. Принципиальная схема пожарного датчика дыма

Один из вариантов выполнения датчика дыма приведен на рис. 1. Cхема состоит из генератора (на элементах микросхемы DD1.1, DD1.2, С1, R1, R2), формирователя коротких импульсов (на DD1.3 и С2, R3), усилителя (VT1) и излучателя (HL1) ИК-импульсов, а также компаратора (DD2) и ключа на транзисторе (VT2). При приеме ИК-импульсов фотодиодом HL2 срабатывает компаратор и своим выходом разряжает конденсатор С4. Как только прохождение импульсов нарушится, конденсатор зарядится через резистор R9 в течение 1 секунды до напряжения питания, и начнет работать элемент D1.4. Он пропускает импульсы генератора на коммутатор тока VT2. Применение светодиода HL3 не является необходимым, но при его наличии удобно контролировать момент срабатывания датчика.

Рис 2. Конструкция датчика дыма

Конструкция датчика (рис. 2) имеет рабочую зону, при попадании в которую дыма ослабляется прохождение ИК-импульсов, а если не смогли пройти несколько импульсов подряд — срабатывает датчик (что обеспечивает помехоустойчивость схемы). При этом в соединительной линии появляются импульсы тока, которые и выделяет схема контроля, приведенная на рис. 3.

Рис 3. Схема контроля

Датчиков дыма к одному охранному шлейфу можно подключать (параллельно) много. При настройке схемы контроля резистором R14 устанавливаем транзисторы так, чтобы VT3 и VT4 находились в запертом состоянии (светодиод HL4 не светится).

Один датчик дыма в режиме ОХРАНА потребляет ток не более 3 мА и проверен при работе в диапазоне температур от -40 до +50 °С.

Выход схемы контроля (коллектор VT4) может подключаться к системе охраны непосредственно вместо датчика.

При использовании нескольких датчиков, одновременно установленных в разных местах, схему можно дополнить индикатором номера сработавшего датчика дыма. Для этого нужно, чтобы частоты генераторов (зависит от С1 и R2) отличались друг от друга, а воспользовавшись цифровым индикатором частоты, например предложенным М. Назаровым ("Радио", N 3, 1984, стр. 29—30), легко будет определить место возгорания. При этом отпадает необходимость вести охранные шлейфы отдельно до каждого датчика, что значительно упростит разводку проводов и снизит их расход.

Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены на КТ814. ИК-диоды подойдут многих других типов, но при этом может потребоваться подбор номинала резистора R6.

Конденсаторы использованы С1, С2, С4, С5 типа К10-17а, СЗ — К53- 18-16В, С6 - К50-6-16В. Резистор R14 типа СП5-2, остальные типа С2-23.

Датчик дыма целесообразно устанавливать в помещениях, где хранятся легко воспламеняющиеся предметы, а размещать в местах, где проходит поток воздуха, например вблизи вентиляционного отверстия, - в этом случае возгорание будет обнаружено раньше.

Схема может найти и другие применения, например в качестве безконтактного датчика для охранной сигнализации или устройств автоматики.


C этой схемой также часто просматривают:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: