Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Rookmelder

Achtergrond

Een rookmelder is een apparaat dat de aanwezigheid van rook in een gebouw detecteert en de bewoners waarschuwt, zodat ze aan een brand kunnen ontsnappen voordat ze bezweken aan rookinhalatie of brandwonden. Door een huis uit te rusten met minstens één rookmelder, wordt de kans gehalveerd dat de bewoners bij een brand omkomen. In 1992 hebben de lezers van R&D Magazine selecteerde rookmelders voor thuis als een van de "30 producten die ons leven hebben veranderd". Rookmelders werden begin jaren zeventig algemeen verkrijgbaar en betaalbaar. Voor die datum vielen er gemiddeld 10.000 doden door woningbranden per jaar, maar tegen het begin van de jaren negentig daalde het aantal tot minder dan 6.000 per jaar.

Er worden momenteel twee basistypen rookmelders vervaardigd voor huishoudelijk gebruik. De foto-elektrische rookmelder zoekt met een optische straal naar rook. Wanneer rookdeeltjes de straal vertroebelen, detecteert een foto-elektrische cel de afname van de lichtintensiteit en activeert een alarm. Dit type melder reageert het snelst op smeulende branden waarbij relatief veel rook vrijkomt.

Het tweede type rookmelder, bekend als een ionisatiekamerrookmelder (ICSD), is sneller in het detecteren van vlammende branden die weinig rook produceren. Het maakt gebruik van een radioactief materiaal om de lucht in een detectiekamer te ioniseren; de aanwezigheid van rook beïnvloedt de stroom van de ionen tussen een paar elektroden, waardoor het alarm afgaat. Tussen 80 en 90% van de rookmelders in Amerikaanse huizen is van dit type. Hoewel de meeste residentiële modellen op zichzelf staande eenheden zijn die werken op een 9-volt batterij, vereisen constructiecodes in sommige delen van het land nu dat installaties in nieuwe huizen worden aangesloten op de huisbedrading, met een batterijback-up in geval van stroomuitval .

De typische ICSD-stralingsbron zendt alfadeeltjes uit die elektronen uit de luchtmoleculen strippen, waardoor positieve zuurstof- en stikstofionen ontstaan. Daarbij hechten de elektronen zich aan andere luchtmoleculen, waarbij negatieve zuurstof- en stikstofionen worden gevormd. Twee tegengesteld geladen elektroden in de detectiekamer trekken de positieve en negatieve ionen aan, waardoor een kleine stroomstroom in de luchtruimte tussen de elektroden ontstaat. Wanneer rookdeeltjes de kamer binnenkomen, trekken ze een deel van de ionen aan, waardoor de stroom wordt verstoord. Een vergelijkbare referentiekamer is zo geconstrueerd dat er geen rookdeeltjes kunnen binnendringen. De rookmelder vergelijkt constant de stroom in de detectiekamer met de stroom in de referentiekamer; als zich een significant verschil ontwikkelt, wordt een alarm geactiveerd.

Geschiedenis

De ontwikkeling van deze levensreddende apparaten begon in 1939 toen Ermst Meili, een Zwitserse natuurkundige, een apparaat voor een ionisatiekamer ontwierp dat in staat was brandbare gassen in mijnen te detecteren. De echte doorbraak was Meili's uitvinding van een koude-kathodebuis die het kleine elektronische signaal dat door het detectiemechanisme wordt gegenereerd, kan versterken tot een sterkte die voldoende is om een ​​alarm te activeren.

Hoewel rookmelders met ionisatiekamer al sinds 1951 in de Verenigde Staten verkrijgbaar zijn, werden ze aanvankelijk alleen gebruikt in fabrieken, magazijnen en openbare gebouwen omdat ze duur waren. In 1971 waren residentiële ICSD's in de handel verkrijgbaar; ze kosten ongeveer $ 125 per detector en worden verkocht tegen een tarief van een paar honderdduizend per jaar.

In de loop van de volgende vijf jaar deed zich een stroom van nieuwe technologische ontwikkelingen voor, waardoor de kosten van de detectoren met 80% daalden en de verkoop steeg tot 8 miljoen in 1976 en 12 miljoen in 1977. Tegen die tijd hadden solid-state circuits de eerdere koude- kathodebuis, waardoor de grootte van de detectoren en hun kosten aanzienlijk worden verminderd. Ontwerpverfijningen, waaronder energiezuinigere alarmhoorns, maakten het gebruik van algemeen verkrijgbare batterijen mogelijk in plaats van de moeilijk te vinden speciale batterijen die voorheen nodig waren. Verbeteringen in het circuit maakten het mogelijk om zowel de afname van de spanning als de opbouw van interne weerstand in de batterij te bewaken, die beide een signaal zouden activeren om de stroombron te vervangen. De nieuwe generatie detectoren zou ook kunnen werken met kleinere hoeveelheden radioactief bronmateriaal, en de detectiekamer en de rookmelderbehuizing werden opnieuw ontworpen voor een effectievere werking.

Grondstoffen

Een ICSD-rookmelder bestaat uit een behuizing van polyvinylchloride of polystyreen, een kleine elektronische alarmhoorn, een printplaat met een assortiment van elektronische componenten, en een detectiekamer en referentiekamer, elk met een paar elektroden en het radioactieve bronmateriaal.

Americium 241 (Am-241), een radioactieve isotoop, is sinds het einde van de jaren zeventig het favoriete bronmateriaal voor ICSD's. Het is zeer stabiel en heeft een halfwaardetijd van 458 jaar. Het wordt meestal verwerkt met goud en verzegeld in goud- en zilverfolie.

Het fabricageproces

De productie van een rookmelder bestaat uit twee grote stappen. Een daarvan is de fabricage van de Am-241 in een vorm (meestal een folie) die in de detectie- en referentiekamers kan worden geïnstalleerd. De andere is de assemblage van de volledige ICSD, te beginnen met alle afzonderlijke componenten of met geprefabriceerde meet- en referentiekamers die zijn verkregen van de fabrikant van het radioactieve bronmateriaal. De volgende beschrijving omvat alle stappen, hoewel sommige door verschillende fabrikanten kunnen worden uitgevoerd. Tests en inspecties in verschillende stadia van het assemblageproces zorgen voor een betrouwbaar product.

Radioactieve bron

  • 1 Het proces begint met de verbinding AmO 2 , een oxide van Am-241. Deze stof wordt grondig gemengd met goud, gevormd tot een briket en gesmolten door druk en hitte bij meer dan 1470 ° F (800 ° C). Een achterkant van zilver en een voorkant van goud of een goudlegering worden op de briket aangebracht en verzegeld door heet smeden. De briket wordt vervolgens door verschillende stadia van koudwalsen verwerkt om de gewenste dikte en niveaus van stralingsemissie te bereiken. De uiteindelijke dikte is ongeveer 0,008 inch (0,2 mm), waarbij de gouden afdekking ongeveer één procent van de dikte vertegenwoordigt. De resulterende foliestrook, die ongeveer 0,8 inch (20 mm) breed is, wordt in secties van 39 inch (1 meter) lang gesneden.
  • 2 Cirkelvormige ICSD-bronelementen worden uit de foliestrip gestanst. Elke schijf, met een diameter van ongeveer 5 mm, is in een metalen houder gemonteerd. Een dunne metalen rand op de houder wordt omgerold om de snijrand rond de schijf volledig af te sluiten.

De detectie- en referentiekamers

  • 3 Een schijf met bronmateriaal is gemonteerd in de detectiekamer en een andere is gemonteerd in de aangrenzende referentiekamer. De elektroden zijn in beide kamers geïnstalleerd en verbonden met externe leidingen die uit de bodem van de kamers steken.

De printplaat

  • 4 Printplaten worden geprepareerd op basis van ontwerpschema's door gaten voor de componentleidingen te ponsen en door een koperen spoor op de achterkant te leggen om de paden voor elektrische stromen te vormen. Op de assemblagelijn worden de verschillende elektronische componenten (diodes, condensatoren, weerstanden, enz.) in de juiste gaten op het bord gestoken. Leidingen die uit de achterkant van het bord steken, zijn bijgesneden.

  • 5 De detectiekamer, referentiekamer en een alarmhoorn zijn op de printplaat geïnstalleerd.
  • 6 Het bord gaat dan over een golfsoldeermachine, die de elektronische componenten op hun plaats soldeert.

Huisvesting

  • 7 De kunststof behuizing bestaat uit een montagesokkel en een deksel. Beide zijn gemaakt door middel van een spuitgietproces waarbij plastic in poedervorm en vormpigmenten worden gemengd, verwarmd, onder druk in een mal geperst en vervolgens afgekoeld om de uiteindelijke stukken te vormen.

Eindmontage

  • 8 De printplaat zit op de plastic montagevoet. Er is een testknop geïnstalleerd zodat het apparaat na installatie in huis periodiek kan worden getest. Een montagebeugel wordt aan de basis toegevoegd en de afdekking wordt toegevoegd om de montage te voltooien.
  • 9 De rookmelder is verpakt in een kartonnen doos, samen met een batterij en een gebruikershandleiding.

Nieuwe ontwikkelingen

Enkele recente ontwikkelingen kunnen rookmelders nog effectiever maken. Een model maakt bijvoorbeeld gebruik van een stroboscoopalarm om slechthorenden te waarschuwen voor gevaar. De externe stroboscooplamp kan in een slaapkamer worden gemonteerd, ook al bevindt de detector zich in een andere kamer of gang, met hetzelfde voordeel van vroegtijdige waarschuwing voor horende mensen wanneer een alarm van buiten de slaapkamer afgaat.

In 1993 heeft Newtron Products een traditionele rookmelder opnieuw ontworpen om in de standaard luchtfilters van een centrale verwarming of airconditioning te passen om de lucht te onderzoeken die door een heel gebouw circuleert. Wanneer het rook detecteert, schakelt het apparaat de ventilator van het systeem uit om te voorkomen dat de luchtstroom de rook en het vuur verspreidt. Bovendien activeert het een alarm dat door het leidingwerk resoneert en overal in het gebouw hoorbaar is.

Een ander soort branddetector kan geluid gebruiken. Onderzoekers van het Building and Fire Research Laboratory van het National Institute of Standards and Technology hebben ontdekt dat verschillende soorten huisvestingsmaterialen, zoals hout, plastic en gipsplaat, herkenbare geluiden maken als ze uitzetten door snelle verwarming. Piëzo-elektrische transducers kunnen die geluiden detecteren nog voordat de materialen daadwerkelijk beginnen te branden. Dit zou vooral nuttig zijn bij het detecteren van beginnende branden veroorzaakt door oververhitte elektrische bedrading binnen de muren van een gebouw.


Productieproces

  1. Gevoelige spanningsdetector
  2. Gevoelige audiodetector
  3. Piekdetector
  4. Een stukje Raspberry Pi
  5. Raspberry Pi diefdetector
  6. Luchtverontreinigingsdetector
  7. Verilog-volgordedetector
  8. Verilog-patroondetector
  9. Lagertemperatuursensor | detector
  10. Smartphone-gebaseerde diabetesdetector
  11. Collision Detector bootst sprinkhanenzwermen na