Allpool selgitatud lihtne ultraheli tulekahjusignalisatsiooni ahel tuvastab tuleohu olukorra, kogudes ümbritsevate õhulainete variatsioone või õhuturbulentsi. Vooluahela kõrge tundlikkus tagab, et isegi väikseim temperatuuri erinevuse või tulekahju põhjustatud õhuturbulents tuvastatakse kiiresti ja kõlab ühendatud alarmseade.

Ülevaade

Tavapärased tuleandurid kasutavad tulekahju tuvastamiseks erinevaid süsteeme ja neil on igasuguseid keerukusi.

Tavalises tulekahjusignalisatsioonisüsteemis kasutatakse a temperatuuriandur tajuda tulekahjust põhjustatud ebatavaliselt kõrge temperatuuri erinevusi.

“muutuva sagedusega ajami vooluahela skeem ”

Pole oluline, et ainult elektrooniline osa nagu a termistor või kasutatakse pooljuhttemperatuuri seadet, kuid lihtsat materjali nagu madalatemperatuuriline sulav lüli või bimetalltemperatuuri lüliti.

Kuigi eelistatakse selliste häiretüüpide lihtsust, on nende töökindlus küsitav, sest avastamine toimub alles siis, kui tulekahju on juba küpsenud.

Keerulisemad tulekahjusignalisatsioonisüsteemid on olemas, näiteks suitsuandurid, mis on varustatud eraldiseisva pooljuhtosaga, mis tunneb suitsuosakeste, põleva gaasi ja auru olemasolu.

Peale selle on optoelektrooniline tulekahjusignalisatsioonisüsteemid, mis käivituvad siis, kui mis tahes vormis suits nende valguskiire blokeerib. Sellist tüüpi tulekahjusignalisatsioonisüsteem avaldati veebisaidil Hobby Electronics.

Kuumuse tuvastamine Doppleri vahetuse abil

Uus tulekahju avastamise meetod, kasutades ultraheli heli on käesolevas artiklis kirjeldatud. Kandes samu toimimispõhimõtteid kui kuulsatel Doppler Shift ultraheli sissetungija alarmid , on see tulekahjusignalisatsioonisüsteem lisaks tahke eseme liikumisele ülitundlik ka turbulentsi suhtes õhus.

Elektrilise tulekahju soojus tekitab tohutut turbulentsi ja käivitab alarmi. Sageli käivitatakse valehäired turbulentsi tõttu. Seetõttu sobib seda tüüpi tulekahjuhäire ideaalselt koju, kuigi selles elavad inimesed seda sageli ei hindaks.

Kuidas juhtub usaldusväärset diskrimineerimist

Doppler Shift sissemurdmishäire tulekahjuhäirena kasutamise üks puudus on selle seadme tohutu avastamisala. Kuidagi osutub see siin õnnistuseks, sest kiire tuvastamine on võimalik, kuigi tulekahju algab avastamisala väikesest nurgast.

Tavapäraste tulekahjusignalisatsioonide põhimõte on tulekahjude avastamine, jättes samas tähelepanuta ruumis rabelevad inimesed. See on ülioluline, kuna häiresüsteem on seatud töötama kuni aktiveerimiseni.

Tüüpiline ultraheli Doppleri vahetuse häire ei suuda eristada inimesi ja turbulentsi. Seetõttu on tulekahjusignalisatsioonisüsteemi jaoks mõttekam kasutada vooluringi, mis reguleerib väikest tööpiirkonda.

Alarmseadme saab paigutada ruumis asukohta, kus inimese liikumine on minimaalne, kuid siiski on võimalik tulekahjust tulenevat turbulentsi kiiresti tuvastada.

Süsteem töötab

Ultraheli põhihäire on varustatud kahe sõltumatu vooluahelaga, mis on ühendatud sama toiteallika kaudu.

Lihtsam elektrooniline vooluring töötab saatjaga, mis väljastab vastuvõtjale ühtlased helisagedused, mis on keerulisem vooluahel.

Tulekahjuhäire plokkskeem on toodud joonisel 1.

Nagu kirjeldatud, töötab saatjaahel ultraheli tekitamiseks ostsillaatori abil ja toidab signaali valjuhääldi kaudu.

Elektriline signaal muundatakse kõlari poolt helilaineteks, kuid inimesed ei kuule neid, kuna need on kõrgendatud kuulmisulatusest.

Ühised helivõimendid ei tööta ultraheli sagedustel hästi, kuna piezoelektriline edastav muundur on tüüpi.

Tavaliselt lisatakse väljundtaseme moderaator, et vooluahela tundlikkust saaks häälestada õigele tasemele.

Vastuvõtja

Vastuvõtja mikrofon tuvastab saatja helilained ja muundab need tagasi elektrisignaalideks.

Veel kord, a spetsialiseeritud piesoelektriline muundur kasutatakse vastuvõtvas mikrofonis, kuna tavalised mikrofonid ei sobi töötamiseks kõrgel, eriti ultraheli sagedustel.

Ultraheli heli äärmiselt manööverdav olek põhjustab mikrofoni ja valjuhääldi tuvastamise probleeme juhul, kui mõlemad seadmed on peaaegu üksteise kõrvale paigaldatud.

Praktilistes olukordades on püütud signaalid peegeldused ruumis olevatelt seintelt või mööblilt.

Pealegi on mikrofoni väljund suhteliselt väike ja tavaliselt umbes 1 mV RMS. Niisiis, signaali töötasemele tõstmiseks on sisse lülitatud võimendi.

Tavaliselt kasutatakse ultraheli sissemurdmise korral minimaalselt kahte võimenduse astet. Kuna aga käsitletud tulekahjusignalisatsioonisüsteem nõuab vähem tundlikkust, on sobivam üks võimendusaste.

Detektor

Vooluahela järgmine lõik on amplituudmodulatsiooni detektor. Praktilises olukorras on tuvastatud signaal saatja otsene 40kHz väljundlaine.

See signaal kogutakse erinevate radade abil ja suvaliselt etapiviisiliselt. Kuid nii signaali amplituudid kui ka faasisuhted säilivad ilma muudatusteta. Seega ei genereerita valmisolukordades amplituudigeneraatorist väljundit.

Alati, kui detektori ees on liikumist või õhk on turbulentne, muutub kogu stsenaarium.

Kuulsad Doppleri nihe võtab vastu ja tekitab sagedusel kõikumisi signaalidel, mis peegelduvad liikuvast objektist või häiretest õhus.

Osa edastatavast signaalist kogutakse kas otse või liikumatute elementide abil turbulentsile vastupidava õhu kaudu.

Pärast seda suunatakse amplituudi demodulaatorisse kaks või enam sagedust. Selles etapis on faaside suhe reguleerimisväline, kuna signaalidel on erinev sagedus.

Ultraheli lainekujud

Vaadates allpool joonisel 2 toodud lainekuju skeemi, kujutage ette, et ülemine lainekuju on tavaline 40 kHz signaal ja alumine lainekuju on sageduse muutmise signaal. Alguses on signaalid faasilised või suurenevad ja vähenevad mastaabis ühtlaselt, säilitades samas polaarsuse.

Faasisisesed signaalid võetakse kokku demodulaatori sees, et tekitada tohutu väljundsignaal. Seejärel sisenevad nad lainekuju järjestuse ajal faasivastasesse tsooni.

See tähendab, et signaalid suurendavad ja vähendavad endiselt oma amplituudi ühtlaselt, kuid neil on nüüd vastupidine polaarsus.

Selle tulemusena tekitab demodulaator nõrga väljundsignaali, kuna ülejäänud kaks signaali tühistavad üksteise. Kuid lõpuks hüppavad signaalid tagasi faasidesse ja vabastavad demodulaatori tugeva väljundi.

Sel hetkel, kui vooluahel aktiveeritakse, mõõdetakse demodulaatori muutuvat väljundtaset.

Väljundsignaali sagedus on sama kui topeltsisendisignaalide variatsioon.

Tavaliselt täheldatakse seda madalal helisagedusel või alamhelikiirusel. Kahtlemata hõivatakse väljundi signaal vaevata pärast seda, kui suure võimendusega võimendi seda võimendab.

Alarmi generaator

Kui signaal on võimendatud, kasutatakse seda tavapärase riiviskeemi juhtimiseks, mis on kord aktiveeritud, häire jätkub kuni süsteemi lähtestamiseni. Lukustustoimingut reguleerib lülitustransistor, mis ühendab juhtpinge häire tuvastamise ahelaga.

Alarmi generaator on ehitatud madalpinge ostsillaatori abil modereeritava pingega juhitava ostsillaatori (VCO) abil.

Madalal sagedusel töötav ostsillaator tekitab kaldtee lainekuju ja VCO väljund suureneb sagedusel järk-järgult kuni selle tippkõrguseni.

Seejärel naaseb signaal minimaalsele helikõrgusele ja sagedus suureneb järk-järgult uuesti. See tsükliline protsess jätkub ja annab tõhusa häiresignaali.

Kuidas vooluring töötab

Ultraheli tuletuvastussüsteemi või vastuvõtja vooluahela täielik joonis on kujutatud alloleval joonisel.

VASTUVÕTJAD : Punktiirjooned ühenduvad allpool asuva tranmitri vooluahelaga

SAADJA JÕU

Saatja on ehitatud taimeri 7555 IC1 abil. See CMOS-i komponent on taimeri 555 madala energiatarbega tüüp.

Seda tüüpi häiregeneraatorite jaoks on 7555 ideaalne võrreldes 555-ga, kuna vooluahela kogu energiatarbimine hoitakse ainult umbes 1mA või vähem, mis aitab kaasa aku efektiivsele kasutamisele.

Veelgi enam, 7555 IC-d kasutatakse tavalises võnkemeetodis, kus ajastusosad R13, RV1 ja C7 valitakse spetsiaalselt 40 kHz sageduse genereerimiseks.

Eelseadistust reguleeritakse väljundsageduse genereerimiseks, mis tagab vastuvõtu- ja ülekandelülitustest ideaalse efektiivsuse. Vooluahela skeemis on eelseadistatud kui RV2.

Vastuvõtja

X1 on signaali püüdev andur vastuvõtjaahelas ja selle väljund on ühendatud Q1 ümber kavandatud emitteri võimendi sisendiga.

Selles etapis hoitakse kogu kollektori voolutugevust umbes 0,1 A, et kogu osa energiatarve oleks väike.

Tavaliselt arvatakse, et see põhjustab sellist võimendit vähem kasu, kuid üldiselt on see olemasoleva töö jaoks enam kui piisav.

Kondensaator C2 ühendab täiustatud väljundi Q1-st tavalise AM-demodulaatoriga, kasutades D1, D2, R3 ja C3.

Hiljem vähendatakse sellest tulenevat madalsageduslikku signaali Q2-s asuva teise ühise emitteri võimendi abil.

Riivina kasutatakse teist IC1 taimerit. Vastupidiselt tavapärasele tavale kasutatakse taimerit IC1 monostabiilse lähenemisviisi korral, mis annab positiivse väljundimpulsi, kui tihvti 2 vähendatakse toitepingest 33%.

Tavaliselt reguleeritakse väljundimpulsi laiust ajastustakisti ja kondensaatori paariga, kuid see vooluahel on ilma nende komponentideta.

Selle asemel on IC1 tihvtid 6 ja 7 ühendatud miinus varustusrööpaga. Aktiveerimisel lülitatakse IC1 väljund sisse ja on jätkuvalt selles olekus, võimaldades riivimist.

Transistori Q2 kollektorist on IC1 tihvt 2 ühendatud ja reguleeritud võrdseks poolega toitepingest.

Seega pole IC1 ooterežiimis aktiveeritud. Seadme käivitamise hetkel kollektoripinge Q2 juures kõigub.

Pealegi muutub negatiivsete pooltsüklite ajal vallandamisläve pingest madalamaks. Kasutades juhtlülitit SW1 ja IC1 lähtestussisendit 0 V toitepingele, saab kogu vooluahela lähtestada.

Komponent, mida kasutatakse alarmi voolu juhtimiseks IC1 aktiveerimisel, on transistor Q3. Ohutuse huvides toimib R8 voolu piirava takistina.

Äratussignaal

IC2 on viimane kiip, mis on CMOS 4046BE faasilukustatud silmus. Kuid selles disainis on otsustav ainult VCO osa. Faaside võrdlusseadet kasutatakse sobivalt, kuid ainult alarmsüsteemi inverterina.

VCO väljundi inversioon annab kahefaasilise väljundi, mis võimaldab keraamilisel resonaatoril LS1 saada tipp-tipp-pinge kaks korda toitepingest kõrgem.

Selle tulemusel tekib karjuv häiresignaal. Vajadusel saab IC2 kontakti 4 väljundit suurendada ja kasutada tavalise valjuhääldi pingestamiseks. Kondensaator C6 ja takisti R12 toimivad VCO ajastusdetailidena. Elektroonilised komponendid tagavad stabiilse väljundsageduse umbes 2 kHz, mis on tsoon, kus keraamiline resonaator saavutab maksimaalse efektiivsuse.

Modulatsioonisignaali genereerib tüüpiline üheliikmelise lõdvestuse ostsillaator transistorist Q4. See annab lahkneva kaldtee lainekuju 4 kHz juures.

Kuidas seadistada

Alustage RV1 poolel teel ja RV2 määratud maksimaalse väljundvõimsuse jaoks, mis on täielikult pööratud vastupäeva.

Multimeetri abil (kui see on saadaval) seadistage RV2 minimaalsele alalisvoolupingele ja ühendage see R3-ga, kui negatiivne sond on kinnitatud negatiivse toitetrassi külge.

Lülitage seade sisse ja asetage andurid seina või sileda pinna poole umbes 10 või 20 cm kaugusele.

Kui RV1 käivitatakse, toimub multimeetril lugemine või liikumine ning seejärel häälestatakse RV1 maksimaalse näidu saavutamiseks.

Kui reguleerimine on tehtud, on väga soovitatav kinnitada juht üle SW1, kuna häiregeneraator on vaigistatud ja selle väljund ei saa mõõtmisi mõjutada.

Kui multimeeter pole saadaval, saab RV1 häälestada, kasutades katse-eksituse meetodit, et leida kogu selle osa jaoks toimiv väärtus.

Kuigi RV2 on hästi kaitstud, on häireseade endiselt tundlik. Seadme paigalduskoht peab olema hästi planeeritud. Hea koht oleks veidi operaatori töölaua kohal, kus elektritööriistade ja jootematerjalide tõttu on suurim tulekahjuoht.

Seadme kõrgemale asetamise eeliseks on ka see, et kuum õhk tõuseb ja muudab alarmi käivitamise lihtsamaks, ilma et ruumis ringi jooksvad inimesed tekitaksid valesignaale.

Mõne katsega saab tulekahjusignalisatsiooni generaatori jaoks sobiva asendi ilma inimteguriteta ja stabiilse tundlikkuseta.

Seadme asendi efektiivsuse testimiseks pannakse komponendi alla ja ette toimiv jootekolb.

Piisava turbulentse õhu tekkimisel peaks see alarmi aktiveerima. Sisselülitamisel on vooluahel halb pinge all, kuid selle saab kohe tühistada, asetades SW1 lähtestamisele.

Ultraheli tulekahjuhäire ahel ei ole kavandatud viivituslülitiga, kuid SW1 käitamisel tuleb tagada teie viibimine seadme taga. Pärast lüliti sisselülitamist eemaldate käe.