CN100419392C - 具有电子定时器的多模式水流检测器 - Google Patents

Abstract

一种流动检测器，包括与流动指示装置连接的固态延时电路，根据所指示的流动状态启动延时电路。在预定延时间隔之后如果仍然指示流动状态，则能够产生一个输出信号。流动指示装置可以是双态机械开关。对于设施的不同类型，可用一种方式设定部件来配置检测器。

Description

具有电子定时器的多模式水流检测器

本发明涉及用于帮助抑制瞬时信号的电子定时器，本发明尤其涉及在水流检测器中使用的电子定时器。

火警报警系统已经使用了各种技术，设法给监控区域内的独立单位提供存在火警情况的听觉或者视觉警报。在被监控的区域中，一个已知类型的环境条件检测器系统中配置了例如烟雾、火焰或温度检测器。这些部件通常经过通信链路与公共控制台或控制板连接。

在某些情况下，该控制板能够分析从检测器接受到的信号，以确定火情的存在。在另外一些系统中，在独立的检测器中做出火警判定，并将其指示的信号反馈给控制板。

上述报警系统经常与喷洒设备系统组合使用。已知的喷洒设备系统包括有和液体灭火源(如水或者无水化学灭火剂)连接的喷洒头。

喷洒头通常用熔点温度相对较低的金属进行密封，这些金属根据火警现场的热度变软融化并且释放灭火剂。

在这样配置的系统中使用了水流检测器，其提供一个或多个喷洒头向被监控区域部分送水的指示。例如在题为“具有快速开关的水流检测器”的第4,782,333号美国专利中和在题为“水流检测器”的第4,791,414号美国专利中均公开了这种水流检测器。这两个专利都被转让给此处的受让人，并且结合在本说明书中作为参考。

从水流检测器的输出能够用于直接给视觉或听觉警报指示负载加电压。另一方面，为提供另外的警报，该信号能够连接到警报系统控制板。

已知在没有火情的情况下，配水系统中时常产生水的瞬间流动。这个瞬间流动可能是在不同情况期间由系统内水的波动造成。

已知的水流传感器经常包括机械定时器，用插入延时来设法抑制这样的瞬间，从而减少无效报警。已知的定时器的缺点是机械定时机构提供的延时变化无常。

希望提供一种和水流传感器同时使用的、可重复性高的瞬间抑制延时间隔。最好是在不额外增加生产复杂性或者生产成本的情况下能够实现这样的可重复延时间隔。还希望在没有流动的情况下使功率消耗最少。

一种流体检测单元，包括一个流动传感器，其与一个具有开路状态和闭合状态的流动指示开关连接。还提供一个具有开路状态和闭合状态的第二开关。流动指示开关和第二开关都和一个电子定时器连接。

当流动指示开关指示存在流动状态时，启动电子定时器。当该定时器在一个预置延时之后产生输出时，并且如果流动指示开关仍然指示流体流动，则很可能没有流体的瞬间流动的出现。定时器的延时输出可用于闭合第二开关，并根据两个开关的变化状态将能量提供给负载。

在本发明的一个方面中，可将能量提供给听觉或视觉报警指示装置，另外，为使警报系统监控其所管辖区域，可将报警指示信号提供给控制面板。

在本发明的另一个方面中，可将流动指示开关和延时开关串联，根据流动指示开关指示流动存在的闭合状态来启动定时器。

一旦定时电路在其预定延时间隔之后超时，并且假定流动指示开关仍为闭合状态，则闭合延时开关，允许电能从流动指示开关的输入端传送到延时开关的输出端，再将该电能传送到当地警报指示部件和(或者)相关警报系统。

在本发明的另一个方面中，每一次流动指示开关从指示流动状态的闭合状态变为指示非流动状态的开路状态时，可将定时电路复位。进一步说，可将延时器实现为一个自锁(latching)开关，只要流动开关指示相关管道内存在流动，该开关则连续呈现为低阻抗状态。最后当在非流动状态时，该定时电路被强制进入最小功率的静止状态。

当使用警报系统时，可将流动指示电路与在警报系统控制板控制下的可工作电源连接，该控制板能够再把电源从非工作状态转换到工作状态。

转换到工作状态的电源再给和各流动传感器相关的开关供电，并且同时将各自锁延时开关复位为开路状态。因此在火情受控之后，该控制板能够给水流检测电路断电并且重新供电，从而复位各个自锁开关，由此断开各电路。

流动指示开关可以是机械开关或者固态开关，没有限制。自锁延时开关可以是簧片继电器或自锁继电器这样的机械自锁开关，没有限制。定时器电路可以用固态计数器来实现，该固态计数器可预先进行设定，以在预定的输入脉冲数之后提供一个输出，从而产生预定的延时间隔。

从以下对本发明及其实施例的详细说明、以及通过权利要求和附图的说明，本发明的许多优点和特征将显而易见。

图1是根据本发明的报警器系统的框图；

图2是图1所示系统中可使用的流动检测器的总框图；

图3是图2中的流动传感器更详细的示意图；

图4是根据本发明的另一个检测器实施例的框图；

图5是能够使用图4所示检测器的第一系统的框图；

图6是能够使用图4所示检测器的第二系统的框图；

图7是能够使用图4所示检测器的第三系统的框图；

尽管本发明可以有许多不同形式的实施例，以下将结合附图详细说明具体的实施例，因此应理解可将本文对具体实施例所作的说明认为是本发明原理的范例，而不是对本发明的限定。

图1说明体现本发明的系统10。系统10包括至少可以部分由可编程处理器实现的控制单元12。在这种情况下，由处理器执行的控制程序将被存入单元12。

控制单元12包括开关电源14。开关电源可根据控制单元12的指令接通和关断。电源14的输出端可提供交流。

多个流体检测器20经连线22a、22b和电源14连接，与多个流体检测器20相关的是多个相应的负载24。

本领域中熟练的技术人员将了解到，多个负载24将对应于独立的听觉或视觉警报指示装置。另一方面，多个负载24可以组合在一个听觉或视觉警报指示装置中。最后可以了解的是，当多个负载24中的一个或更多数目的负载和多个流体检测器20中一个或多个相关时，为监控多个负载24和多个流体检测器20的各成员的工作，可将单独负载的激活信号FDA......FDN提供给控制单元12。

如数字20A说明的多个流体检测器20的各部件，包括第一和第二电源端20b和20c。进一步说，多个流体检测器20的各部件均包括如开关20d所示的短接开关。

各流动检测器包括流动传感器，例如传感器20e。各个流动传感器可被固定或贴近在包含有例如水这样的灭火液体的管道或水管中。可以使用各种类型的流动传感器，而不会背离本发明的精神和超出本发明的范围。

在此引用作为参考的上述专利揭示了各种类型的流动传感器。本领域中的熟练技术人员将了解到，通过可被流动液体转动的可旋转部件可用于提供开闭合(或断开)的机械动作。也可以用电子或压力指示传感器检测流动，其并不背离本发明的精神或超出本发明的范围。

根据存在的热量或火焰的足够温度，可以启动一个或多个喷头，使在各个管道或水管中的液体流动起来。如果阀门被打开，则液体就流动。流动传感器如检测器20A的传感器20e检测这个流动。

对应于非瞬时流动，开关20d闭合，从而将端点20b和20c短路。这样给多路负载24的各独立负载成员提供最大的有效能量。

只要流动指示传感器20e提供一个适当的正在进行的流动指示，开关20d将保持电路闭合状态。在这种情况下，将给相应的负载如负载24a供能并发出听觉或视觉警报。

另外能够给控制单元提供相应的信号FDA，指示来自单元20a的流动检测。在这种情况下，如果需要，能够启动控制单元12以提供一个或更多的警报。

控制单元12可以和多个非流动环境条件的检测器30一起使用，典型的检测器包括烟雾、热量或火焰检测器。多个环境条件检测器30的成员可以通过通信链路32和控制单元12通信。

图2说明更详细的有代表性的流动检测器20A。流动检测器20A和其他的按顺序标示的流动检测器20B......20N一样，故只需讨论流动检测器20A。有代表性的流动检测器20A包括一个固态延时电路40。另外，检测器20A包括主流动指示开关42，其和诸如流动传感器20e这样的流动传感器连接。

根据流动传感器20e(其可以是不接触流体的传感器或是压力传感器)读出的相关液体中存在的流动，开关42将改变状态，例如从断开状态变为接通状态。只要传感器20e连续检测出液体流动，开关42将保持闭合状态。万一流动停止，传感器20e将指示没有流动存在，从而允许开关42为不流动情况下的开路状态。

开关42和前面讨论的开关20d串联，当开关42和开关20d都闭合时，端点20b和20c之间短路。在这种情况下，将提供给端点20b的能量直接传送到各外部负载24a，该负载可以是听觉(喇叭、信号铃、盘形钟等)或者视觉(频闪灯光)警报装置。

开关20d最好是用机械自锁开关来实现。当开关42和20d闭合时，在端点20b和20c之间提供阻抗很低的机电通路，从而减少流动检测器20A中的能量损失，并给各负载提供最大的能量。

流动检测器20A还包括复位电路，该复位电路可实现为单稳态多频振荡器或单稳态电路44。当控制单元激励电源14并且电能传送给诸如20A这样的多个流动检测器的成员时，为断开自锁器20d，复位电路44产生电信号，例如一个信号脉冲。

在复位状态下，端点20b和20c之间的电源不断地给延时电路40供电，这样该延时电路被优先强制进入低功耗静止状态。

根据传感器20e对液体流动的检测，主流动开关42闭合，于是触发延时电路40工作。可将延时电路实现为例如可编程的、启动时能够进行增减计数的定时器，另一方面可用可编程处理器实现延时间隔。

当延时电路40根据所选择的硬件结构从其预置状态增或减计数时，产生一个延时D秒的输出信号，这个信号在图2中表示为一个下降沿信号，其再将自锁开关20d闭合。现在利用端点20b和20c之间的短路，只要流动开关42闭合(连续流动)、自锁开关闭合，能量将连续地供给负载24a，功率不会从系统中去除。

本领域中熟练的技术人员可以了解到，主流动开关42每次改变状态，例如闭合(代表流动)，将启动延时电路40，并开始延时间隔。每次主流动开关42指示流动停止时，例如开路，延时电路40被复位。在该开关已经闭合时，复位延时电路40再复位自锁开关20d。

如图2中所示的流动检测器20A，这样的多个流体检测器20的成员在流动状态时只利用很小的电能。在电路闭合状态下，假定自锁开关20d也闭合，由于开关42和20d使端点20b和20c之间短路，单元20A内的功耗与其静态时的功耗相比存在微小的上升。

在流动开关42每次呈现为非流动状态时的电路断开状态下，其将延时电路40复位，延时电路40再复位开关20d。提供的可手动设置的多个可编程开关40a和延时电路40连接，以建立延时间隔D。

应当理解在不背离本发明的精神且不超出本发明范围的情况下，可以改变开关42和开关20d的结构。开关42和开关20d可以是在选择的闭合状态下呈现相对较低电阻抗的各种类型的机械或者固态开关。开关42和开关20d的串联或者并联均不背离本发明的精神，也不超出本发明的范围。

图3对检测器20A进行更详细地说明。检测器20A包括提供本机电能源的本机电源50，全波桥式整流器51给电源50供电。延时电路40可以包括可编程电子定时器52，其具有复位输入端52a和根据可编程开关40a的设置在输出口52b输出的延时输出。可以用在输入口52c上提供的脉冲源来驱动定时器52。

主流动开关42可以是例如C形、具有电极42a和42b的双刀双掷开关，电极42a和42b的各极和常闭触点43a-1、43b-1以及常开触点43a-2、43b-2连接。

图3说明非流动状态的开关42。在这种情况下，电源50产生的电压经过电极42a接到定时器52的复位输入端52a，从而使定时器52保持不工作的复位状态。输入端52a的复位信号也经过连线52d和振荡器54连接，振荡器54的控制输入端是54a，输出端是54b。

如图3所示，在非流动的情况下，较高的信号经过连线52d和振荡器54的输入控制端口54a连接，从而使振荡器在非振荡的静态保持较低的功率。连线52d还与复位驱动电路56的输入端56a连接。

复位驱动电路56和自锁开关20d的复位线圈20d-1连接。复位驱动电路56将给线圈20d-1供电，因此复位自锁继电器20d根据连线52d上的信号从指示流动的状态低变为指示非流动的状态高。

定时器52的延时信号输出端52b经过连线52e和具有一个输入端口58a的置位驱动电路58连接，置位驱动电路58再和自锁开关20d的置位或闭合线圈20d-2连接。例如置位驱动电路58根据下跳沿的延时信号给置位继电器的线圈20d-2通电，从而使开关20d闭合或呈现为“置位”状态。

如图3所示，当通过电源14的开关开始给多个流动检测器20的各个成员供电时，这些流动检测器将通过各自的输入端接收电能，如20b端。假定为非流动状态，将有一个高信号加到定时器52的复位输入端口，强制其进入复位状态。同样的高信号将加到复位驱动电路56的输入端口56a去断开电路自锁开关20d，并且经过各自的输入端，例如控制端口54a，迫使振荡器54进入非振荡的静止状态。在这种情况下，端点20b和20c之间没有接入电能。

在各个管道内存在流动时，传感器20e将使流动开关42改变状态，于是在定时器52的复位输入端口52a、驱动电路56的输入端口和振荡器54的输入端口放置一个相对低的电压。这样将使振荡器再在其输出端口54b产生多个脉冲，这些脉冲再经过连线54c连接到定时器52的振荡器输入端口52c。输入脉冲串使定时器52从其由开关40a检测的预置状态增加或减小计数。

在延时间隔D之后，在输出端口52b产生下降脉冲，该下降脉冲经过连线52e连接到驱动电路58的输入端口58a，驱动电路58再给继电器20d的线圈20d-2通电，继电器20d可以是自锁继电器，用于置位或改变状态。在这种情况下，根据开关42指示的流动情况和自锁继电器20d的置位状态，将通过端点20b和20c之间的通路给各负载24a提供电能，能量将按这种方式连续提供，直到流动停止或关掉供电源14为止。在这种情况下，定时器52被复位、自锁继电器20d被复位、振荡器54被禁止，从而迫使检测器20A进入很低功率的静止状态。

要理解的是，在不背离本发明的精神并且不超出本发明范围的情况下，开关42和20d可以用固态器件来实现，定时器52、振荡器54和线圈驱动电路56、58同样也可以用各种电路来实现。典型的延时间隔D大约为0-90秒。

在图3中，通过开关20d的负载电流不流过流动检测触点42a、43a-2。负载电流绕过局部电源50。要理解的是，当开关42和20d处于闭合或导通状态时，允许流经它们的电流流动，或者能够连接跨过它们两端的电压。

图4是说明根据本发明的多模式流动检测系统的方框图。系统60包括在线路62-1、62-2上输出的电源62，一般用电极64a和64b表示双刀双掷流动指示开关64，如果需要也可以用两个独立的开关。

系统60还包括有定时器和控制电子线路66。要理解的是，定时器和控制电子线路部件66可以用将可执行指令存在只读或可编程只读存储器中的可编程处理器来实现。另一方面，部件66可以用多种已知的数字定时器来实现。

定时器和控制电子线路66的输出包括连线66a上间歇存在的置位信号。复位信号间歇地出现在连线66b上。

系统60还包括具有电极68a和68b的双刀双掷自锁继电器68。自锁继电器68包括和连线66a和66b耦连的置位输入端口和复位输入端口。

跳接线或者单刀单掷开关70与连线70-1连接，连线70-1再与输入端T1连接。第二条线70-2连接在电源62的另一端和第二端点T2之间。

开关64再与如图2中所示的指示器20e那样的流动指示器连接。和图4中说明的一样，开关64呈静止的非流动状态。在非流动状态时电极64a对连线62-1表现为一个闭合电路，在非流动状态时电极64b相对于连线70-1表现为开路状态。

当电源给端点T1、T2供电时电源62通电，在连线62-1和62-2两端提供电压，连线62-1和62-2再给定时器和控制电子线路66供电。此外，在延时之后定时器和控制电子线路66在连线66b上产生一个初始复位脉冲，这个延时例如可以长3秒钟。

假定跳接线或者开关70闭合，加在T1端的电压给电极64b供电。但是，由于电极64b处于非流动的开路状态，T1和T2端被互相隔离。

在由部件20e指示的在相关水管中存在流动的情况下，改变开关64的状态，开关64再使电极64a和64b从非流动状态变为流动状态。作为输入的一个低电压提供给定时器/控制电子线路66。这个转换触发延时间隔D。

在延时间隔D的末端，假定流动开关64连续呈现流动状态，定时器/控制电子线路66在连线66a上产生一个置位脉冲，该置位脉冲再与自锁继电器68连接，使电极68a和68b改变状态，并保持所锁存的变化后的状态。在这种情况下，T1端通过开关70和电极64b、68a与T2端短路。该短路又将电源62和电路60禁止。

当流动停止时，开关64返回到其非流动状态，断开T1和T2端之间的短路连接。假定在手动复位或类似操作期间，电源64又通电、T1和T2两端之间又提供有电压，并且经过电极64a将再次给定时器和控制电子线路66的输入端提供电压，这个上升功率的情况在连线66b上再产生一个复位脉冲，这个复位脉冲再使自锁继电器68返回其初始的非流动状态。

如上所述，部件70可以是跳接线或单刀单掷开关，其状态确定在存在流动状态时T1和T2两端是否电短接在一起。双刀双掷自锁继电器68和开关部件70的存在使配置系统16能够在各种类型的装置中使用。

图5是警报系统100的框图。其包括基本上和系统60相同的多个电路102a、102b…102n，这些电路连接在检测回路102中。

系统100还包括一个已知形式的火警控制板104。和控制板104相连的是可以同时包括听觉或视觉警报装置的通报回路106。正如公知的那样，对于一定类型的警报系统，控制板104把T1、T2之间的短路情况看作是检测回路102正在发出存在警报情况的信号指示。在这种情况下，控制板104作为响应给通报回路106供电，以产生听觉或视觉警报指示。

如上所述，可以用系统60来实现流动检测器102a...102n。在这个装置中的每一种情况下，开关部件70将被闭合或者短路。当在这种状态时，在延时间隔D之后检测流动存在的情况下，各流动检测器102a...102n将使T1、T2端之间形成短路跨接。

图6说明流动检测系统60的另外一种应用。在图6的应用中，系统110包括可以被开关的电源12，并且在像警报器或检测系统这样的另一个系统的控制之下。

在系统110中，水流检测系统60再直接与延伸到电源112输出端的T1端和与输出装置114直接相连的T2端连接。装置114可以是像频闪灯光那样的视觉输出装置，或者可以是像盘形钟或电铃那样的声音输出装置。输出装置114再接到电源112的返回端。

在这种结构中，再一次假定开关部件70在流动检测系统60中闭合，电能将从电源112经过流动检测系统60连接到负载114。流动检测系统60在图6所示的装置中是非常便利的，在该装置中流动开关64和自锁继电器68在T1、T2端之间提供很低阻抗的触点，从而给负载114提供最大的能量。

图7也是说明另一个可以使用水流检测系统60的系统120。在图7说明的装置中，所配置的各检测系统122a...122n使开关部件70在其开路位置。在这种结构中，各流动检测单元122a...122n可以在系统120中和控制部件124一起使用，控制部件124经过通信线路124a、124b通过双向通信进行工作。

通信线124a、124b构成检测回路124，其可以和其他装置连接，例如火检测器或气体检测器。题为“烟雾和火情检测系统通信”的Tice等人的美国第4,916,432号专利中公开并说明的系统在此引用作为参考，其和系统120不同，如果完全根据系统传输协议，将以最大间歇把通信线路124a、124b短路。水流检测器60用在检测闭合回路124中很有利，124可以包括象烟雾、煤气检测器这样的多个环境情况检测器。

在模块122a...122n中使用的系统60根据检测到的液体流动的存在，各自锁继电器68接收连线66a上的置位脉冲，置位脉冲再使该继电器置位，其中继电器中的电极68b将使输出触点C1、C2短路。

参考图7，可将输出触点C1、C2连接到独立可编址模块126a，模块126a再与通信线路124a、124b连接。根据在线路127a上的经过触点C1、C2的短路检测，模块126a能够再给控制部件124传送一个适当的信息，发信号报告检测到存在流动。

模块126a可以和产生开关闭合以用于触点闭合的诸如门开关指示、温度指示器等各种装置一起使用。模块126a再将开关的闭合转换为控制部件124可识别的可传输信息。控制部件124可以再给通报回路130的一个或多个成员供电。回路130的成员可以包括听觉或视觉输出装置，如频闪器、喇叭、警报器、发声信号器等。

因此，检测系统60不仅在其端点之间提供指示液体流动的低阻抗通路，而且由于它的灵活性和通用的特性，可以被综合为警报系统结构。

在图4中说明的定时器/控制电子线路66包括延时电路66-1和复位电路66-2。和复位电路66-2有关的是，每次给T1、T2端供电，复位电路66-2在大约3秒左右的延时之后，在连线66b上产生复位信号，将自锁继电器68复位。

延时电路66-1可以用可编程处理器和相关的指令来实现，也可以用包括可编程集成数字定时器的硬件电路来实现。

由于流动的存在，对应于报警状态的电极64a的移动，将下降沿信号接到延时电路66-1和复位电路66-2，然后延时电路66-1在定时间隔D之后超时，并再在连线66a上产生一个置位脉冲，该置位脉冲再使继电器68置位，改变电极68a、68b的状态。

应该了解的是复位电路66-2可以用各种包括提供延时的单稳态多谐振荡器的各种电路来实现，如果需要可以按3秒的程序延时。自锁继电器68和电极68a、68b可以用自锁机械开关或自锁固态开关来实现，对此没有限制。

通过上述说明，在不超出本发明的范围和不背离本发明精神的情况下，可以实现众多的改变和修改。应该了解的是，这里没有规定或者指出对图中说明的具体装置的限定。其应当覆盖后附权利要求保护的范围内的所有修改。

Claims (12)

1. 一种流体检测装置，其特征在于包括：

至少一个具有液体流动传感器的流动检测器；

第一电气开关，其具有第一和第二状态，并与传感器连接，当在第二状态时电流能够流经至少部分第一开关；

电子定时电路，与第一开关连接，其中当第一开关每次根据传感器检测到的流动从第一状态变为第二状态时，激活定时电路，并且定时电路相应产生一个选定的延时；以及

第二电气开关，具有第三和第四状态，其中当在第四状态时电流可流过第二开关，并且只要第一开关在延时之后仍处于第二状态，第二开关就从第三状态变为第四状态，

其中当处于第四状态时，第二开关可流过不同的电流。

2. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于定时电路包括可编程处理器。

3. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于第一开关和第二开关的一部分连接。

4. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于当在电流流动状态时，各开关基本呈短路状态。

5. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于各开关包括可闭合的机械触点。

6. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于当第一开关处于第一状态时，定时电路呈最小功率驱动的静止状态。

7. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于第二开关在其第四状态中锁定。

8. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于包括具有一对绝缘可闭合触点的自锁继电器，其中闭合触点可以给其他电路提供流动指示信号。

9. 如权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于包括：

控制部件；

和控制部件耦连的开关电源；以及

一个种类的多个环境条件检测器，包括烟雾检测器、气体检测器、热量检测器和入侵检测器。

10. 如权利要求9所述的流体检测装置，其特征在于流动检测器包括第一和第二端点，其中的一个端点和电源连接，另一个端点和负载连接，其中当第二开关在第四状态时短路这些端点。

11. 如权利要求9所述的流体检测装置，其特征在于流动检测器根据提供给它的能量呈最小功率消耗的静止状态。

12. 如权利要求9所述的流体检测装置，其特征在于所述至少一个流动检测器包括多个并联的流动检测器，当能量提供给多个流动检测器、并且流动检测器处于静止状态时，流过多个流动检测器的集合电流低于最小可检测阈值。

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