31.01.2025
Разное

Оптико фото электрическое устройство: Оптико-электронные извещатели систем охранно пожарной сигнализации — объемные, линейные и поверхностные

alexxlabАвтор: alexxlab

Содержание

принцип действия и особенности применения

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.

Общие данные

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

  1. высокая работоспособность;
  2. различные зоны нахождения;
  3. 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, адресные 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.

Популярные модели

Артон-ИПД 3.1М

Извещатель пожарный дымовой оптический точечный СПД-3.1 (ИПД-3.1М). Устройство предназначено для обнаружения возгораний в закрытых помещениях зданий и сооружений, сопровождающихся появлением дыма. По срабатыванию передаёт сигнал на ППК.

Рассчитан на непрерывную круглосуточную работу по постояннотоковому или знакопеременному двухпроводному шлейфу пожарной сигнализации. Номинальное напряжение питания шлейфа 12 или 24 В. Для работы извещателей с ППК по четырехпроводной схемой подключения извещателей применяется модуль согласования шлейфов МУШ-2.

Астра-7Б (ИО409-15Б)

Извещатель охранный объемный оптико-электронный. Предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространство и формирование извещения о тревоге путем размыкания выходных контактов сигнального реле.

Устанавливается на потолке, зона обнаружения круговая объемная, максимальная высота установки до 5 метров. Микропроцессорный анализ сигнала, температурная компенсация, устойчивость к внешней засветке, контроль вскрытия корпуса, оптоэлектронное реле. Может работать при температурах от -30 до +50 С и влажности до 95%.

AMBER

Предназначен для обнаружения проникновения в охраняемое пространства закрытого помещения. Формирует сигнал тревоги путем размыкания контактов реле. Широко применяется в системах охранной сигнализации.

Фиксирует перемещение в зоне дальностью 12м и шириной 20м, угол обзора 90 градусов. Рекомендуемая высота установки 2,4м. Напряжение питания 12В, работает при температурах от -30 до +55С. Обнаруживает перемещение на скоростях 0,3. .3 м/с.

Полезное видео

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

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.

Поделиться новостью в соцсетях

 

описание, классификация, применение и виды

Современная наука активно развивается в самых разных направлениях, стремясь охватить все возможные потенциально полезные сферы деятельности. Среди всего этого следует выделить оптоэлектронные приборы, которые используются как в процессе передачи данных, так и их хранения или обработки. Они используются практически везде, где применяется более или менее сложная техника.

Что это такое?

Под оптоэлектронными приборами, которые также известны как оптроны, понимают специальные приборы полупроводникового типа, способные отправлять и принимать излучение. Эти элементы конструкции носят названия фотоприемника и светоизлучателя. Они могут иметь разные варианты связи между собой. Принцип функционирования подобных изделий основан на преобразовании электричества в свет, а также обратной этой реакции. Как следствие, одно устройство может отправлять определенный сигнал, а другое его принимает и «расшифровывает». Используются оптоэлектронные приборы в:

  • блоках связи аппаратуры;
  • входных цепях измеряющих устройств;
  • высоковольтных и сильноточных цепях;
  • мощных тиристорах и симисторах;
  • релейных устройствах и так далее.

Все такие изделия могут быть классифицированы по нескольким базовым группам, в зависимости от их отдельных компонентов, конструкции или других факторов. Об этом ниже.

Излучатель

Оптоэлектронные приборы и устройства оснащаются системами передачи сигнала. Их называют излучателями и в зависимости от типа, изделия разделяются следующим образом:

  • Лазерные и светодиоды. Такие элементы относятся к самым универсальными. Для них характерны высокие показатели коэффициента полезного действия, весьма узкий спектр луча (этот параметр также известен как квазихроматичность), достаточно широкий диапазон работы, поддержание четкого направления излучения и очень высокая скорость работы. Устройства с подобными излучателями работают очень долго и крайне надежно, отличаются небольшими размерами и отлично показывают себя в сфере микроэлектронных моделей.
  • Электролюминесцентные ячейки. Такой элемент конструкции показывает не особо высокий параметр качества преобразования и работает не слишком долго. При этом, устройствами весьма тяжело управлять. Однако именно они лучше всего подходят для фоторезисторов и могут использоваться для создания многоэлементных, многофункциональных структур. Тем не менее в силу своих недостатков, сейчас излучатели такого типа используются достаточно редко, только тогда, когда без них действительно нельзя обойтись.
  • Неоновые лампы. Отдача света этих моделей сравнительно невысока, а также они плохо выдерживают повреждения и работают недолго. Отличаются большими размерами. Используются крайне редко, в отдельных видах приборов.
  • Ламы накаливания. Такие излучатели применяются только в резисторном оборудовании и больше нигде.

Как следствие, светодиодные и лазерные модели оптимально подходят практически для всех сфер деятельности и лишь в некоторых областях, где по-другому нельзя, применяются другие варианты.

Фотоприемник

Классификация оптоэлектронных приборов также производится и по типу этой части конструкции. В качестве принимающего элемента могут использоваться разные типы изделий.

  • Фото- тиристоры, транзисторы и диоды. Все они относятся к универсальным устройствам, способным работать с переходом открытого типа. Чаще всего в основе конструкции лежит кремний и из-за этого изделия получают достаточно широкий спектр чувствительности.
  • Фоторезисторы. Это единственный альтернативный вариант, главным преимуществом которого является изменение свойств очень сложным образом. Это помогает реализовывать всевозможные математические модели. К сожалению, именно фоторезисторы инерционны, что значительно сужает сферу их применения.

Прием луча – это один из самых базовых элементов любого подобного устройства. Только после того как он сможет быть получен, начинается дальнейшая обработка, и она будет невозможна при недостаточно высоком качестве связи. Как следствие, конструкции фотоприемника уделяется огромное внимание.

Оптический канал

Особенности конструкции изделий может неплохо показать используемая система обозначений фотоэлектронных и оптоэлектронных приборов. В том числе это касается и канала передачи данных. Выделяют три основных их варианта:

  • Удлиненный канал. Фотоприемник в такой модели отдален на достаточно серьезное расстояние от оптического канала, образуя специальный световод. Именно такой вариант конструкции активно применяется в компьютерных сетях для активной передачи данных.
  • Закрытый канал. Такой тип конструкции использует специальную защиту. Она превосходно предохраняет канал от внешнего воздействия. Применяются модели для системы гальванической развязки. Это достаточно новая и перспективная технология, сейчас непрерывно совершенствующаяся и постепенно заменяющая собой электромагнитные реле.
  • Открытый канал. Такая конструкция подразумевает наличие воздушного зазора между фотоприемником и излучателем. Используются модели в системах диагностики или разнообразных датчиках.

Спектральный диапазон

С точки зрения этого показателя, все виды оптоэлектронных приборов можно разделить на два вида:

  • Ближний диапазон. Длина волны в данном случае колеблется в пределах 0,8-1,2 мкм. Чаще всего такая система применяется в устройствах, использующих открытый канал.
  • Дальний диапазон. Тут длина волны уже 0,4-0,75 мкм. Применяется в большинстве видов остальных изделий такого типа.

Конструкция

По этому показателю оптоэлектронные приборы разделяются на три группы:

  • Специальные. Сюда входят устройства оснащенными несколькими излучателями и фотоприемниками, датчиками присутствия, положения, задымленности и так далее.
  • Интегральные. В таких моделях дополнительно используются специальные логические схемы, компараторы, усилители и другие устройства. Кроме всего прочего, выходы и входы у них гальванически развязаны.
  • Элементарные. Это самый простой вариант изделий, в которых приемник и излучатель присутствуют только в одном экземпляре. Они могут быть как тиристорными, так и транзисторными, диодными, резистивными и вообще, любыми другими.

В приборах могут использоваться все три группы или каждая по отдельности. Конструктивные элементы играют существенную роль и напрямую воздействуют на функциональность изделия. В то же время сложное оборудование может использовать и самые простейшие, элементарные разновидности, если это будет целесообразно. Но верно и обратное.

Оптоэлектронные приборы и их применение

С точки зрения использования устройств все они могут разделяться на 4 категории:

  • Интегральные схемы. Применяются в самых разных приборах. Используется принцип между разными элементами конструкции при помощи отдельных частей, которые изолированы друг от друга. Это не дает взаимодействовать компонентам никаким образом, кроме того, который был предусмотрен разработчиком.
  • Изоляция. В этом случае используются специальные оптические резисторные пары, их диодные, тиристорные или транзисторные разновидности и так далее.
  • Преобразование. Это один из самых распространенных вариантов использования. В нем ток трансформируется в свет и применяется именно таким образом. Простой пример – всевозможные лампы.
  • Обратное преобразование. Это уже полностью противоположный вариант, в котором именно свет трансформируется в ток. Используются для создания всевозможных приемников.

Фактически, сложно представить себе практически любое устройство, работающее на электричестве и лишенное какого-то варианта оптоэлектронных компонентов. Они могут быть представлены в небольшом количестве, но все равно будут присутствовать.

Итоги

Все оптоэлектронные приборы, тиристоры, диоды, полупроводниковые приборы – это конструктивные элементы разных видов оборудования. Они позволяют человеку получать свет, передавать информацию, обрабатывать или даже хранить ее.

Оптико-электронный прибор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Оптико-электронный прибор

Cтраница 1

Визуальные оптико-электронные приборы строятся для приема ближних инфракрасных лучей, обеспечивающих такую же разрешающую способность и качество изображения, как и в оптико-механических приборах. Инфракрасные лучи лучше проходят через дымку и туман, чем видимые, кроме того, ИК лучи обеспечивают скрытность работы по целям.
 [1]

Оптико-электронным прибором называют такую структуру, в которой сочетаются оптические и электрические детали и в которой наименьшую часть прибора, способную независимо выполнять функции ввода — вывода, можно назвать оптико-электронным элементом. Примерами оптико-электронных элементов являются электролюминесцентная ( ЭЛ) и фотопроводящая ( ФП) ячейки.
 [2]

Если оптико-электронный прибор должен работать по всем возможным реализациям случайного распределения яркости в некоторых однотипных условиях, то в общем случае для оценки микроструктуры яркостного поля необходимо располагать двумерной функцией плотности вероятности по [ В ( qni), В ( qnk), qni, qnk 1 для каждой пары точек с координатами qni и qnk в п-мерном пространстве.
 [3]

Действие оптико-электронных приборов основано на преобразовании в электрические сигналы оптического излучения, поступающего от наблюдаемых объектов. Последующая обработка полученных электрических сигналов обеспечивает выделение требуемой информации об объекте наблюдения.
 [4]

Действие оптико-электронного прибора основано на преобразовании оптического излучения от наблюдаемых объектов в электрические сигналы с помощью приемников излучения.
 [5]

Характеристики оптико-электронных приборов при работе по реальным источникам в значительной степени зависят от того, насколько эффективно и полно приемник преобразует падающее на него излучение в электрические сигналы. Эффективность использования приемником излучения лучистого потока источника меняется с изменением температуры излучателя и определяется коэффициентом использования.
 [6]

При этом оптико-электронные приборы могут строиться для приема ультрафиолетовых, видимых или инфракрасных ( ИК) лучей. Однако очень сильное поглощение в атмосфере ультрафиолетовых лучей делает возможным работу на этих лучах только за пределами земной атмосферы или в лабораторных условиях. Видимые лучи обладают тем недостатком, что работа на них возможна только днем, поэтому оптико-электронные приборы на видимых лучах разрабатываются только для работы по объектам, обладающим очень маломощным тепловым излучением и излучающим главным образом за счет отражения лучей Солнца. Наиболее эффективными для оптико-электронных приборов являются инфракрасные лучи.
 [7]

Пороговой чувствительностью оптико-электронного прибора называют тот минимальный поток излучения, при котором на выходе прибора обеспечивается требуемое отношение полезного сигнала к помехе.
 [8]

Обобщенная блок-схема оптико-электронного прибора включает оптическую систему, индикатор оптических лучей и выходной блок. Оптическая система принимает электромагнитное излучение и строит изображение сигнала от излучателя; индикатор оптических лучей совершает квантово-электронное преобразование, превращая электромагнитный сигнал в сигнал электрического тока. Выходной блок формирует электрический сигнал, по своим параметрам удовлетворяющий требованиям автоматической системы. В полуавтоматических приборах в качестве выходного блока часто используется электронно-лучевая трубка.
 [9]

Основным недостатком оптико-электронных приборов является невозможность работать в туман, сильный дождь, снег, через облака. Поэтому применение оптико-электронных приборов достаточно эффективно на высотах, превосходящих 10 км над уровнем моря, и особенно в космосе.
 [10]

Для расчета оптико-электронных приборов особый интерес представляет распределение лучистого потока в пространстве, которое достаточно полно описывается следующими понятиями.
 [11]

В практике оптико-электронных приборов очень часто применяется принцип, заключающийся в том, что любое тело, в том числе и газ, имеющее излучательную и поглощательную способности на единицу толщины слоя меньше единицы, при увеличении толщины слоя от нуля до бесконечности излучает как абсолютно черное тело.
 [12]

Спектрофотометры являются сложными оптико-электронными приборами и поэтому целесообразно рассмотреть некоторые вопросы взаимосвязи параметров их оптической и приемно-регистрирующей систем.
 [13]

При правилыном использовании оптико-электронные приборы являются незаменимыми средствами температурных измерений. Современные оптико-электрические пирометры могут использоваться не только для измерения температур на выбранных отдельных участках излучающего объекта, но и для изучения полного его температурного поля. В последнем случае применяются специальные пирометры, снабженные системой одномерного или двумерного сканирования, позволяющей по заданной программе автоматически снимать информацию о температурном поле поверхности излучателя.
 [14]

Электронный тахеометр — наиболее современный геодезический оптико-электронный прибор, позволяющий одновременно совместить функции электронного теодолита, лазерного высокоточного дальномера и полевого компьютера. Тахеометр в переводе с греческого языка означает быстроизмеряющий. Современный электронный тахеометр измеряет углы и расстояния до вехи или штатива с отражателем, С его помощью геодезист может один, без вспомогательного рабочего, провести геодезическую съемку без полевых журналов и, сбросй. Ряд узкоспециальных задач решаются непосредственно на месте с помощью встроенного контроллера ( микропроцессора-вычислителя), управляемого клавиатурой. Вместе с тем тахеометры не способны производить высокоточное нивелирование.
 

1.7 Фотоэлектрические приборы

1.7. Фотоэлектрические приборы

Фотоэлектронные (фотоэлектрические) приборы предназначены для преобразования световой энергии в электрическую.

Все полупроводниковые фотоэлектрические приборы основаны на внутреннем фотоэффекте – возбуждении атомов и росте концентрации свободных носителей заряда под воздействием светового излучения. При этом в полупроводнике растет проводимость, а на p-n переходах появляется ЭДС.

К фотоэлектронным приборам относятся фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры.

Фоторезистор — это полупроводниковый фотоэлектрический прибор, сопротивление которого изменяется под действием светового излучения. На рисунке. 1.7.1 показана схема включения фоторезистора и его характеристики. Фоторезисторы, как и другие фотоэлектрические приборы, характеризуются световой характеристикой, т.е. зависимостью фототока , протекающего через прибор от светового потока . Она нелинейная и это является недостатком фоторезистора. ВАХ фоторезистора линейны, а их наклон зависит от величины светового потока.

а)                                  б)                                      в)     

Рисунок 1.7.1 Схема включения фоторезистора (а), световая характеристика (б)

вольт-амперная характеристика (в)

 Фоторезисторы могут работать и на переменном токе. Фоторезисторы являются самыми простыми и дешевыми фотоэлектрическими приборами.

Фотодиод — это полупроводниковый фотоэлектрический прибор, основанный на внутреннем фотоэффекте, содержащий один p-n переход и имеющий два вывода.

Фотодиоды могут работать в двух режимах: без внешнего источника электроэнергии (режим фотогенератора) и с внешним источником (режим фотопреобразователя). На рисунке 1.7.2, а, б показаны эти схемы включения.

Рисунок 1.7.2 Схемы включения фотодиода в режиме фотогенератора (а), фотопреобразователя (б), световая характеристика (в), вольтамперная характеристика (г)

При освещении фотодиода в режиме фотогенератора на его выводах появляется фото-ЭДС с полярностью слева «+», справа «–». При подключении сопротивления нагрузки под действием ЭДС по нему идет фототок. Именно в таком режиме работают солнечные батареи.

В режиме фотопреобразователя через p-n переход протекает обратный ток, зависящий от светового потока, определяющего число неосновных носителей. Световая характеристика в режиме фотопреобразователя (рисунке 1. 7.2, в) линейна и выражается уравнением

где  – чувствительность (до 20 мА/лм),

IФТ – темновой ток (начальный ток в темноте).

ВАХ фотодиода в темноте не отличаются от ВАХ p-n перехода (рисунке 1.7.2 г), а при освещении опускается вниз. Режиму фотопреобразователя соответствуют участки в третьем квадранте, а режиму фотогенератора – в четвертом.

Фотодиоды имеют большее быстродействие, чем фоторезисторы (работоспособны при частоте 1 гГц и выше), но менее чувствительны.

С целью повышения чувствительности вместо фотодиодов применяют фототранзисторы.

Фототранзистор — фотоэлектронный прибор, имеющий трехслойную структуру, как обычный транзистор, в котором ток зависит от освещения базы. Схема включения фототранзистора показана на рисунке 1.7.3

Рисунок 1.7.3 Включения фототранзистора

Они имеют линейную световую характеристику, а выходные ВАХ аналогичны ВАХ обычного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, но в качестве параметра вместо тока базы выступает световой поток. Чувствительность фототранзисторов достигает 1 А/лм. Параметры фототранзисторов существенно зависят от температуры.

В качестве полупроводниковых излучателей света используются светоизлучающие диоды (светодиоды). Принцип действия светодиодов основан на излучении квантов света при прямом токе вследствие рекомбинации носителей заряда. Цвет излучения определяется материалом, из которого сделан фотодиод. Светодиоды работают при напряжении 2…5В и токе до 40мА на один диод. Они имеют весьма низкий КПД.

Основное применение светодиодов – устройства индикации.

На рисунок 1.7.4 приведена схема включения светодиода и его яркостная характеристика – зависимость яркости B от тока I.

Рисунок 1.7.5 Включение диода (а), яркостная характеристика (б)

Конструкция и популярные модели охранно объемных оптико-электронных извещателей

Тип Дюбель КПД
Волоконный лазер на иттербии (Yb) 40% + (> 50% для серии ECO )
ИАГ 1.5-2%
ИАГ 10-20%
Диск 15-25%
CO2 5-10%