[科普中國]-離子感煙式探測器

工作原理

離子感煙探測器是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵部件1 , 可以在火災(zāi)最初發(fā)生煙霧階段發(fā)出早期報警 , 其工作原理是采用離子室為煙霧物理形態(tài)的第一探測器件 , 當無煙霧發(fā)生即探測器處于值班狀態(tài) , 離子室保持一個平衡的離子流 , 其基準輸出點保持一個相對穩(wěn)定的電位 , 而當有煙霧發(fā)生時 , 離子室的離子流隨煙霧的大小而發(fā)生相應(yīng)的變化 , 其基準輸出點的電位也隨之發(fā)生變化 , 這樣 , 離子室就將煙霧的物理量的變化轉(zhuǎn)化成一個電量的變化 , 當離子室基準點電位的變化大于一定值 VA 時 , 該探測器即認為是火災(zāi)前兆 , 在點亮報警指示燈的同時 , 輸出一個報警信號到探測主控系統(tǒng) , 當主控系統(tǒng)采樣到該報警信號并確認后 , 即刻向值班人員發(fā)出火災(zāi)預(yù)警。

線路分析離子感煙探測器電路基本上可分為以下五個部分: 探測器工作電源 ; 探測器接口電路 ; 探測器煙霧檢測電路 ; 探測器報警電路 ; 探測器報警指示燈控制電路。

探測器工作電源該探測器工作電源(見圖1) , 為+24V 直流輸入,輸出+10V工作電壓 , 采用電容器蓄能;穩(wěn)壓管穩(wěn)壓 ;晶體管驅(qū)動的方式 , 為探測器提供+ 10 V 的直流工作電壓 .該電源的前級蓄能電容 C9, 由于選擇了耐壓為 2 5 V 的電容器 , 因此限制了輸入電壓的峰值必須小于 25 V , 這就是該電容多次被擊穿的原因 , 建議更換為耐壓值大于 35 V 以上 , 該探測器對系統(tǒng)輸入電源的要求就不會太苛刻 , 輸入電壓的最大峰值應(yīng)該可以放大到 30 V , 后一級工作電源的蓄能電容器 C7, 建議增大電容器的容值 , 這樣 , 在探測器充電間隔期間的工作電壓衰減會相對小一些。

該電源的最低輸入電壓值若只考慮穩(wěn)壓管的最小穩(wěn)壓電流和 T 2 導(dǎo)通時經(jīng) R 7、R 8分壓到 M C145 027芯片的輸入應(yīng)≥ 9 V , 以及兩次充電間隔期間蓄能電容器 C7、C9保證探測器的正常工作電壓最低可達20V。

由以上分析 , 該探測器的輸入工作電壓范圍大約在20V～30V之間就能保證其正常工作。

探測器接口電路該探測器與系統(tǒng)的接口電路, 采用了二極管單向?qū)ǖ奶匦?, 以橋式整流的形式接收或發(fā)送信號 , 這樣的 二總線接口形式極大地簡化了工程安裝 , 方便了用戶的使用和維護. 由于該探測器工作在+ 24 V , 電流≤ 800 m A, 因此可采用 I N 400系列的整流二極管 , 電阻 R1是用來抑制瞬間尖峰電壓和與系統(tǒng)的阻抗進行匹配 , 其最小動態(tài)阻值 3 0 k Ψ則為合適選擇 . 解碼器 MC145027用于探測器與系統(tǒng)的信息聯(lián)絡(luò) ,編碼方式采用五位三進制形式 , 當系統(tǒng)的呼號編碼輸入與編碼器的代碼一致時 , 編碼器的第11端輸出一應(yīng)答信號 , 系統(tǒng)讀取道到該信號后即認為該編碼探測器的當前狀態(tài)已被系統(tǒng)讀入并確認。

探測器煙霧檢測電路該探測器煙霧檢測電路, 是由離子室的輸出基準點“ B” 點電位的變化 , 來判斷是否有煙霧發(fā)生 ,通常狀態(tài)下 , “ A”點電位接近+1 V ,“B”點電位為1/2VA , 14467的第 5端為值班狀態(tài)輸出 , 當有煙霧發(fā)生時 , 離子室“ B”點電位 VB 隨煙霧濃度的增加而減小 , 當VB小于一定值時 , 14467的第 5 端立即輸出報警信號,從而實現(xiàn)了對煙霧的自動監(jiān)測和報警輸出。

探測器報警電路該探測器的報警電路主要由 14467和45027 集成電路與幾個晶體管器件組成 ( 見圖 4 ) , 在值班狀態(tài)下,14467的第 5端檢測輸出使 T4處于導(dǎo)通狀態(tài) , 解碼器 145027在與系統(tǒng)進行信息聯(lián)絡(luò)時 , 其第11端的輸出信號經(jīng) C6和R11使T3 瞬間導(dǎo)通 , 再經(jīng)T1輸出一脈寬 t ≈ C10·R11的脈沖(忽略D7的反向漏電流和 R 9 +R 10的支路電流 ) , 系統(tǒng)讀取該脈寬的應(yīng)答信號后即確認無煙霧發(fā)生為正常狀態(tài)即可送一預(yù)警代碼給 145027使其第 13 段的輸出將T5導(dǎo)通 , 離子室“ A”點電位降到1/2VA . 當有煙霧發(fā)生時 , 144 67第 5端的檢測輸出使T 4 截止 , 解碼器的第 11 端輸出信號由于T4截止 , 故經(jīng)由C10和R9、R10使T3導(dǎo)通 , 再經(jīng)T1輸出一脈寬為t≈C10 (R9+R10)的脈沖信號, 當系統(tǒng)讀取到該脈寬的應(yīng)答信號, 則確認為煙霧發(fā)生. 同時“B”點電位也相應(yīng)降 低,使14467的檢測輸出第5端保持煙霧發(fā)生狀態(tài),此報警狀態(tài)可延續(xù)至系統(tǒng)復(fù)位后予以解除 。

指示燈控制電路該探測器的報警指示燈控制電路(見圖5),在值班狀態(tài)下,14467第11端的輸出使T6截止,發(fā)光二極管D5無電流通過,故而不發(fā)光,當有煙霧發(fā)生時,14467第11端輸出一個由R25和C1決定的脈寬信號,使T6處于開關(guān)狀態(tài),當T6導(dǎo)通時D5上有電流經(jīng)過可發(fā)光,當T6截止時上無電流通過不發(fā)光,這樣T6的開關(guān)狀態(tài)就使D5形成了閃爍的預(yù)報警信號。2