光电探测器迷宫设计方案2015.5.15

光电感烟探测器设计计划2015.5.15

一：迷宫设计要求:

1. 满足点型光电探测器基本功能要求，一致性，重复性，方位试验，环光试验，气流试验，

火灾灵敏度试验等均要满足国标要求。（其中一致性，重复性，方位，气流试验要严于标准要求。比值<1.3）

2. 兼容性：1.可通过选择不同的发射管方案满足现行光电探测器国标要求或征求意见稿对响应

阈值和火灾灵敏度的要求。同时满足其他实验要求。

2.兼容复合式感温感烟探测器，该迷宫可应用于复合式感温感烟探测器。

3.兼容防爆型光电感烟探测器和复合式感温感烟探测器的生产工艺要求。

3. 满足贴片LED指示灯和导光柱的结构要求。

4. 满足接收管部分需要金属屏蔽罩罩住的结构要求。

5. 满足生产工艺简单，较容易保证生产一致性的要求。

6. 需考虑兼容线路板使用贴片铝电解电容的方案。

7. 灵敏度一致性标定的速度应满足生产线速度的要求。

8. 需考虑灰尘累积对采样值的影响。

二：外壳和底座的设计要求：

1.新探测器外壳与旧底座兼容。

2.兼容防爆光电探测器灌胶工艺

3.线路板与中扣连接片不采用螺钉连接方式，可考虑选择焊接的连接方式或者通过弹片弹

压接触的方式。

4.中扣与上盖的固定方式采用卡扣结构。增加防呆设计。考虑使用机械手安装时上盖和中

扣与传送带的固定方式。

5.需考虑兼容线路板使用贴片铝电解电容的方案。

6.兼容激光打标机打印标签。

7.线路板安装位置应有方向标识和防呆设计。

8.接收管屏蔽罩的安装与焊接应尽量操作简单。

9.探测器与底座安装时可实现360度旋转，安装后连接片部分与底座接触良好。

10.外壳和底座强度应满足国标中的碰撞，震动等试验要求。

11.外壳进烟口的设计应与迷宫进行配合，最大限度提高进烟性能，同时满足国标中气流试

验要求。

12.底座强度应满足工程使用要求，螺钉固定后底座不应变型导致探头无法安装。

13.探测器中扣和上盖应该增加导水孔的设计。实现防水功能。

14.底座与上盖配合时，旋入要有手感，旋出要有力度。

15.底座压板两个钉，其中自攻钉用不方便拆卸的螺钉。例如三角形等。

三：电路设计要求

1.工作电压范围DC8～28V，环境温度：-10℃～60℃

2.静态电流：≤300µA 报警电流：≤2mA

3.采样值在正常环境下浮动范围不应超过±1。

4.电磁兼容试验满足标准要求。

5.解决FT8101电路中经常烧坏回码电路的问题。

6.长线待机性能与FT8101一致。

7.提高耐总线电压能力。

8.降低成本。

四：试验设备需求：

1. 3D打印机（精度小于等于0.1mm）进行3D模型制作。

2. 标准烟箱。

3.燃烧实验箱

4. 沙尘实验箱

需求原因：

1.由于新迷宫的设计较旧迷宫相比改动较大。没有前期的基础实验数据。需要大量的烟箱试

验进行验证并通过试验数据确定相应的算法，为了提高黑烟响应性能和可行性还需要对迷宫结构进行多次修改。

由于外壳加工厂家制作手版和模具加工周期较长，成本较高。且制作的手版一般只能作为外观评审依据，不能用手板进行烟箱试验。制作模具费用较高、周期更长。模具结构修改可变量很小。所以建议先使用3D打印机加工迷宫和外壳样品进行试验验证。验证无问题后再进行手板加工和模具制作。

2.由于新迷宫的设计需要满足光电探测器征求意见稿标准，提高黑烟响应的灵敏度，需要火

灾灵敏度试验，标准烟箱设备无法进行该实验。且去沈阳检验所进行委托检验周期太长，又无法得到过程试验数据。所以需要自制一个小型燃烧试验箱，同时与标准头进行四种火的实验。验证黑烟响应性能。可通过对比试验数据修改迷宫结构，电路，程序算法等。3.光电探测器征求意见稿中增加了报污染功能，报污染的功能无法满足新标准的要求。需要

通过沙尘试验箱进行沙尘试验，通过实验结果重新设计报污染功能的参数和算法。

五：整体计划

1.迷宫方案设计，外壳与底座方案设计

设计原则：采用大迷宫，前/后向散射复合方式，红外发射管为主，前向散射与减光式复合方式备选，红蓝光发射管结合备选

内容：由于征求意见稿尚未确定实施，前/后向散射复合方式的迷宫结构可参照安舍光电感烟探测器的方式，既迷宫中保留两个发射管的位置，一个前向散射角度，一个后向散射角度，可根据后期的要求选择一路发射或两路发射。组成前向或后向散射方式。这样当响应阈值要求不高时可选择一路发射管，节约了成本。同时该迷宫也可用于独立式光电感烟探测器。设计至少3套方案

外壳与底座按照设计要求设计出至少3套方案。

选择红外发射管、接收管、蓝光发射管厂家并提供样品

根据待选迷宫方案设计原理图，PCB，基于义隆A96F904设计，增加一路发射管。

时间：1个月

2.迷宫方案可行性的验证

内容：

通过3D打印机加工不同方案的迷宫与外壳，焊接电路板，调试程序使其实现基本功能。

通过标准烟箱测试各个方案对烟雾的响应性能，方位性，抗环境光线与气流干扰能力。

通过燃烧实验箱测试不同的迷宫结构方案对黑烟的响应性能的影响，不同波长的发射管对黑烟响应性能的影响。总结试验数据。对比各个方案在烟箱试验方面的优缺点

时间：3周

3.迷宫外壳结构方案评审

内容：组织相关部门对不同方案的迷宫，外壳，底座进行评审，提出修改意见和建议。时间3天

4.评审后的方案修改与优化

内容：根据评审最终确定的方案进行修改，细化图纸。

时间：一周

5.再次验证性能

内容：将修改优化后的图纸通过3D打印机打印出样品，再次进行烟箱试验验证响应性能，根据实验参数初步制定一套算法，与标准头对比火灾灵敏度试验。调整电路参数和程序，使其满足标准要求。准备出5套样品，到沈阳消防所进行火灾灵敏度委托检验。

时间：3周

6.手板加工与模具制作

内容：火灾灵敏度试验合格后，联系注塑厂进行加工手板，确认无问题后开始加工模具

时间50天

7.CPU，电路方案的选择与测试

内容：可再增加一款集成运放的CPU方案，设计电路原理与PCB，调试程序，并与其他方案对比试验性能。优化电源电路和回码电路，并测试。测试不同厂家和不同灵敏度的对管。

选择其中最优方案。测试贴片铝电解电容。

时间：一个月

8.优化程序算法，按新标准要求增加报污染功能

内容：优化报火警算法。通过沙尘试验箱按标准进行试验，测试基础实验参数，按照新标准要求找出合适的算法。增加该算法后需要再次进行烟箱试验和对比火灾灵敏度试验。时间：一周

9.提高非烟雾颗粒抗干扰能力

内容：通过模拟灰尘，水雾等非火灾颗粒进入迷宫，监控前，后，散射方式和不同波长发射管的采样结果，与正常的烟雾进行比较，找出其中可以区别的方法。设计出相对应的程序算法。增加该算法后需要再次进行烟箱试验和对比火灾灵敏度试验。

时间：一周

10.测试模具加工样品

内容：验证迷宫和外壳样品是否符合图纸要求，与线路板组装后进行基本功能测试，通过烟箱试验和对比火灾灵敏度试验微调参数。测试各项基本功能，环境试验。总结存在的问题，修改模具。

时间：一周