Общие сведения об оптико-электронных извещателях «ИВС-Сигналспецавтоматика» 05.08.2019

Инженерно-Конструкторский отдел ООО «ИВС-сигналспецавтоматика»

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-Сигналспецавтоматика» 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 «ИВС-Сигналспецавтоматика» 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 «ИВС-Сигналспецавтоматика» 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 «ИВС-Сигналспецавтоматика» 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 «ИВС-Сигналспецавтоматика» 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 «ИВС-Сигналспецавтоматика».

Классические извещатели серии 44
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
Извещатели с сиреной серии 53
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
Малогабаритные извещатели серии 54
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