Спосіб визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом

Реферат: Спосіб визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів з терморезистивним чутливим елементом належить до області пожежної автоматики і може бути використаний при проведенні випробувань теплових пожежних сповіщувачів. Спосіб полягає в тому, що через терморезистивний чутливий елемент теплового пожежного сповіщувача пропускають електричний струм і вимірюють параметри, які характеризують його реакцію на теплову дію електричного струму. Пропускають електричний струм у вигляді косинусоїди, і в момент часу, що дорівнюють половині тривалості імпульсу електричного струму і трьом чвертям його тривалості, вимірюють реакцію терморезистивного чутливого елемента на теплову дію електричного струму. Визначають відношення результату першого виміру до результату другого виміру, а час спрацьовування теплового пожежного сповіщувача визначають за формулою. За допомогою запропонованого способу досягається підвищення точності UA 115933 C2 (12) UA 115933 C2 визначення часу спрацювання теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. UA 115933 C2 5 10 15 20 25 Винахід належить до області пожежної автоматики і може бути використаний при проведенні випробувань теплових пожежних сповіщувачів. Відомий спосіб визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів, який полягає в тому, що тепловий пожежний сповіщувач розміщують в тепловій камері, формують тепловий вплив на чутливий елемент сповіщувача, температуру якого змінюють за лінійним у часі законом, і вимірюють час досягнення температури чутливого елемента теплового пожежного сповіщувача фіксованого рівня [1]. Недоліком цього способу визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів є наявність ручних операцій при його реалізації. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом, який полягає в тому, що через терморезистивний чутливий елемент теплового пожежного сповіщувача пропускають постійний по величині електричний струм і вимірюють перевищення температури його нагріву в режимі, що встановився, відносно початкового значення [2]. Недоліком цього способу визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом є низька точність визначення часу спрацьовування. В основу винаходу поставлена задача щодо підвищення точності визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом, який полягає в тому, що через терморезистивний чутливий елемент теплового пожежного сповіщувача пропускають електричний струм і вимірюють параметри, які характеризують його реакцію на теплову дію електричного струму, згідно з винаходом, через терморезистивний чутливий елемент пропускають імпульс електричного струму у вигляді чверті косинусоїди, в момент часу, що дорівнюють половині тривалості імпульсу електричного струму і трьом чвертям його тривалості, вимірюють реакцію терморезистивного чутливого елемента на теплову дію електричного струму, визначають відношення результату першого виміру до результату другого виміру, а час спрацьовування теплового пожежного сповіщувача визначають за формулою:  t c  (Tc  T0 )b 1  t 0 2(  1)1 1  0,7  (3,8  0,7 2  3)0,5  (1) 30 35 40 45 де Tc , T0 - температура спрацьовування теплового пожежного сповіщувача і початкова температура відповідно; b - швидкість зміни температури; t 0 - тривалість електричного імпульсу струму;  - відношення результату першого виміру реакції терморезистивного чутливого елемента на теплову дію електричного струму до результату другого виміру такої реакції. Результат, який може бути одержаний при реалізації винаходу, полягає в підвищенні точності визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. На кресленні наведені графічні залежності, які пояснюють сутність способу визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. На кресленні зображені: 1 - форма імпульсу електричного струму; 2 - тест-вплив на терморезистивний чутливий елемент пожежного сповіщувача; 3 - реакція терморезистивного чутливого елемента пожежного сповіщувача на теплову дію електричного струму. Запропонований спосіб визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом здійснюється наступним чином. Через терморезистивний чутливий елемент пожежного сповіщувача пропускають імпульс електричного струму, який має форму чверті косинусоїди, а його опис має вигляд: i(t )  I cos 50 t [1(t )  1(t  t 0 )] , 2t 0 (2) де I , t 0 - амплітуда та тривалість імпульсу електричного струму відповідно; 1() - функція Хевісайда. На кресленні крива 1 відображає залежність i( t )I1 (при t0=6,0 с; τ0=1,5 с). Згідно до закону Джоуля-Ленца терморезистивний чутливий елемент пожежного сповіщувача реагує на тест-вплив, який описується виразом: 1 UA 115933 C2    ( t  t 0 )  t  1( t  t 0 ) , 1( t )  1  cos i2 ( t )  0,5I2 1  cos     2t 0  2t 0        (3)  2 На кресленні крива 2 відображає залежність i(t )I1 . Реакція такого чутливого елемента на теплову дію електричного струму буде мати вигляд 2   2 ( t )  0,5KI 2 1L12p2    [1  exp( pt 0 )]  t    0  2       p p2    ( 1p  1)1  t       0       , (4) 5 де K , 1 - коефіцієнт передачі і постійна часу терморезистивного чутливого елемента відповідно; L1 - оператор зворотного перетворення Лапласа. Для інтервалу часу, на якому d( t )  0, dt (5) 10 згідно із (4) має місце:   1  2 t t    2 ( t )  0,5KI 2 1 1 t 0  ( 1)2 t 0 cos  t 0 1 sin   , t0 t0      15   1 (7) В момент часу t  0,75 t 0 , в який також вимірюють реакцію терморезистивного чутливого елемента пожежного сповіщувача, вираз (6) приймає вигляд:    1  2 2 (0,75 t 0 )  0,5KI211  0,7 t 0  t 0 1 t 0  ( 1)2  ,   25  На кресленні крива 3 відображає залежність 2(t ) 0,5KI21 . В момент часу t  0,5t 0 , в який вимірюють реакцію терморезистивного чутливого елемента пожежного сповіщувача, вираз (6) трансформується до вигляду: 1  2 (0,5t 0 )  0,5KI 211  t 0 1 t 0  ( 1)2  ,   20 (6) (8) Відношення результату першого виміру реакції терморезистивного чутливого елемента пожежного сповіщувача на теплову дію електричного струму до результату другого виміру є відношення (7) до (8), тобто 2 (0,5t 0 ) t 0  ( 1)2  t 0 1  , 2 2 (0,75 t 0 ) t 0  ( 1)2  0,7 t 0  t 0 1   (9) Час спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів визначається за допомогою виразу t c  (Tc  T0 )b 1  1 , (10) 30 2 UA 115933 C2 де Tc , T0 - температура спрацьовування теплового пожежного сповіщувача і початкова температура відповідно; b - швидкість зміни температури. -1 Згідно до ДСТУ EN 54-5:2003 Тс=(54160)°С; Т0=25 °C; b=(0,0170,5)°Сс . Із (9) витікає алгебраїчне рівняння: 5 2 2 2 (  1)1  t 0 (0,7  1)1  t 0 (0,3  1)  0 , (11) одним з коренів якого є:  1  t 0 2(  1)1 1  0,7  (3,8  0,7 2  3)0,5 10  (12) З урахуванням (12) вираз (10) приймає вигляд:  t c  (Tc  T0 )b1  t 0 [2(  1)]1 1  0,7  (3,8  0,7 2  3)0,5 15  (13) який використовується для визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. За умов, що вимір реакції терморезистивного чутливого елемента пожежного сповіщувача здійснюється з похибкою  , можна записати:   (0,5t 0 )   (0,5t 0 ) 1  [(0,5t 0 )]1   (0,75 t 0 )   (0,75 t 0 ) 1  [(0,75 t 0 )]1   20  (0,5t 0 )     1   1   (0,75 t 0 )  (0,5t 0 )   (0,75 t 0 )    (0,5t 0 )     1   (0,75 t 0 )  (0,5t 0 ) (0,75 t 0 )  (14) Із (14) витікає, що наявність абсолютної похибки  обумовлює появу складової в загальній похибці визначення часу спрацьовування пожежних сповіщувачів, відносна величина якої визначається виразом:   1   [(0,5t 0 )]1  (0,75 t 0 )]1 , Згідно 25  з креслення для (15) t  0,5t 0 і для t  0,75 t 0 має місце (0,5t 0 )  111KI2 ; , (0,75 t 0 )  0,67KI2 . Вираз (15) з урахуванням цих величин приймає вигляд: 1  0,58  KI2 (16) Для способу-прототипу має місце: 2    0,67  ,    KI 2 1 KI 2 (17) 30 35 Із порівняння (16) та (17) витікає, що при реалізації способу визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом, який заявляється, забезпечується підвищення точності на 15,5 %. Таким чином, при пропусканні через терморезистивний чутливий елемент електричного струму у вигляді чверті косинусоїди, вимірюванні в моменти часу, що дорівнюють половині тривалості імпульсу електричного струму і трьом чвертям його тривалості, реакції терморезистивного чутливого елемента на теплову дію електричного струму, визначенні відношення результату першого виміру до результату другого виміру, забезпечується 3 UA 115933 C2 5 підвищення точності визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. Джерела інформації: 1. ДСТУ EN 54-5:2003. Системи пожежної сигналізації. Частина 5. Сповіщувачі пожежні теплові точкові. - Київ: Держспоживстандарт України, 2004. - 36 с. 2. Патент України № 110590, МПК G08B 29/00, 2016. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 Спосіб визначення часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів з терморезистивним чутливим елементом, який полягає в тому, що через терморезистивний чутливий елемент теплового пожежного сповіщувача пропускають електричний струм і вимірюють параметри, які характеризують його реакцію на теплову дію електричного струму, який відрізняється тим, що через терморезистивний чутливий елемент пропускають імпульс електричного струму у вигляді косинусоїди, і в моменти часу, що дорівнюють половині тривалості імпульсу електричного струму і трьом чвертям його тривалості, вимірюють реакцію терморезистивного чутливого елемента на теплову дію електричного струму, визначають відношення результату першого виміру до результату другого виміру, а час спрацьовування теплового пожежного сповіщувача визначають за формулою:   t c  (Tc  T0 )b 1  t 0 2  11 1  0,7  (3,8  0,7 2  3)0,5 , де Tc , T0 - номінальна температура спрацьовування теплового пожежного сповіщувача і початкова температура відповідно; b - швидкість зміни температури; t 0 - тривалість електричного імпульсу струму;  - відношення результату першого виміру реакції терморезистивного чутливого елемента на теплову дію електричного струму до результату другого виміру такої реакції. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4