离子型烟雾传感器在港口带式输送机电气系统中的应用
2022-06-09
摘要：港口的工作环境十分恶劣，作为港口生产的主要运输工具带式输送机电气系统经常会因为突然停车或者漏水而重新启动。带式输送机故障是引发港口火灾的主要诱因之一，离子型烟雾传感器能够有效的预防此类事故的发生。本文将从离子型烟雾传感器的主体结构、信号处理和工作原理等方面介绍其在港口带式输送机电气系统中的应用。
关键词：传感器 离子型烟雾 电气系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00
1 工作原理与电气结构
1.1 工作原理
传感器内外电离室中的平衡被烟雾中的带电粒子影响，致使外电离室的电流和电压发生变化，引发中间电级产生一个电压变化增量“OV”，“OV”会随着烟雾浓度的升高而增大。若传感器后级信号调理电路对“OV”进行处理后得到的结果超过了预设值，其内部就会产生报警灯光。配接设备在收到报警信号后会立即发出安全停车信号，同时洒水，避免了火灾事故的发生，降低了电气系统的损失。
1.2 电气结构及主要参数
（1）电气系统中离子烟雾传感器主要结构。其主要组成部分为烟雾检测、信号采集、延时滤波、灯光报警、报警信号输出和模拟自检等。以GAL5型号的烟雾传感器为例，这是一款典型的离子型烟雾传感器，属于最新的NIS-02系列。其探头采用的是国际标准的媚241（Am241），只是在放射量上做了改动，用7.4kBq代替IAEA标准值10kBq，更为安全。（2）电气核心参数。离子型烟雾传感器工作时的核心参数：标准工作电压：12V--24V；标准工作电流：小于15mA；探头相应时速：低于30s；烟雾浓度分辨率：0.lmg/ 。火灾报警方式：中间级电压升高，电阻输出，灯光预警信号输出：正常情况，电阻输出值为4.7 ，存在10%的误差报警情况，电阻输出值为26.7 ，存在10%的误差，防爆型式：EX ib I （150℃）本质安全型。
2 电源设计与滤波处理
2.1 电源设计
GAL5离子型传感器十分适合在港口使用，它的电路是完全按照本安电路要求布置的。为了方便港口安装，传感器的配电电源采用宽压输入的本安型电源，同时在电源入口安装了保护电路，对过往的电压和电流可以起到很好的抑制作用。综合以上各点，该传感器具有较高的安全性。
2.2 滤波处理
图1中详细的演示了离子型烟雾传感器的滤波处理电路结构。
观察下图1得知，传感器探头在检测到烟雾信号后会传递给信号处理芯片，芯片的输出端与UIA（LM258放大器）的输入端相连，当反向输出端的预设电压低于此信号电平时，UIA的1脚将为后续延时电路提供电压。U2芯片主要负责延时定时（此处选用555定时器），只有达到预设时间，经由U1A输出的高电平通过U2延时输出Sout才能被置为高电平。这个环节的主要目的就是为了排除外界干扰。假如达不到U2的预设时间，干扰信号不会引起错误动作。U2延时设训的时间长短必须根据传感器实际应用地点来设置，这样才能更好的发挥离子型烟雾传感器的健壮性。
3 信号采集、转换与报警输出
3.1 信号采集与转换
图2是离子型烟雾传感器采集信号和转换电路的过程显示：
上图2中，S代表离子型烟雾传感器探头（NIS-02C），主要负责将采集到的烟雾信号转化为电信号；U1为信号转换芯片，型号为MC14667，负责将转换后的电压信号与输出脚13的电压相比较，如果小于13脚的输出电压，则U1的1脚电压为低电平，反之则为高电平。离子型烟雾传感器通过检测烟雾浓度将其转化为电压信号，信号微弱，易被外界环境影响。为了能够保证信号的无损失传递，需要尽可能将探头与芯片间的距离缩短，并且对外露的引脚进行绝缘保护。
3.2 报警偷出
离子型烟雾传感器的优势之一就在于它的报警方式包含两种：输出节点闭合报警和灯光报警。如果烟雾浓度达到报警点，说明火灾已经开始，现场人员可以通过浓烟看到面板上的红色报警灯，从而做出应急处理，避免出现更严重的人员伤亡和财产损失；同时，传感器输出节点自发关闭，节点中的隔离继电器具有训一延时功能，适用于多种监控设备，能够开启联网报警模式。
4 结语
本文以举例的形式阐述了离子型烟雾传感器在港口带式输送机电气系统中的成功应用，其不但有较强的抗干扰性，而且设计合理，工作可靠，具有非常好的适应能力。港口工作环境复杂恶劣，该类型传感器可以尽可能的降低火灾发生的几率，同时做到远程监控和管理，在港口安全生产中具有非常广阔的前景。
参考文献
[1]谢天羽，庞波.亚微粒子烟雾传感器防尘机构的探讨[J].制造业自动化，1995（03）：19-22.
[2]谢天羽，庞波.烟雾传感器灵敏度与烟雾浓度关系的研究[J].煤矿设计，1996（10）：36-39.
收稿日期：2015-11-30
作者简介：何嘉伟（1987—），男，河北乐亭人，本科，助理工程师，研究方向：电气自动化。
关键词：传感器 离子型烟雾 电气系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00
1 工作原理与电气结构
1.1 工作原理
传感器内外电离室中的平衡被烟雾中的带电粒子影响，致使外电离室的电流和电压发生变化，引发中间电级产生一个电压变化增量“OV”，“OV”会随着烟雾浓度的升高而增大。若传感器后级信号调理电路对“OV”进行处理后得到的结果超过了预设值，其内部就会产生报警灯光。配接设备在收到报警信号后会立即发出安全停车信号，同时洒水，避免了火灾事故的发生，降低了电气系统的损失。
1.2 电气结构及主要参数
（1）电气系统中离子烟雾传感器主要结构。其主要组成部分为烟雾检测、信号采集、延时滤波、灯光报警、报警信号输出和模拟自检等。以GAL5型号的烟雾传感器为例，这是一款典型的离子型烟雾传感器，属于最新的NIS-02系列。其探头采用的是国际标准的媚241（Am241），只是在放射量上做了改动，用7.4kBq代替IAEA标准值10kBq，更为安全。（2）电气核心参数。离子型烟雾传感器工作时的核心参数：标准工作电压：12V--24V；标准工作电流：小于15mA；探头相应时速：低于30s；烟雾浓度分辨率：0.lmg/ 。火灾报警方式：中间级电压升高，电阻输出，灯光预警信号输出：正常情况，电阻输出值为4.7 ，存在10%的误差报警情况，电阻输出值为26.7 ，存在10%的误差，防爆型式：EX ib I （150℃）本质安全型。
2 电源设计与滤波处理
2.1 电源设计
GAL5离子型传感器十分适合在港口使用，它的电路是完全按照本安电路要求布置的。为了方便港口安装，传感器的配电电源采用宽压输入的本安型电源，同时在电源入口安装了保护电路，对过往的电压和电流可以起到很好的抑制作用。综合以上各点，该传感器具有较高的安全性。
2.2 滤波处理
图1中详细的演示了离子型烟雾传感器的滤波处理电路结构。
观察下图1得知，传感器探头在检测到烟雾信号后会传递给信号处理芯片，芯片的输出端与UIA（LM258放大器）的输入端相连，当反向输出端的预设电压低于此信号电平时，UIA的1脚将为后续延时电路提供电压。U2芯片主要负责延时定时（此处选用555定时器），只有达到预设时间，经由U1A输出的高电平通过U2延时输出Sout才能被置为高电平。这个环节的主要目的就是为了排除外界干扰。假如达不到U2的预设时间，干扰信号不会引起错误动作。U2延时设训的时间长短必须根据传感器实际应用地点来设置，这样才能更好的发挥离子型烟雾传感器的健壮性。
3 信号采集、转换与报警输出
3.1 信号采集与转换
图2是离子型烟雾传感器采集信号和转换电路的过程显示：
上图2中，S代表离子型烟雾传感器探头（NIS-02C），主要负责将采集到的烟雾信号转化为电信号；U1为信号转换芯片，型号为MC14667，负责将转换后的电压信号与输出脚13的电压相比较，如果小于13脚的输出电压，则U1的1脚电压为低电平，反之则为高电平。离子型烟雾传感器通过检测烟雾浓度将其转化为电压信号，信号微弱，易被外界环境影响。为了能够保证信号的无损失传递，需要尽可能将探头与芯片间的距离缩短，并且对外露的引脚进行绝缘保护。
3.2 报警偷出
离子型烟雾传感器的优势之一就在于它的报警方式包含两种：输出节点闭合报警和灯光报警。如果烟雾浓度达到报警点，说明火灾已经开始，现场人员可以通过浓烟看到面板上的红色报警灯，从而做出应急处理，避免出现更严重的人员伤亡和财产损失；同时，传感器输出节点自发关闭，节点中的隔离继电器具有训一延时功能，适用于多种监控设备，能够开启联网报警模式。
4 结语
本文以举例的形式阐述了离子型烟雾传感器在港口带式输送机电气系统中的成功应用，其不但有较强的抗干扰性，而且设计合理，工作可靠，具有非常好的适应能力。港口工作环境复杂恶劣，该类型传感器可以尽可能的降低火灾发生的几率，同时做到远程监控和管理，在港口安全生产中具有非常广阔的前景。
参考文献
[1]谢天羽，庞波.亚微粒子烟雾传感器防尘机构的探讨[J].制造业自动化，1995（03）：19-22.
[2]谢天羽，庞波.烟雾传感器灵敏度与烟雾浓度关系的研究[J].煤矿设计，1996（10）：36-39.
收稿日期：2015-11-30
作者简介：何嘉伟（1987—），男，河北乐亭人，本科，助理工程师，研究方向：电气自动化。