[科普中国]-离子感烟式探测器

工作原理

离子感烟探测器是火灾自动报警系统中的一个关键部件1 , 可以在火灾最初发生烟雾阶段发出早期报警 , 其工作原理是采用离子室为烟雾物理形态的第一探测器件 , 当无烟雾发生即探测器处于值班状态 , 离子室保持一个平衡的离子流 , 其基准输出点保持一个相对稳定的电位 , 而当有烟雾发生时 , 离子室的离子流随烟雾的大小而发生相应的变化 , 其基准输出点的电位也随之发生变化 , 这样 , 离子室就将烟雾的物理量的变化转化成一个电量的变化 , 当离子室基准点电位的变化大于一定值 VA 时 , 该探测器即认为是火灾前兆 , 在点亮报警指示灯的同时 , 输出一个报警信号到探测主控系统 , 当主控系统采样到该报警信号并确认后 , 即刻向值班人员发出火灾预警。

线路分析离子感烟探测器电路基本上可分为以下五个部分: 探测器工作电源 ; 探测器接口电路 ; 探测器烟雾检测电路 ; 探测器报警电路 ; 探测器报警指示灯控制电路。

探测器工作电源该探测器工作电源(见图1) , 为+24V 直流输入,输出+10V工作电压 , 采用电容器蓄能;稳压管稳压 ;晶体管驱动的方式 , 为探测器提供+ 10 V 的直流工作电压 .该电源的前级蓄能电容 C9, 由于选择了耐压为 2 5 V 的电容器 , 因此限制了输入电压的峰值必须小于 25 V , 这就是该电容多次被击穿的原因 , 建议更换为耐压值大于 35 V 以上 , 该探测器对系统输入电源的要求就不会太苛刻 , 输入电压的最大峰值应该可以放大到 30 V , 后一级工作电源的蓄能电容器 C7, 建议增大电容器的容值 , 这样 , 在探测器充电间隔期间的工作电压衰减会相对小一些。

该电源的最低输入电压值若只考虑稳压管的最小稳压电流和 T 2 导通时经 R 7、R 8分压到 M C145 027芯片的输入应≥ 9 V , 以及两次充电间隔期间蓄能电容器 C7、C9保证探测器的正常工作电压最低可达20V。

由以上分析 , 该探测器的输入工作电压范围大约在20V～30V之间就能保证其正常工作。

探测器接口电路该探测器与系统的接口电路, 采用了二极管单向导通的特性 , 以桥式整流的形式接收或发送信号 , 这样的 二总线接口形式极大地简化了工程安装 , 方便了用户的使用和维护. 由于该探测器工作在+ 24 V , 电流≤ 800 m A, 因此可采用 I N 400系列的整流二极管 , 电阻 R1是用来抑制瞬间尖峰电压和与系统的阻抗进行匹配 , 其最小动态阻值 3 0 k Ψ则为合适选择 . 解码器 MC145027用于探测器与系统的信息联络 ,编码方式采用五位三进制形式 , 当系统的呼号编码输入与编码器的代码一致时 , 编码器的第11端输出一应答信号 , 系统读取道到该信号后即认为该编码探测器的当前状态已被系统读入并确认。

探测器烟雾检测电路该探测器烟雾检测电路, 是由离子室的输出基准点“ B” 点电位的变化 , 来判断是否有烟雾发生 ,通常状态下 , “ A”点电位接近+1 V ,“B”点电位为1/2VA , 14467的第 5端为值班状态输出 , 当有烟雾发生时 , 离子室“ B”点电位 VB 随烟雾浓度的增加而减小 , 当VB小于一定值时 , 14467的第 5 端立即输出报警信号,从而实现了对烟雾的自动监测和报警输出。

探测器报警电路该探测器的报警电路主要由 14467和45027 集成电路与几个晶体管器件组成 ( 见图 4 ) , 在值班状态下,14467的第 5端检测输出使 T4处于导通状态 , 解码器 145027在与系统进行信息联络时 , 其第11端的输出信号经 C6和R11使T3 瞬间导通 , 再经T1输出一脉宽 t ≈ C10·R11的脉冲(忽略D7的反向漏电流和 R 9 +R 10的支路电流 ) , 系统读取该脉宽的应答信号后即确认无烟雾发生为正常状态即可送一预警代码给 145027使其第 13 段的输出将T5导通 , 离子室“ A”点电位降到1/2VA . 当有烟雾发生时 , 144 67第 5端的检测输出使T 4 截止 , 解码器的第 11 端输出信号由于T4截止 , 故经由C10和R9、R10使T3导通 , 再经T1输出一脉宽为t≈C10 (R9+R10)的脉冲信号, 当系统读取到该脉宽的应答信号, 则确认为烟雾发生. 同时“B”点电位也相应降 低,使14467的检测输出第5端保持烟雾发生状态,此报警状态可延续至系统复位后予以解除 。

指示灯控制电路该探测器的报警指示灯控制电路(见图5),在值班状态下,14467第11端的输出使T6截止,发光二极管D5无电流通过,故而不发光,当有烟雾发生时,14467第11端输出一个由R25和C1决定的脉宽信号,使T6处于开关状态,当T6导通时D5上有电流经过可发光,当T6截止时上无电流通过不发光,这样T6的开关状态就使D5形成了闪烁的预报警信号。2