초음파 화재 경보기. 계획, 설명

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제안된 경보 장치는 연료 라인, 전기 케이블, 가스 파이프라인, 가연성 물질이 담긴 탱크 및 다양한 장치와 같은 확장된 화재 위험 물체의 분산 모니터링 시스템을 위한 것입니다. 화염의 열 효과에 반응합니다. 민감한 요소는 내열성 금속으로 만들어진 유연한 와이어 형태로 만들어진 초음파 도파관으로, 길이를 따라 분포된 여러 온도 센서와 동일합니다. 코드형 디자인을 통해 이러한 요소를 제어 대상의 표면을 따라 모양에 따라 배치할 수 있습니다.

알려진 비상 화재 경보 장치는 민감한 요소가 저융점 물질로 채워진 확장된 내열 튜브 형태로 만들어지며 이를 통해 초음파 방출기와 수신기 사이에 음향 연결이 있습니다. 튜브의 반대쪽 끝[1, 2]. 화염에 의해 가열되면 내부의 물질이 녹아서 방출기와 수신기 사이의 음향 연결이 변경되어 경보 신호 형성의 기초가 됩니다.

이러한 장치의 단점은 감지 요소의 복잡한 설계로 인해 튜브에서 용융물이 누출되는 것을 방지해야 한다는 것입니다. 또한 반응 온도는 항상 민감한 요소를 채우는 재료의 용융 온도와 동일합니다. 화학적 조성을 변경해야만 규제할 수 있습니다. 실제로, 다양한 조건의 경우 다양한 재료로 만들어진 민감한 요소를 공급해야 하는데 이는 항상 허용되는 것은 아닙니다.

[3]에 설명된 경보 장치는 비슷한 원리로 작동하지만 그 안에 있는 민감한 요소(초음파 도파관)는 튜브가 아닌 견고한 내열 와이어로 만들어집니다. 그 장점은 민감한 요소의 디자인이 단순하다는 것입니다. 가열로 인해 파동 전파 속도가 변할 때 초음파 도파관에서 발생하는 복잡한 간섭 현상의 결과로 수신 장치의 입력 신호가 변경됩니다. 응답 온도는 수신기 출력에서 비교 장치의 임계값을 변경하여 조정할 수 있습니다.

단점은 원하는 감도를 얻으려면 생성된 초음파 진동의 주파수를 조정해야 하는 경우가 많다는 것입니다. 사실 이것이 없으면 화재 중에 수신된 신호가 감소하거나 증가할 수 있으며 장치 [3]의 비교 장치는 감소에만 반응합니다.

위에서 설명한 경보에는 또 다른 일반적인 단점이 있습니다. 두 개의 압전음향 변환기(전송 및 수신)가 있어야 하며 민감한 요소의 서로 다른 끝에 설치되어야 합니다. 이로 인해 경보기의 설계가 전체적으로 복잡해지고 어떤 경우에는 현장 설치가 복잡해집니다.

제안된 화재 감지기는 위와 같은 단점이 없다.

주요 기술 특성

응답 온도 °С, 이하.......200
응답 시간 s, 더 이상 ....... 15
복구 시간, s, 더 이상 ....... 30
센서 길이, m, 이하.......1
작동 주파수, kHz .... 80±0,5
공급 전압, V ......27±3
소비 전류, mA, 더 이상 ....... 100

알람의 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 1. 여기에는 초음파 주파수 신호 발생기 Г, 전력 증폭기 UM2 및 UM1, 초음파 도파관(민감 요소)이 부착된 압전 음향 변환기 PP, 압전 변환기 EPP의 저항 등가물, 증폭기가 소비하는 전류 센서가 포함됩니다. UM2 및 UM1 DT2 및 DT1 , 차동 증폭기 원격 제어, 통합 회로 AND, 임계값 장치 PU2 및 PU1, 화재 표시 장치 IND. 노드 UM 2과 UM1, DT2과 DTXNUMX는 쌍으로 동일합니다.

발생기 G 출력의 초음파 주파수 신호는 증폭기 UM1 및 UM2의 입력에 공급됩니다. 초음파 압전 변환기 PP는 UM1의 출력에 연결되고 해당 장치는 UM2의 출력에 연결됩니다.

PP는 도파관에 민감한 요소의 종방향 초음파 진동을 자극하고, 이 진동은 끝으로 전파되어 반사되어 변환기로 돌아옵니다. 그 결과, 도파관에 정재 탄성파가 형성됩니다. 이 모드는 PP의 부하 역할을 하는 도파관의 특정 입력 음향 임피던스에 해당하며 PA1에서 PP가 가져오는 전력과 전원에서 이 증폭기가 소비하는 전류는 이에 따라 달라집니다.

화재가 발생하지 않으면 이러한 모든 매개변수는 변경되지 않습니다. 그러나 도파관의 한 부분이 화염에 의해 가열되면 이를 따라 초음파 전파 속도가 변합니다. 이에 따라 정재파의 패턴과 도파관의 입력 음향 임피던스가 변경됩니다. 그 결과는 PA1이 소비하는 전류와 정상 상태 값의 편차입니다.

UM2의 출력에 연결된 EPP 이미 터의 저항 등가 저항은 화재가 없을 때 UM1과 UM2에서 소비되는 전류 값이 동일하도록 선택됩니다. 이 경우, 전류 센서 DT1, DT2로부터 그 차이를 계산하는 리모콘의 차동 증폭기 입력에 공급되는 전압 값은 다르지 않습니다.

초음파 화재 감지기
그림. 1

초음파 성분을 추가로 약화시키는 통합 회로 AND를 통과한 리모콘의 출력 신호는 임계값 장치 PU1 및 PU2의 입력에 도달합니다. 그 중 하나는 고정 값에 비해 전압 증가에 반응하고 두 번째는 감소에 반응하도록 구성됩니다.

임계값 장치가 작동되면 IND 표시 장치는 소리와 빛 경보 신호를 생성합니다.화재가 제거되고 민감한 요소가 냉각되면 경보가 다시 작동할 준비가 됩니다. 기타 불안정 요인(예: 공급 전압 변화)은 UM1과 UM2에서 소비하는 전류의 상호 동등성을 위반하지 않으므로 노출 시 경보 신호가 생성되지 않습니다.

쌀. 2 (확대하려면 클릭)

화재 경보기의 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX

발전기 G는 비교기 DA1에 조립됩니다. 출력 신호는 듀티 사이클이 약 2인 일련의 직사각형 펄스입니다. 커패시터 C4와 저항 R7, R7은 주파수를 설정하고, 트리밍 저항 R9은 펄스 주파수를 변경하는 기능을 제공합니다. 진폭은 저항성 전압 분배기 R10R1에 의해 원하는 값으로 감소됩니다. 커패시터 C1과 저항 RXNUMX은 발전기 작동 중에 발생하는 펄스 노이즈가 감지기의 전원 회로에 침투하는 것을 줄이는 필터를 형성합니다.

증폭기 UM1은 트랜지스터 VT3, VT4 및 VT1에 조립되고 증폭기 UM2는 VT5 VT6 및 VT2에 조립됩니다. 각각의 전압 증폭률은 저항 R13 ~ R1 1 및 R14 ~ R12의 저항 비율로 지정되며, 저항 R15, R17은 해당 증폭기의 첫 번째 단계의 부하 부하입니다. 저항 R13, R14, R16 R18, R20-R23은 증폭기의 DC 모드를 안정화합니다. 다이오드 VD1-VD4는 트랜지스터 VT3-VT6의 바이어스 전압을 설정합니다. 압전음향 변환기 BQ1(PP)은 UM1의 출력에 연결됩니다. 저항 R24 및 R25는 이러한 변환기(EPC)와 동일합니다.

센서 DT1 및 DT2는 전력 증폭기 전원 회로에 직렬로 연결된 저항 R19 및 R26입니다.

리모콘은 DA3 연산 증폭기에 조립됩니다. 저항 R27-R29, R33은 이득을 설정하고, 저항 R30: R34 및 커패시터 C9는 단극 전원 공급 장치로 연산 증폭기의 정상적인 작동을 보장합니다. 커패시터 SY는 원격 제어 입력 사이의 초음파 주파수 전압의 진폭을 줄입니다.

적분 회로 And는 저항 R37과 커패시터 C13으로 구성됩니다. PU1과 PU2는 비교기 DA4와 DA5에 각각 조립됩니다. 저항 전압 분배기 R31R35 및 R32R36은 응답 임계값을 설정합니다. 커패시터 C11 및 C12 - 필터링

화재 표시 장치는 발전기가 내장된 전자기음 방출기 HA1, 필터 커패시터 C14 및 깜박이는 LED HL2로 구성됩니다. 통합 안정기 DA2 및 필터 커패시터 C3, C4는 +15V의 전압원을 형성합니다. 저항이 있는 LED HL1 R8은 장치를 켜는 표시 단위입니다.

경보 구성요소는 브레드보드에 장착됩니다. 얇은 절연선으로 서로 연결되어 있습니다. 민감한 요소는 BQ2 압전음향 변환기의 작업 표면에 한쪽 끝이 납땜된 직경 1,5mm, 길이 1m의 구리선 조각입니다.

K554SAZ 비교기 대신 K554SAZB, K521SAZ, 521 SAZ 또는 가져온 아날로그 LM311을 다른 인덱스와 함께 사용할 수 있습니다. K140UD6 연산 증폭기는 140UD6A, 140UD6B, 140UD601A 140UD601B KR140UD6 KR140UD608 및 기타 범용 연산 증폭기로 교체할 수 있습니다. 다양한 접두사와 색인이 포함된 통합 안정 장치 KR142EN8V - 7815의 아날로그를 가져왔습니다.

KT503G 트랜지스터는 동일한 시리즈의 트랜지스터나 유사한 매개변수를 가진 다른 트랜지스터로 교체할 수 있습니다. 트랜지스터 KT814G, KT815G는 각각 다른 문자 인덱스 또는 KT816 및 KT817 시리즈와 동일한 것으로 교체할 수 있습니다.

KD522B 다이오드는 KD503, KD521 시리즈와 같은 다른 저전력 펄스 실리콘 다이오드로 대체됩니다. AL307VM LED는 다른 LED일 수 있으며 L-816BID는 깜박이는 LED일 수 있습니다(예: L-796BID).

경보기는 수입 산화물 커패시터를 사용하지만 K50-35와 같은 국내 커패시터도 적합합니다. 세라믹 커패시터 - K10-17a, K10-176 및 기타 유사한 것. 고정 저항기 - S2-33, MLT, OMYAT 트리머 저항기로 교체 가능한 S2-23, 대신 SPZ-4a, SPZ-3, SPZ-ZEA 등을 사용할 수 있습니다.

전자음 방출기 NSM1212X를 NSM1612X로 교체할 수 있습니다. BQ1 압전음향 변환기는 프레임이 없는 외국 제조 변환기(VSB35EW-0701 B 유형으로 추정)이며, 대신 공진 주파수가 80kHz인 다른 변환기를 사용할 수 있습니다. 스위치 SA1은 MT-1과 같이 모든 유형이 될 수 있습니다.

올바르게 조립된 경보 장치의 설정은 트리밍 저항기 R7을 사용하여 압전 음향 변환기 BQ1의 직렬 공진 주파수와 동일한 발전기 G의 주파수를 설정하는 것부터 시작됩니다. 이 발생기의 출력 신호의 진폭은 약 1V여야 하며 필요한 경우 저항 R9를 선택하여 달성됩니다. 저항 R13 및 R14를 선택하면 증폭기의 작동 모드(각각 UM1 및 UM2)가 설정됩니다. 출력의 최대 신호가 왜곡을 최소화하도록 직류를 사용합니다. 작동 주파수에서 UM1과 UM2의 이득은 저항 R11과 R12를 선택하여 동일하게 달성됩니다.

튜닝 저항 R25는 신호 장치의 균형을 맞추는 데 사용됩니다. 즉, 커패시터 SY(리모콘 입력)의 단자와 민감한 요소 사이의 가능한 최소 정전압을 실온으로 균일하게 가열하는 데 사용됩니다. 밸런싱 후 연산 증폭기 DA3 출력의 정전압은 약 7,5V(DA3 칩 공급 전압의 절반)여야 합니다.

예를 들어 알코올 램프나 양초의 불꽃과 같이 민감한 요소의 작은 영역을 가열하는 경우 연산 증폭기의 출력 전압은 (가열 위치 및 정도에 따라) 최소 1만큼 감소하거나 증가해야 합니다. 초기 값에 대한 V 민감한 요소를 가열할 때 비교기 DA4 및 DA5의 작동은 트리밍 저항 R31 및 R32를 사용하여 달성되며 HL2 LED는 깜박이기 시작하고 HA1 이미 터는 간헐적으로 소리를 내야합니다. 민감한 요소가 냉각되면 알람이 원래 상태로 돌아가서 HL2 LED와 사운드 이미 터가 꺼지고 연산 증폭기 DA3 출력의 전압이 이전 값으로 돌아가는지 확인해야 합니다. .

신호 장치를 물체에 설치할 때 물체의 진동과 이로 인해 민감한 요소에 발생하는 음향 소음의 영향을 배제하기 위한 조치를 취해야 합니다. 이를 위해 예를 들어 진동 차단 장치에 장착합니다. 큰 면적이나 부피의 물체는 그 주위의 민감한 요소를 구부려 제어됩니다.

문학

Konnov V.P., Fomkin A.S 비상 화재 경보 장치 RF 특허 번호 2315362. 게시판 "발명품 유용한 모델", 2008 No. 2.
Ilyin O.P. 비상 화재 경보 시스템. RF 특허 번호 2438183. - 게시판 "발명품. 실용 신안", 2011, No. 36.
Ilyin O. 화재 경보기. - 라디오, 2009년, 4호, p. 36, 37

저자: O.Ilyin

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미국 지구 물리학자들에 따르면 나무의 잎사귀로 대기 오염 수준을 판단할 수 있습니다.

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이는 버니 하우젠(Bernie Hausen)이 이끄는 웨스턴 워싱턴 대학(University of Western Washington)의 연구원들이 버스 정류장 옆, 옆 거리, 도시 외곽에서 자라는 나무의 잎을 분석하여 알아낸 것입니다.

예상대로 가장 자성, 즉 더러운 것은 정류장 영역의 나뭇잎이었습니다. 이웃 거리에서 오염 수준은 2-8 배 낮고 도시 밖에서는 4-10 배 낮습니다. 도시를 여행 할 때 번화 한 거리가 아닌 조용한 차선을 선택하면 깨끗한 공기뿐만 아니라 훨씬 깨끗한 공기가 폐로 들어갑니다.

그건 그렇고, 이러한 데이터는 Alison Tomlin 교수가 이끄는 Leeds 대학 (영국) 과학자들의 연구에 의해 확인되었습니다. 그들은 도시 고속도로 옆 거리에서 공기 중의 일산화탄소 함량이 몇 퍼센트 미만이지만 많게는 XNUMX배라는 것을 발견했습니다.

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