CC BY
8
зоне поперечного сечения, где интенсивность деформаций будет обусловлена величиной компоненты е12.
В ходе проведенных исследований было установлено, что при значении относительного диаметра отверстия d / D = 0.14 с ростом частоты от 8 до 20 кГц уменьшение напряжений составляет 15 %, а для d / D = 0.4 - 22 %. Минимальное значение напряжений в точке 1 имеем при значении d / D = 0.31. Минимум напряжений в данном случае обусловлен соотношением диаметров заготовки и отверстия. Значения интенсивности напряжений в точке 1 (на крае отверстия в осевом сечении) превышают аналогичный показатель в точке 3 (вблизи матрицы) в среднем в 1,6 раза, в данной окрестности происходит растяжение и утонение материала, что подтверждается экспериментальными данными [3].
Проведенные расчеты позволили установить характер изменения описанных характеристик во взаимосвязи с параметрами внешнего воздействия, дальнейшее исследование позволит формализовать выявленные зависимости.
Список литературы
1. Трещев А.А. Теория деформирования и прочности материалов, чувствительных к виду напряженного состояния. Определяющие соотношения: монография. - Тула: РААСН, 2008. - 264 с.
2. Трещев А.А. Исследование устойчивости тонких цилиндрических оболочек, выполненных из дилатирующих материалов // Изв. вузов. Строительство. - 1999. - № 1. - С. 14-19.
3. Чибисов В.П. Исследование процесса деформации концевой части осесимметричных трубчатых заготовок из анизотропного материала импульсным магнитным полем: дисс. ... канд. техн. наук. - Тула: ТулПИ, 1981.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПОЖАРА © Смирнова Т.В.*
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых,
г. Владимир
Предложены основные технические решения по созданию устройства пожарной сигнализации. Приведена конструкция дымового пожарного извещателя, электрические схемы извещателя и приемного прибора. Устройство минимизирует количество проводников в линии связи.
Ключевые слова пожарный извещатель, автогенератор, емкостной чувствительный элемент.
* Студент кафедры Технико-технологических дисциплин.
Обычно системы пожарно-охранной сигнализации содержат пожарные извещатели, соединенные с чувствительными элементами (сенсорами), которые изменяют свои параметры под воздействием факторов возгорания -температуры, задымленности и т.п. Извещатели размещают в каждом контролируемом помещении и соединяют линиями связи (шлейфами) с приемным прибором.
6 8 5
Рис. 1. Конструктивная схема извещателя
В системе BWZ-3 [1] пожарные повещатели, реагирующие на появление дыма, отдельными проводниками присоединены к приемному прибору. В устройстве [5] применен электронный блок, который предполагает 4-х проводную связь. В устройстве [6] применен термочувствительный элемент, состоящий из термостойкой трубки, заполненной легкоплавким сплавом с образованием линии оптической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями. Основу теплового пожарного из-вещателя [4] образует тепловой сенсор контактного типа. Система пожарно-охранной сигнализации [3] построена на основе микропроцессоров с рядом обслуживающих функциональных устройств.
Краткий обзор известных систем показывает, что они достаточно сложны и предусматривают многопроводные линии связи.
Предлагаем основные технические решения по созданию устройства для регистрации пожара минимизирующие количество проводов в линии связи - см. рис. 1-8. Предлагаемое устройство содержит группу пожарных извещателей по количеству контролируемых помещений, вторичный прибор (пульт) и линию связи.
Рис. 2. Форма внешней обкладки конденсатор
Рис. 3. Форма внутренней обкладки конденсатора
Конструкция извещателя приведена на рис. 1. Имеется корпус 1, в котором винтами 2 закреплена печатная плата 3, с установленными на ней сверху электронными компонентами в соответствии с функциональной схемой рис. 5. Выводы электронных компонентов соединены через разъем 4 и линию связи с вторичным прибором (рис. 7). Чувствительным элементом извещателя служит цилиндрический конденсатор, образованный внешней обкладкой 5 и внутренней обкладкой 6. Эти обкладки закреплены на плате 3, а их форма показана на рис. 2,3. Чувствительный элемент защищен от механических повреждений при эксплуатации сетчатым колпаком 7 (см. рис. 4). В центре платы 3 установлен светодиод 8 индикации запыленности. Смонтированный извещатель с помощью резьбы соединяется с потолочной розеткой 9.
Величина электрической емкости цилиндрического конденсатора, образованная обкладками 5-6, равна
С * =
2пе „ I
1п
(1)
где еа = £0£ - абсолютная диэлектрическая проницаемость промежутка; I - длина цилиндрической части обкладки 5;
г5, г6 - соответственно внутренний радиус обкладки 5 и внешний радиус обкладки 6.
Рис. 4. Форма защитная колпака
5
Г
6
Этот конденсатор включен в схему автогенератора вп (см. рис. 6), построенного на полевом транзисторе УТ1. Частота автоколебаний определяется емкостью С и индуктивностью Ь1 первичной обмотки I трансформатора цепи стока транзистора
/п_ 1
2 Яу! ЦС *
Электропитание Е на генератор вп для сохранения фазировки поступает на отвод первичной обмотки трансформатора, цепь обратной связи образована конденсатором С1 и резистором Ю. Стабилизация режима в функции температуры обеспечивается цепью истока - конденсатором С3 и резистором И2. Сигнал синусоидальной формы выводится с обмотки II через разделительный конденсатор С4.
Рис. 5. Функциональная схема извещателя
Принцип работы извещателя заключается в следующем. При отсутствие задымления за счет общего запыления помещения пыль оседает на обкладки 5, 6 конденсатора. В результате медленно возрастает относительная диэлектрическая проницаемость е емкостного промежутка. В соответствии с формулой (1) емкость С возрастает - кривая 1 на рис. 8, что приводит к медленному уменьшению частоты/п извещателя. При возникновении возгорания дым заполняет емкостной промежуток и емкость С очень быстро возрастает - см. кривую 2 на рис. 8. Этот факт служит основанием для выработки сигнала тревоги.
Обработка первичной частоты/п генератора вп осуществляется по функциональной схеме рис. 5. Гармонический сигнал/п преобразуется формирователем в последовательность импульсов прямоугольной формы - меандр - с длительностью
К = = (3)
2 П
Рис. 6. Электрическая принципиальная схема автогенератора
Далее измеряется длительность 4 этих импульсов. Для этого служит высокочастотный измерительный генератор в„ с частотой /и. Формирователь Б2 преобразует гармоническую форму сигнала/ в последовательность коротких прямоугольных импульсов этой же частоты. Частота / уменьшается делителем Ки до частоты /К. Оба сигнала поступают на входы 1-го конъюнктура, на выходе которого образуется последовательность коротких импульсов частоты /К в течение времени и Эта последовательность заполняет п-разрядный счетчик Т-1, представляющий собой линейку счетных триггеров. Сброс счетчика Т-1 осуществляется по цепи Б3. Цепь сброса представляет собой последовательно соединенные дифференцирующую ЯС-цепь, инвертор и линию задержки. Состояние счетчика Т-1 переводится в позиционный код дешифратором Б8.
Рис. 7. Электрическая принципиальная схема одного канала приемного прибора
С учетом формул (1), (3) и графика рис. 8 видно, что большему значению sa будет соответствовать более высокий номер возбужденной выходной шины дешифратора. Для исключения ложных срабатываний задаются скачком Asa между уровнем запыления и уровнем задымления. Этим уровням абсолютной диэлектрической проницаемости будут соответствовать возбужденные шины дешифратора ia3 и iad. С учетом дискретности следует считать, что информация достоверна в окрестностях +1 шина. Такое объединение осуществляется по цепи запыления дизъюнктором 1, а по цепи задымления дизъюнктором 2. Выходные сигналы этих дизъюнкторов устанавливают в единичное состояние RS триггеры, соответственно, T2 и T3.
Таким образом, при достижении допустимого уровня запыленности установится в единичное состояние триггер T2, а при задымлении - T3. Триггер запыленности T2 включает светодиод 8 - см. рис. 1. Сброс триггеров T2, T3 осуществляется кнопкой Кн.для того чтобы использовать один провод в общем шлейфе применено частотное разделение сигналов тревоги. С этой целью в каждом извещателе частота f измерительного генератора Gu выбирается для каждого помещения своя, а чтобы основная часть схемы была одинаковой применен делитель частоты с коэффициентом деления Ku. Тогда частота на выходе делителя будет одинакова для всех извещателей
Для передачи частоты /и (значит номера помещения) служит симметричный конъюнктор 2.
Приемный прибор (пульт) своими выходами подключен к общей линии связи, применительно к рис. 5 к выходам конъюнктора 2, и содержит каналы по количеству пожарных извещателей. Каждый канал (рис. 7) составлен последовательно соединенными электрическим фильтром 10, выпрямителем 11 и блоком индикации в составе электронного ключа 12 с оптическим индикатором 13. Предусмотрем источник электропитания 14 общий для всех каналов.
Электрический фильтр 10 представляет собой последовательный резонансный контур, составленный емкостью С5 и электрической катушкой индуктивностью Ь. Резонансная частота контура
, _ 1
1 ф" 25 4Ш5*- (5)
Каждый канал настраивается на частоту /и «своего» извещателя путем подбора емкости С5 выдерживая условие /и = / выпрямитель 11 и ключ 12 обычного исполнения. В качестве оптического индикатора использован светодиод У05.
4
Рис. 8. Зависимости абсолютной диэлектрической проницаемости во времени: 1 - влияние запыленности, 2 - влияние дыма
В целом, устройство для регистрации пожара работает следующим образом. При обычной эксплуатации за счет накопления пыли на обкладках 5, 6 (рис. 1) диэлектрическая проницаемость промежутка медленно (растет кривая 1 на рис. 8), и в момент времени /2 достигает предельного значения. При этом срабатывает триггер Т2, что приводит к высвечиванию светодиода 8 на извещателе. Это сигнал к плановому техобслуживанию.
В случае появления дыма в момент ^ еа возрастает быстро - кривая 2 на рис. 8, это приводит к срабатыванию триггера Т-3 и гармонический сигнал /и через конъюнктор 2 будет поступать по общему сигнальному проводу на все входы приемного прибора. Настроенный на частоту /и входной фильтр выделит этот сигнал и обеспечит высвечивание индикатора 13 (рис. 7) указывая номер помещения.
Таким образом, предлагаемое устройство для регистрации пожара конструктивно просто, функциональная схема построена на типовых элементах электроники. Минимизировано количество проводников на общем участке линии связи извещателей со вторичным прибором.
Список литературы:
1. Александров Ю.С. Пожарная безопасность вагонов. - М.: Транспорт, 1988.
2. Автономная система пожарной сигнализации. Заявка на изобретение № 2013103871/6 (005588) от 29.01.2013, МПК в08Б 17/10 / Е.И. Тукан и др.
3. Система пожарно-охранной сигнализации. Патент ЯИ2274902С2, МПК в08Б17/10 / В.Г. Гробов и др. Опубл. 20.04.2006.
4. Тепловой пожарный извещатель. Патент ЯИ 2386175, МПК в08Б 17/00 / В.А. Абушкевич и др. Опубл. 10.04.2010.
5. Устройство для регистрации пожара. Патент ЯИ2372663, МПК в08Б 17/00 / В.В. Баков и др. Опубл. 10.11.2009.
6. Устройство аварийной пожарной сигнализации. Патент ЯИ2438183, МПК в08Б 17/00, 17/06; И0У 85/00 / О.П. Ильин. Опубл. 27-12-2011.
