一种双波段热释电传感器

文档序号:1950624 发布日期:2021-12-10 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 一种双波段热释电传感器 (Dual-waveband pyroelectric sensor ) 是由 尹康 周佳翼 于 2021-08-16 设计创作,主要内容包括:一种双波段热释电传感器,涉及火灾探测装置技术领域,包括传感器本体、传感器安装架以及防护罩,传感器安装架上设有传感器本体,防护罩罩设传感器本体,传感器本体包括光学透镜、传感器模块以及固定座,防护罩朝向光学透镜的一侧设置为透明板,传感器安装架可相对透明板做竖直方向上的往复运动,固定座可相对传感器安装架做圆周式的旋转运动;防护罩内设置有测量间距/角度调节机构,测量间距/角度调节机构包括丝杆滑台滑动结构、电磁联动组件、可定位旋转结构,本发明在设置丝杆滑台滑动结构该一种驱动方式的基础上,可同时实现传感器本体与火焰之间的高度差、方位以及角度的调节,提高传感器本体探测火焰具体位置的精准程度。(A dual-band pyroelectric sensor relates to the technical field of fire detection devices and comprises a sensor body, a sensor mounting frame and a protective cover, wherein the sensor body is arranged on the sensor mounting frame, the sensor body is covered by the protective cover, the sensor body comprises an optical lens, a sensor module and a fixed seat, one side, facing the optical lens, of the protective cover is provided with a transparent plate, the sensor mounting frame can do reciprocating motion in the vertical direction relative to the transparent plate, and the fixed seat can do circular rotary motion relative to the sensor mounting frame; the invention can simultaneously realize the adjustment of the height difference, the direction and the angle between the sensor body and the flame and improve the precision degree of the sensor body for detecting the specific position of the flame on the basis of setting the screw rod sliding table sliding structure which is a driving mode.)

一种双波段热释电传感器

技术领域

本发明涉及火灾探测装置技术领域,具体涉及到一种双波段热释电传感器。

背景技术

热释电传感器,在消防领域中也称为热释电红外探测器,通过接收移动事物辐射出的特定波长的红外线,可以将其转化为与事物运动速度、距离、方向等有关的低频电信号。传感器的电压响应度与入射光辐射变化的频率成反比,因此,当恒定的红外辐射照射在探测器上时,探测器没有电信号输出,所以恒定的红外辐射不能被检测到;而物体移动速度越快,同样的入射功率下,输出电压就会越小。只有电压达到报警阀值电平时,探测器才会有电压信号输出。

目前,已知的热释电红外探测器一般是定位安装在室内的某一高处,热释电红外探测器自身可进行旋转,对其旋转所覆盖的范围进行探测,然而,每次发生火灾时,产生火焰的位置以及高度不同,若双波段热释电红外探测器的探测视角不能探测到在火灾处不同高度的火焰发出的红外线的相同等数值,会给水平双波段热释电红外测器在火焰位置定位准确度上造成很大的误差,直接影响自动跟踪定位射流灭火装置的灭火效果,如此一来,热释电红外探测器不能及时地探测到各处火源,会给遇到火灾的个体或者单位造成不可估量的损失,因此,存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术所存在的不足,本发明目的在于提出一种双波段热释电传感器,具体方案如下:

一种双波段热释电传感器,包括传感器本体、传感器安装架以及防护罩,所述传感器安装架上设有所述传感器本体,所述防护罩罩设所述传感器本体,所述传感器本体包括光学透镜、传感器模块以及固定座,所述传感器模块转动安装于所述固定座的一侧,所述光学透镜罩设所述传感器模块并与所述固定座可拆卸连接,所述防护罩朝向所述光学透镜的一侧设置为透明板,所述传感器安装架可相对所述透明板做竖直方向上的往复运动,所述固定座可相对所述传感器安装架做圆周式的旋转运动;

所述防护罩内设置有测量间距/角度调节机构,所述测量间距/角度调节机构包括丝杆滑台滑动结构、电磁联动组件、可定位旋转结构;

所述丝杆滑台滑动结构的滑台本体可进行上下运动,所述滑台本体通过所述电磁联动组件与所述固定座传动连接,且所述滑台本体可相对所述固定座做圆周式的接触滑移运动;

所述可定位旋转结构与所述丝杆滑台滑动结构中的丝杆本体做同步旋转运动,且所述可定位旋转结构与所述固定座传动连接。

进一步的,所述丝杆滑台滑动结构还包括驱动电机、导轨,所述驱动电机可进行正反旋转运动,所述导轨的总长度小于所述丝杆本体的总长度。

进一步的,所述可定位旋转结构包括主动轮以及从动轮,所述主动轮与所述丝杆本体同轴连接,且所述主动轮与所述导轨的端部之间设有间隔,所述从动轮可与所述主动轮啮合设置,且所述从动轮转动安装于所述固定座的底部。

进一步的,所述可定位旋转结构还包括旋转编码器、脉冲可视计数器,所述旋转编码器与所述从动轮同轴连接,所述脉冲可视计数器与所述旋转编码器电连接。

进一步的,所述主动轮与所述从动轮之间设置有光电式定位组件,所述光电式定位组件用于监测所述主动轮、从动轮的啮合状态。

进一步的,所述电磁联动组件包括有线圈电磁块以及无线圈电磁板,所述有线圈电磁块与所述滑台本体固定连接,所述无线圈电磁板固定安装于所述固定座上且与所述有线圈电磁块贴合设置,所述无线圈电磁板、有线圈电磁块相对设置的两个侧面分别设为旋转弧面、导滑弧面。

进一步的,所述无线圈电磁板整体呈弧形,所述固定座背离所述传感器模块的一侧开设有与所述无线圈电磁板适配的固定槽。

与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

(1)发生火灾时,传感器本体能探测到火焰产生的红外线,由于发生火灾地方的火焰覆盖区域具有一定空间,传感器本体的探测视角与不同位置的火焰存在高度差或者角度错位的问题,通过设置测量间距/角度调节机构,需要改变高度方向上的探测视角时,对电磁联动组件通电,同时丝杆滑台滑动结构工作,带动滑台本体运动,在电磁联动组件的作用下固定座随着滑台本体在竖直方从最高处逐渐向下运动,改变传感器本体与火焰的间距,逐渐缩小高度差而持平,在此过程中,传感器本体可完成在不同高度下探测火焰的操作,当丝杆滑台滑动结构继续工作时,可定位旋转结构随着丝杆本体做旋转运动,从而带动固定座旋转,固定座上的传感器本体的探测视角进而旋转,传感器本体可完成在不同方位角度下探测火焰的操作,由于滑台本体可相对固定座做圆周式的接触滑移运动,当固定座旋转时,固定座相对滑台本体滑移,在滑台本体升降的过程中固定座不会影响滑台本体的运动。

综述,本发明在设置丝杆滑台滑动结构该一种驱动方式的基础上,充分利用其自身的工作特点,丝杆滑台滑动结构的旋转运动可实现传感器本体直线上的往复运动以及圆周运动,进而可同时实现传感器本体与火焰之间的高度差、方位以及角度的调节,提高传感器本体探测火焰具体位置的精准程度,减少对灭火效果的不良影响,且整个装置操作方便,自动化操作。

(2)通过设置主动轮以及从动轮,丝杆本体做转动运动时,主动轮随之转动,当传感器本体下降一定距离后直至从动轮与主动轮啮合,主动轮带动从动轮转动,从而带动整个固定座转动,使得传感器本体的探测角度改变,由于驱动电机可进行正反旋转运动,传感器本体可进行大幅度的角度往复旋转,将朝向透明板的一侧的探测范围覆盖。

(3)通过设置旋转编码器、脉冲可视计数器,旋转编码器在从动轮旋转的过程中监测从动轮的旋转角度,每转动一定角度间隔后,脉冲可视计数器以脉冲数量计量角度的数量,操作人员通过观看脉冲可视计数器,清楚、直观的判断传感器本体的角度变化。

附图说明

图1为本发明的实施例的整体示意图(防护罩处于透视状态);

图2为本发明展示滑台本体运动至导轨的末端的示意图(防护罩处于透视状态);

图3为本发明展示丝杆滑台滑动结构的整体示意图;

图4为本发明展示可定位旋转结构的整体示意图;

图5为本发明展示电磁联动组件处于传感器本体、滑台本体之间的示意图;

图6为本发明展示传感器本体相对滑台本体发生角度偏移的示意图。

附图标记:1、防护罩;2、传感器本体;21、光学透镜;22、传感器模块;23、固定座;231、固定槽;3、传感器安装架;4、丝杆滑台滑动结构;41、滑台本体;42、丝杆本体;43、驱动电机;44、导轨;441、限位板;5、电磁联动组件;51、线圈电磁块;511、导滑弧面;52、无线圈电磁板;521、旋转弧面;6、可定位旋转结构;61、主动轮;62、从动轮;63、旋转编码器;64、脉冲可视计数器;7、限位开关。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示,一种双波段热释电传感器,一般用于火灾中为自动跟踪定位射流灭火装置探测火灾的位置,基于在一定距离下对火焰产生的红外线进行探测,热释电传感器便会输出信号,及时反馈给射流灭火装置。为了保证探测操作的安全、稳步进行,本发明中的热释电传感器包括传感器本体2、传感器安装架3以及防护罩1,传感器安装架3用于承载传感器本体2,防护罩1用于在火灾过程中起到保护作用,罩设传感器本体2。

如图2所示,基于对火焰的远距离的探测,传感器本体2包括光学透镜21、传感器模块22以及固定座23,固定座23的一侧形成有凵字形的凹槽,传感器模块22转动安装于固定座23的凹槽中,便于传感器模块22自行旋转对凹槽外部的环境进行探测,光学透镜21作为对红外线的聚光结构,处于凹槽中并罩设传感器模块22,光学透镜21通过螺丝等连接件与固定座23可拆卸连接,便于安装以及更换。

防护罩1朝向光学透镜21的一侧设置为透明板,便于传感器本体2透过透明板感知火焰的运动,为配合后续传感器本体2的位置以及朝向的变动,防护罩1与透明板相邻设置的两个侧壁也可采用透明板。传感器安装架3作为传感器本体2的支撑结构,为配合后续传感器本体2的位置变动,传感器安装架3可相对透明板做竖直方向上的往复运动,为避免遮挡传感器本体2朝向透明板之间的视线,传感器安装架3与防护罩1除透明板外的侧壁之间设置导滑结构。

为实现传感器本体2对不同位置的火焰进行探测,防护罩1内设置有测量间距/角度调节机构,通过测量间距/角度调节机构调整传感器本体2在竖直方向上的位置,以及调整传感器本体2在水平面上的探测角度,进而可实现传感器本体2与火焰之间的高度差、方位以及角度的调节。测量间距/角度调节机构具体包括丝杆滑台滑动结构4、电磁联动组件5、可定位旋转结构6。

结合图1和图3,为实现传感器本体2在竖直方向上位置的调整,本发明中设置了丝杆滑台滑动结构4,丝杆滑台滑动结构4与现有技术中的电动丝杆本体42滑块装置大致类似,丝杆滑台滑动结构4的滑台本体41可进行上下运动,除了滑台本体41、丝杆本体42此两种结构,丝杆滑台滑动结构4还包括驱动电机43、导轨44,驱动电机43可进行正反旋转运动,驱动电机43工作时可带动滑台本体41进行上移或者下移,存在区别的是,导轨44的总长度小于丝杆本体42的总长度,用于限制传感器本体2在竖直方向的运动量程,使得传感器本体2在相对驱动电机43运动一定距离之后,即使驱动电机43继续旋转,传感器本体2也会停止运动。

综述来说,驱动电机43设定一个方向进行正转时,滑台本体41从靠近驱动电机43的位置运动至导轨44的末端,便需要停止运动,之后驱动电机43若反转才能带动滑台本体41继续反向运动,可知,滑台本体41的行程为导轨44的长度,进而可知传感器本体2的运动行程也为导轨44的长度。为实现滑台本体41运动至末位时自动停止运动,导轨44远离驱动电机43的末端设置有限位板441,滑台本体41上对应设置有与驱动电机43电连接的限位开关7,滑台本体41在导轨44的限位作用下从靠近驱动电机43的位置运动至导轨44的末端时,限位开关7与限位板441碰撞,限位开关7便可反馈给驱动电机43做出停止转动或者反向转动。

结合图2和图5,为实现丝杆滑台滑动结构4带动传感器本体2沿着竖直方向运动,滑台本体41通过电磁联动组件5与固定座23传动连接,当电磁联动组件5通电时,滑台本体41运动便可带动固定座23运动,当电磁联动组件5断电时,滑台本体41运动,固定座23保持静止。详述来说,电磁联动组件5包括有线圈电磁块51以及无线圈电磁板52,有线圈电磁块51与滑台本体41的一侧固定连接,无线圈电磁板52整体呈弧形,固定座23背离传感器模块22的一侧开设有与无线圈电磁板52适配的固定槽231,固定槽231呈半圆筒状,无线圈电磁板52固定安装于固定槽231中,且与有线圈电磁块51贴合设置,当有线圈电磁块51被接入电路中后,产生磁力,将无线圈电磁板52紧紧吸附,从而将固定座23与滑台本体41形成整体,滑台本体41运动便可带动固定座23运动,当滑台本体41带动传感器本体2运动至达到合适的探测视角,控制驱动电机43停止运动并保持对有线圈电磁块51的通电,在电磁联动组件5以及滑台本体41的牵引作用力下,传感器本体2保持在同一位置对等同高度的火焰进行探测。

结合前述所说,当滑台本体41运动至导轨44的末端时,驱动电机43会停止转动或者反向转动,此时,若断开对有线圈电磁块51的通电,有线圈电磁块51不再能吸住无线圈电磁板52,若驱动电机43反向转动而继续带动滑台本体41运动,此时由于固定座23脱离与滑台本体41的传动关系,固定座23以及传感器本体2会继续保持静止。

结合图5和图6,为实现传感器本体2的旋转角度的调节,本发明设置了可定位旋转结构6,可定位旋转结构6与丝杆滑台滑动结构4中的丝杆本体42做同步旋转运动,且可定位旋转结构6与固定座23传动连接,此处的同步旋转运动时发生在传感器本体2脱离滑台本体41的带动作用后,当驱动电机43继续反向转动时,在可定位旋转结构6的作用下,固定座23在水平面上做圆周运动,实现传感器本体2整体的角度偏移,此处的角度偏移是在传感器模块22可自行旋转的基础上带动传感器模块22整体旋转,因此,当传感器本体2整体的朝向偏移一定角度后,传感器模块22自行旋转产生的角度可进行累加,从而进一步扩大传感器模块22探测视角的覆盖范围。

由于圆周旋转运动旋转一周的角度为360°,传感器本体2的旋转与传感器模块22的自行旋转存在一定角度的重叠,在本发明中,可定位旋转结构6的同步旋转运动无需设置成360°的圆周运动,在测定传感器模块22可相对固定座23旋转后的有效探测角度后,可换算出可定位旋转结构6需要带动传感器本体2旋转的具体角度,保证传感器模块22最终能实现完整的360°的圆周运动。

整个装置可安装在室内的某侧壁上,传感器模块22只需旋转半个圆周运动便可完成对整个室内空间的监测,因此,如图5所示,整个传感器本体2旋转到快要与导轨44抵接时,便可停止旋转,此时,导轨44上设置的行程开关同样会被触发,反馈给驱动电机43,驱动电机43便会停止旋转,代表传感器本体2旋转至末端。

可定位旋转结构6包括主动轮61以及从动轮62,主动轮61与丝杆本体42同轴连接,且主动轮61与导轨44的端部之间设有间隔,结合前述的导轨44长度短于丝杆本体42的长度,当驱动电机43带动主动轮61转动时,导轨44不会阻碍主动轮61的正常运动。从动轮62转动安装于固定座23的底部,从动轮62可与主动轮61啮合设置,此啮合关系为部分嵌设,避免从动轮62与主动轮61发生错位,为实现传感器本体2的固定座23能和可定位旋转结构6顺利传动连接,当传感器本体2随着滑台本体41运动之导轨44的末端时,原本固定座23以及传感器本体2会保持静止,但此时从动轮62与主动轮61二者的状态设置为啮合,且主动轮61可支撑整个传感器本体2的重量,随着驱动电机43的反转运动,在主动轮61、从动轮62的传动作用下,传感器本体2实现一定角度的旋转。

可知,可定位旋转结构6作为纯粹的机械结构,无需设置额外的动力去控制主动轮61、从动轮62的旋转,当驱动电机43正转完成滑台本体41的下移运动后,再利用驱动电机43带动丝杆本体42进行的反向旋转运动实现主动轮61的旋转,从而实现传感器本体2的角度偏移,因此,本发明在设置丝杆滑台滑动结构4该一种驱动方式的基础上,充分利用其自身的工作特点,丝杆滑台滑动结构4的旋转运动可实现传感器本体2直线上的往复运动以及圆周运动,节省动力资源、减少中间配件的配置,减小占用安装空间。

实际发生火灾时,与现有技术中热释电红外探测器自行旋转地随意探测祸源不同,本发明中,先由传感器本体2进行圆周运动中以及传感器模块22自行旋转运动中大致确定火焰的区域,然后再由传感器本体2进行高度方向的上下运动,在光学透镜21的作用下,传感器模块22每处于一个高度时其探测视角便可将等同高度的多个火焰探测到,反馈给自动跟踪定位射流灭火装置,自动跟踪定位射流灭火装置及时反应对探测到的火焰进行定点水流喷射。

具体来说,当传感器本体2处于较高位置时,由于火焰靠近底部处较为密集,便于探测,对电磁联动组件5通电,整个传感器本体2先在滑台本体41的带动下运动至导轨44的末端,再对电磁联动组件5断电,同时行程开关触发反馈给驱动电机43,可定位旋转结构6发生配合,驱动电机43带动丝杆本体42反转,进而带动整个传感器本体2发生角度偏移直至传感器模块22探测到大概的火焰区域,再对电磁联动组件5通电,电磁联动组件5重新将固定座23与滑台本体41限定成一个整体,丝杆本体42继续反转,滑台本体41带动整个传感器本体2逐渐上移,逐一探测不同高度的火焰。在本实施例中,为避免传感器本体2旋转运动以及上下运动的速度过快,可设置驱动电机43做间歇式的旋转运动,最终实现传感器本体2以一定时间间隔进行角度偏移、上移或者下移,该时间间隔内,自动跟踪定位射流灭火装置可对同一处火焰持续喷水。

由于传感器安装架3只能做竖直方向上的往复滑行运动,为配合传感器本的旋转运动,固定座23可相对传感器安装架3做圆周式的旋转运动,当固定座23在从动轮62的带动下旋转时,固定座23的上端以从动轮62的轴线为中心相对传感器安装架3的表面沿着弧线做相对滑移运动。同样,为避免传感器做旋转运动时影响滑台本体41的运动,滑台本体41可相对固定座23做圆周式的接触滑移运动,详述来说,无线圈电磁板52、有线圈电磁块51相对设置的两个侧面分别设为旋转弧面521、导滑弧面511,当驱动电机43保持旋转运动时,主动轮61工作,同时滑台本体41也上行或者下行,传感器本体2旋转时,固定座23上的无线圈电磁板52在旋转弧面521、导滑弧面511的错位滑移作用下相对有线圈电磁块51做旋转运动,二者之间仅存在部分的摩擦力,几乎不存在对滑台本体41的推动力,因此,滑台本体41能正常上行或者下行。

为便于精准控制传感器本体2每次的旋转角度,可定位旋转结构6还包括旋转编码器63、脉冲可视计数器64,旋转编码器63采用旋转增量式编码器,将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小,旋转编码器63与从动轮62同轴连接,当从动轮62转动时,旋转编码器63检测从动轮62的旋转角度,脉冲可视计数器64与旋转编码器63电连接,本发明中通过脉冲可视计数器64来知道其位置,工作时,旋转编码器63输出脉冲后操作人员通过脉冲可视计数器64上出现的示数便可判断传感器本体2是否发生角度变化。

本实施例中,通过旋转编码器63对从动轮62实现旋转角度监测,从而也可对主动轮61实现旋转角度监测,此时丝杆本体42处于反转状态,滑台本体41处于上移状态,在从动轮62旋转的过程中,滑台本体41上移的高度与主动轮61的旋转角度之间存在一定的比例关系,通过设置计算公式可换算得出滑台本体41上移的高度,由于传感器本体2进行一定角度偏移后需要重新被滑台本体41带动上移,因此,滑台本体41上移的高度需小于电磁联动组件5的高度,保证有线圈电磁块51能与无线圈电磁板52正常吸附,滑台本体41上移的高度又与驱动电机43的转速有关,脉冲可视计数器64可与驱动电机43之间设置控制器,由控制器内的控制电路换算后调节驱动电机43的转速至合适的数值,驱动电机43的转速可大可小,精准控制滑台本体41的移动速度,从而保证电磁联动组件5正常工作。

主动轮61与从动轮62之间还设置有光电式定位组件,光电式定位组件用于监测主动轮61、从动轮62的啮合状态,具体包括光电发射器以及光电接收器,光电发射器、光电接收器分别同轴设置在从动轮62、主动轮61上,当光电接收器接收到光电发射器的光线时,便可判断主动轮61已经和从动轮62啮合,此时光电发射器以及光电接收器始终保持光线收发状态,当主动轮61与从动轮62啮合时,此时驱动电机43需反转带动传感器本体2进行角度偏移。若传感器本体2下移至末端但主动轮61未和从动轮62啮合时,即使驱动电机43旋转也无法实现传感器本体2的角度偏移。

因此,光电接收器可与驱动电机43对应的控制器电连接,由光电接收器与限位开关7共同控制驱动电机43方向的改变,只有当光电接收器接收到光信号以及限位开关7被限位板441触发此两种情况均发生后,驱动电机43才会停止正转,开始反转,避免操作的失误。优化的,若限位开关7被限位板441触发但光电接收器在一定时间内未接收到光信号,控制器会直接控制驱动电机43停止转动,不再触发反转运动,提醒操作人员该传感器本体2发生故障,需及时抢修。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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