Оптико электронный инфракрасный пассивный поверхностный. Применение оптико-электронных извещателей. Виды и область применения

Лекция 6

Активные оптико-электронные извещатели

Активные оптико-электронные извещатели применяются для охраны внутренних и внешних периметров, окон, витрин, отдельных предметов. Они формируют тревожное извещение при изменении отраженного потока (однопозиционные извещатели) или прекращении (изменении) принимаемого потока (двухпозиционные извещатели) энергии оптического излучения, вызываемом движением нарушителя в зоне обнаружения. Принцип работы извещателей основан на направленном распространении, приеме и анализе принятого инфракрасного излучения.

Зона обнаружения извешателя имеет вид невидимого лучевого барьера между излучателем и приемником, образованного одним или несколькими расположенными в вертикальной плоскости параллельными узконаправленными лучами; она отличается от извещателя к извещателю, как правило, дальностью действия и количеством лучей.

Устанавливать излучатель и приемник на прочные, недефор- мируемые конструкции;

Не допускать попадания на приемник солнечных бликов и света автомобильных фар, а также попадания на объективы прямых солнечных лучей, так как это может привести к перегреву и преждевременному выходу из строя фотодиодов и светодиодов.

Исключить влияние этих факторов можно применением светонепроницаемых экранов; не допускать нахождения посторонних предметов ближе, чем в 0,5 м от пространства, по которому проходит луч.

Типичными представителями данного класса изделий являются извещатели отечественного производства «Вектор» и «СПЭК».

Пассивные оптико-электронные извещатели

Пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели получили наиболее широкое распространение. Это связано с тем, что с помощью специально разработанных для них оптических систем можно достаточно просто и быстро получать зоны обнаружения различной формы и размеров и использовать их для охраны объектов практически любой конфигурации: жилых, производственных, торговых и административных помещений; строительных конструкций: витрин, окон, дверей, стен, потолков; открытых площадок, внутренних и внешних периметров; отдельных предметов: музейных экспонатов, ЭВМ, оргтехники и т. п.

Принцип действия извещателей основан на регистрации разницы между интенсивностью инфракрасного излучения, исходящего от проникающего в контролируемую зону нарушителя, и фоновой температурой на охраняемом объекте. Все тела с температурой выше абсолютного нуля являются источниками инфракрасного излучения. Это относится и к человеку, различные участки тела которого имеют температуру 25...36°С. Очевидно, что интенсивность И К излучения от человека будет зависеть от многих факторов, например его одежды. Тем не менее, если на объекте, не имеющем источников И К излучения с изменяющейся температурой, появляется человек, изменяется и общий поток ИК излучения из контролируемой зоны. Эти изменения и фиксирует пассивный оптико-электронный инфракрасный извещатель.

Чувствительным элементом извещателя является пироэлектрический преобразователь, на котором фокусируются инфракрасные лучи с помощью зеркальной или линзовой оптической системы (последние получили в настоящее время наиболее широкое распространение). Современные извещатели используют двойной пироэлектрический преобразователь (пироэлемент). Два пироэлемента включены встречно-параллельно и подключены к ис- токовому повторителю, смонтированному в том же корпусе. Таким образом, это уже не просто пироэлемент, а пироприемник, осуществляющий преобразование входного сигнала - теплового ИК излучения в электрический сигнал и его предварительную обработку. Встречно-параллельное включение пироэлементов позволяет реализовать следующий алгоритм их работы. Если ИК излучение, падающее на оба пироэлемента, одинаково, то ток, формируемый ими, равен по величине и противоположен по направлению. Следовательно, входной сигнал на входе усилителя будет равен нулю. При несимметричной засветке пироэлементов их сигналы будут отличаться и появится ток на входе усилителя. Сигналы с пироприемника обрабатываются логическим блоком, который управляет выходным элементом схемы извещателя, выдающим тревожное извещение в шлейф сигнализации прибора приемно-контрольного.

Применение пироприемника с двумя чувствительными площадками позволяет существенно снизить вероятность ложных срабатываний под воздействием внешних факторов, например конвективных потоков воздуха, световых помех и т.п.

Зона обнаружения извещателя представляет собой пространственную дискретную систему, состоящую из элементарных чувствительных зон в виде лучей, расположенных в один или несколько ярусов или в виде тонких широких пластин, расположенных в вертикальной плоскости. Так как пироприемник извещателя имеет две чувствительные площадки, то и каждая элементарная чувствительная зона извещателя состоит из двух лучей. Типичная объемная зона обнаружения извещателя представлена на рис. 7.1.

Зона обнаружения извещателя формируется с помощью специальной оптической системы. Наиболее широкое применение получили оптические системы с линзой Френеля. Это изготовленная из специального материала (полиэтилена) структура, обладающая требуемыми оптическими свойствами. Линза состоит из отдельных сегментов, каждый из которых формирует соответствующий луч зоны обнаружения извещателя. Стандартные зоны обнаружения

могут корректироваться путем заклеивания отдельных сегментов линзы Френеля. При этом из зоны обнаружения исключаются отдельные лучи.

Условно зоны обнаружения извещателей можно подразделить на три основных вида:

Поверхностные типа «веер», «занавес», «штора» или «лучевой барьер»;

Линейные типа «коридорная»;

Объемные, в том числе типа «конусная» дая потолочных из- вещателей.

Характерные зоны обнаружения пассивных оптико-электронных инфракрасных извещателей представлены на рис. 7.2.

Для обеспечения устойчивой работы извещателя рекомендуется придерживаться следующих правил:

Не устанавливать извещатель над отопительными приборами;

Не направлять извещатель на кондиционеры, батареи отопления, вентиляторы теплого воздуха, прожекторы, лампы накаливания и другие источники, вызывающие быстрые изменения температуры;

Не допускать попадания на извещатель прямых солнечных лучей;

Не допускать нахождения в зоне обнаружения животных и предметов (штор, перегородок, шкафов и т. п.), способных создавать «мертвые» зоны.

Современные пассивные оптико-электронные инфракрасные извещатели используют цифровую обработку сигналов, осуществляют постоянный самоконтроль, обладают повышенной устойчивостью к воздействию различных дестабилизирующих факторов и оптимальным соотношением цена-качество. Все это делает их самым распространенным классом извещателей охранной сигнализации. Многообразие их типов, выпускаемых ведущими мировыми фирмами, занимающимися производством охранной техники, создает постоянную конкуренцию на потребительском рынке. В основном извещатели различных фирм обладают в своих классах примерно одинаковыми тактико-техническими характеристиками.

Типичными представителями данного класса изделий являются извещатели отечественного производства серий «Фотон», «Икар», «Астра».

Радиоволновые извещатели

Радиоволновые извещатели могут применяться для охраны объемов закрытых помещений, внутренних и внешних периметров, отдельных предметов и строительных конструкций, открытых площадок. Они формируют извещение о проникновении при возмущении поля электромагнитных волн сверхвысокой частоты (СВЧ), вызываемом движением нарушителя в зоне обнаружения. Радио- волновые извещатели бывают однопозиционные и двухпозиционные. В однопозиционных извещателях приемник и передатчик совмещены в одном корпусе, а в двухпозиционных они конструктивно выполнены в виде двух отдельных блоков.

Зона обнаружения извещателя (как и у ультразвуковых извещателей) имеет форму эллипсоида вращения или каплевидную форму и отличается от извещателя к извещателю, как правило, только размерами. Типичная зона обнаружения однопозиционного извещателя представлена на рис. 7.3.

Принцип действия однопозиционных радиоволновых извещателей, так же как и у ультразвуковых, основан на эффекте Доплера, заключающемся в изменении частоты сигнала, отраженного от движущегося объекта. Однопозиционные радиоволновые из- вещатели применяются для зашиты объема помещений, открытых площадок, отдельных предметов. Принцип действия двухпозиционных извещателей основан на создании в пространстве между передатчиком и приемником электромагнитного поля, формирующего зону обнаружения в виде вытянутого эллипсоида вращения и регистрации изменений этого поля при пересечении зоны обнаружения нарушителем. Они применяются для защиты периметра.

В радиоволновых извещателях, как уже отмечалось, используются электромагнитные волны сверхвысокой частоты. Длина

волны, как правило, составляет около 3 см (10,5... 10,7 ГГц). Основным преимуществом сантиметровых волн, по сравнению со световыми и акустическими, является их практически полная нечувствительность к изменениям и неоднородности воздушной среды.

Радиоволны СВЧ диапазона распространяются прямолинейно. Предметы, диэлектрическая проницаемость которых отличается от воздуха, являются для сантиметровых волн препятствием, но чаще всего препятствием полупрозрачным. Предметы, имеющие сплошные металлические поверхности, являются непрозрачными отражающими препятствиями.

Для обеспечения устойчивой работы радиоволновых извещателей рекомендуется придерживаться следующих правил:

Не устанавливать извещатели на токопроводящие конструкции (металлические балки, сырую кирпичную кладку и т.п.), так как между извещателем и источником питания возникает двойной контур заземления, что может стать причиной ложного срабатывания извещателя;

Выносить за пределы зоны обнаружения колеблющиеся или движущиеся предметы, имеющие значительную отражающую поверхность, а также крупногабаритные предметы, способные создавать «мертвые» зоны, или формировать зону обнаружения таким образом, чтобы эти предметы в нее не попадали.

При наличии «мертвых» зон необходимо следить за тем, чтобы они не образовачи нарушителю непрерывный путь к материальным ценностям; на период охраны закрывать на запоры двери, окна, форточки, фрамуги, люки, а также выключать вентиляционные и силовые переключающие установки; не допускать попадания в зону обнаружения пластмассовых труб и оконных стекол, по которым возможно движение воды.

Эффективными методами уменьшения влияния указанных факторов являются следующие:

Закрепление предметов, которые могут двигаться;

Выбор соответствующего направления излучения извещателя, а также применение радионепроницаемых экранов, например в виде металлических сеток перед предметами, вибрации или движение которых невозможно устранить;

Устранение возможности срабатывания извещателя при появлении в зоне обнаружения мелких животных и насекомых путем выбора высоты подвеса извещателя и ориентации направления его излучения параллельно полу;

Выбор соответствующей задержки времени срабатывания из- вещателя и обработка места установки извещателя специачьными химическими средствами;

Отключение источников люминесцентного освещения на период охраны.

Если это невозможно, необходимо следить за тем, чтобы не было вибраций арматуры светильников, мигания или других переходных процессов в самих лампах, которые обычно возникают перед выходом лампы из строя; не ориентировать извещатель на оконные проемы, тонкие стены и перегородки, за которыми в период охраны возможно движение крупногабаритных предметов; не применять извещатели на объектах, вблизи которых расположены мощные радиопередающие средства.

Типичными представителями данного класса изделий являются извещатели отечественного производства серий «Аргус», «Волна», «Фон», «Радий», «Линар».

Для контроля объема помещений чаще всего применяют инфракрасные извещатели. Это одни из самых распространенных типов технических средств безопасности, которые зарекомендовали себя как надежные устройства с доступной ценой. Пассивный инфракрасный извещатель предназначен для обнаружения движения злоумышленника в контролируемом объеме. Пассивными они называются потому, что реагируют на изменение параметров окружающей среды. Принцип их работы основан на измерении потока теплового излучения, т. е. с помощью пироэлемента устройство регистрирует изменение инфракрасного излучения, преобразует в электрический сигнал и производит анализ измеренных данных с помощью цифрового процессора. В результате вычислений процессор выдает решение о наличии или отсутствии в зоне обнаружения движения. Для этого на плате имеется реле с нормально-замкнутыми или нормально-разомкнутыми контактами.

Зона обнаружения, формируемая линзой Френеля, является важнейшим критерием при выборе извещателей для решения различного рода задач в зависимости от конфигурации защищаемого помещения - длины, ширины, высоты потолка, наличия помех и т. д. В большинстве случаев оптимальным решением является датчик с объемной зоной обнаружения; такие изделия оснащаются стандартной линзой, обеспечивающей максимальную дальность обнаружения около 12-15 метров и угол области обнаружения в горизонтальной плоскости 90° (например, или ). Для контроля просторных помещений идеальным вариантом будут потолочные объемные датчики, позволяющие защищать объем помещений на 360° вокруг собственной оси. При установке на высоте 5 метров диаметр зоны обнаружения может достигать 15 метров (). В помещениях, где установка ИК-извещателей с объемной зоной может повлечь некорректную работу с генерацией частых ошибочных срабатываний, целесообразно применять изделия с урезанной зоной обнаружения типа "штора", имеющей угол в горизонтальной плоскости 7°-10°. Таким образом, данные изделия генерируют обнаруживающую плоскость, "перекрывающую" охраняемый проем окна или двери. Отдельные устройства, например, могут регулировать угол в пределах 2°-16°. В частных домах и квартирах с постоянным нахождением в них домашних животных особенно целесообразно использовать подобные датчики типа "занавес" или "луч", линзы которых отсекают часть детектирующих лучей, позволяя, таким образом, игнорировать движение питомцев весом до 25 кг и размерами около 30х100 см. Для обеспечения требуемой зоны обнаружения требуется строго придерживаться правил монтажа с соблюдением необходимой высоты.

Условия эксплуатации также влияют на корректную работу пассивных оптико-электронных извещателей. Производители не рекомендуют монтировать инфракрасные датчики в непосредственной близости от отверстий вентканалов, окон и дверей, у которых могут создаваться конвекционные воздушные потоки, а также рядом с отопительными приборами. Несмотря на устойчивость к засветам освещенностью до 6500 люкс, крайне нежелательно прямое попадание излучения источников естественного и искусственного освещения. Для уменьшения влияния высоких значений температуры окружающей среды на стабильную работу в инфракрасных детекторах применяются термокомпенсационные схемы. В одном помещении возможно применение нескольких пассивных ИК-извещателей без риска возникновения ложных срабатываний. Многие модели поддерживают дискретную регулировку чувствительности.

Все представленные в данном разделе изделия имеют внешнюю световую индикацию активности и состояния питания датчика, которую можно отключить с помощью перемычки. От несанкционированного вскрытия корпуса защищает микропереключатель, установленный на плате. В линейке имеются устройства, рассчитанные на работу на улице и во взрывоопасных помещениях с соответствующей степенью защиты.

Данные приборы являются устройствами, использующими оптические приборы и сенсоры для нахождения несанкционированного события. Конечный анализ сигнала проходит в электронной схеме. Оптико-электронные извещатели часто применяются в охранных и пожарных системах сигнализации.

Главными преимуществами, из-за которых они так популярны, являются:

высокая работоспособность;
различные зоны нахождения;
небольшая стоимость.

Оптическая часть данных приборов работает в инфракрасной области излучений. Есть много способов установки инфракрасных приборов.

Пассивные

Применяются в охранных системах. Главными достоинствами являются низкая цена и большой диапазон применения. Пассивные приборы анализируют изменения ИК излучения.

Активные

Принцип работы состоит из оценивания разницы интенсивности ИК луча, который вырабатывается излучателем. Излучатель и приёмник могут находиться в разных блоках и в одном. В первом случае охраняется только та часть территории, которая находится между ними.

Если оба прибора находятся в одном модуле, то используется специальный отражатель.

Также существуют адресные оптико-электронные приборы, которые передают сигнал ПКП и указывают уникальный для любого прибора код. Благодаря этому можно с точностью узнать место, где сработал датчик. Однако цена на такие устройства выше, но если вы хотите надежную систему, то такой вариант больше всех подходит.

Есть ещё один вид извещателей - адресно-аналоговый. Такой вариант передаёт оцифрованную информацию в ПКП, где решается о применении сигнала тревоги.

Существует несколько вариантов передачи данных: проводной и радиоканальный.

Охранные извещатели

Зоны нахождения этих устройств могут быть и объёмные, и поверхностные, и линейные. Любой из этих видов - датчик движения, получается, что находит движение на охраняемой территории.

Использование поверхностных приборов сдерживает блокировкой сооружений внутри помещения. Линейные обычно применяются для уличных территорий.

Оптико-электронные приборы негативны к наличию воздушных потоков и к посторонним источникам света.

Активные линейные устройства меньше остальных, зависимы от влияния внешних факторов. Но они трудны в настройке, тем более при применении устройств с большим радиусом действий.

Пожарные извещатели

Данный вид приборов разделяется на точеные и линейные извещатели . В первом случае устройство обладает дымовым блоком и представляет собой лабиринт, на концах которого передатчик и приёмник. Если внутрь проникает дым, то ИК излучение рассеивается и это отмечает приёмник.

Такие приборы применяются на многих объектах, в основном служебных, то есть офисы магазины и так далее. По виду отправки сигнала данных оптико-электронные извещатели делятся на пороговые, и адресно-аналоговые . А по способу соединения с устройствами пожарной системы разделяются на проводные и радиоканальные.

Такие приборы достаточно универсальны и помогают в обеспечении пожарной безопасности. Но для больших помещений данный вид извещателей применять лучше не стоит.

В таких случаях лучше подходят линейные оптико-электронные приборы. Они управляют плотностью воздуха с помощью обработки параметров ИК. Линейные извещатели включают в себя передатчик и приёмник и являются активными устройствами.

Полезное видео

В ролике подробно объясняется устройство и принцип действия приборов на примере дымового автономного извещателя ДИП-34АВТ от компании .

Заключение

Оптико-электронные излучатели являются распространённым и эффективным компонентом для систем охранно-пожарной сигнализации. К их главным достоинствам относятся сравнительно низкая цена, универсальность, надёжность.

Главным ограничением по применению таких устройств является проблемы при работе в обстановке с большим содержанием пыли, то есть в производственных помещениях. Также оптико-электронные извещатели подвержены электромагнитными помехами.

Оптико-электронные извещатели – это приборы, в которых для обнаружения тревожного события используются оптические устройства и сенсоры различной конструкции. Дальнейшая обработка полученного сигнала осуществляется электронной схемой. Такие устройства широко используются в системах как охранной так и пожарной сигнализации.

Основными причинами их популярности являются:

высокая эффективность;
возможность формирования различных по конфигурации зон обнаружения;
относительно невысокая цена.

Оптическая часть этих извещателей работает в инфракрасном (ИК) диапазоне излучений. Существуют различные варианты исполнения инфракрасных датчиков, различающихся принципом действия, назначением и особенностями применения.

Пассивные.

Используются в системах охранной сигнализации. Их основными преимуществами является экономическая доступность и широкая область применения. Принцип действия основан на анализе разницы ИК излучения между секторами, формируемыми специальными линзами (Френеля).

Приемником инфракрасного потока является пироэлектрический модуль, формирующий электрические импульсы, обрабатываемые электроникой.

Современные извещатели достаточно часто используют микропроцессорную обработку сигнала, что повышает их надежность, эффективность и устойчивость к помехам.

Активные.

Они оценивают изменения интенсивности ИК луча, генерируемого, входящим в их состав передатчиком. Конструктивно приемная и передающая части могут быть размещены в отдельных блоках, устанавливаемых друг против друга. В этом случае контролируется часть пространства, находящаяся между ними.

При моноблочном исполнении для возвращения луча на прибор используется специальный отражатель. Такие извещатели применяются в охранных и пожарных системах.

Достаточно подробно работа таких устройств рассмотрена в материале про линейные датчики, используемые в охранно пожарной сигнализации.

Помимо "классических" проводных устройств, использующих для передачи информации о своем состоянии реле существуют адресные оптико- электронные извещатели. Передавая сигнал приемно-контрольному устройству, они добавляют в информацию свой, уникальный для каждого изделия, код.

За счет этого становится возможность локализация тревожного события с точностью до места установки датчика. Стоимость их, естественно, выше, но в ряде случаев оно того стоит.

Еще одна технология - адресно аналоговая. Она подразумевает передачу оцифрованных данные сканируемого параметра, на основании которых решение о формировании сигнала тревоги принимает приемно-контрольный прибор. Такие извещатели используются, главным образом, в противопожарных системах.

Последнее что стоит отметить - способы передачи сигнала. Их, собственно, два:

проводной;
радиоканальный.

ОХРАННЫЕ ОПТИКО- ЭЛЕКТРОННЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ

Принцип действия охранных оптико-электронных устройств изложен в начале этой статьи. Что касается зон обнаружения, то пассивные инфракрасные извещатели позволяют использовать все возможные варианты:

объемная;
поверхностная (штора);
линейная (луч).

Активные работают по последнему (лучевому) принципу.

Все они по своей сути являются датчиками движения, то есть обнаруживают перемещение объекта в охраняемой зоне. Для поверхностных и линейных правильнее будет сказать - пересечение зоны обнаружения. Дополнительно про то как это работает можно посмотреть .

ПОЖАРНЫЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ

Оптико-электронные приборы, используемые в системах пожарной сигнализации и установках автоматического пожаротушения, относятся к дымовым извещателям. По типу зоны обнаружения их подразделяют на:

точечные;
линейные.

Точечные имеют в своем составе дымовую камеру. Она представляет собой своеобразный лабиринт в начале и конце которого установлены излучатель и фотоприемник. При попадании внутрь дыма происходит рассеяние ИК излучения что фиксируется электронной схемой прибора.

Область применения таких извещателей весьма широка, они устанавливаются В офисах , магазинах, гостиницах и других подобных объектах. По типу типу формирования информационного сигнала они подразделяются на:

пороговые;
адресные;
адресно- аналоговые.

По способу связи с приборами пожарной сигнализации эти извещатели бывают проводными и беспроводными (радиоканальными).

В целом это достаточно универсальные датчики, позволяющие решать различные вопросы обеспечения пожарной безопасности. Несколько неудобно, а иногда экономически нецелесообразно, применять их для установки в помещениях большой площади и (или) большим расстоянием до потолочного перекрытия.

В этом случае в системах пожарной сигнализации используются линейные оптико электронные извещатели. Газовой камеры они не имеют и контролируют оптическую плотность среды за счет анализа параметров инфракрасного луча. Для этих целей требуются приемник и передатчик, то есть такие устройства являются активными.

Общее ограничение на использование оптико электронных пожарных извещателей - помещения с повышенным содержанием пыли. Кроме того, такие устройства могут быть подвержены влиянию электромагнитных помех. Но это во многом зависит от модели датчика.

* * *