DE102008048929A1 - Testing the detection lines of a hazard detection system - Google Patents
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Abstract
Eine mit einer konstanten Linienspannung gespeiste Meldelinie mit n Meldern einer Gefahrenmeldeanlage kann auf unzulässig hohen Widerstand in der Weise zuverlässig überprüft werden, dass die Spannung am Ende der Meldelinie mittels eines Endmoduls auf einen Wert begrenzt wird, der größer als die minimale Melderbetriebsspannung ist, und dass der Ruhestrom auf der Meldelinie mittels dieses Endmoduls auf einen Wert eingestellt wird, der größer als die Summe der Ruheströme der n Melder und kleiner als der Alarmstrom eines einzelnen Melders bei dessen minimaler Betriebsspannung ist.A fed with a constant line voltage detection line with n detectors of a hazard alarm system can be reliably checked for inadmissibly high resistance in such a way that the voltage at the end of the detection line is limited by an end module to a value that is greater than the minimum detector operating voltage, and that the quiescent current on the signal line is set by means of this end module to a value which is greater than the sum of the quiescent currents of the n detectors and less than the alarm current of a single detector at its minimum operating voltage.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Meldelinien einer Gefahrenmeldeanlage zumindest auf unzulässig hohen Widerstand durch Messung des Stromes auf der mit einem Endmodul abgeschlossenen Meldelinie und Vergleich dieses Stromes mit einem Sollwert.The The invention relates to a method for testing the reporting lines a security alarm system at least to impermissibly high Resistance by measuring the current on the with an end module completed reporting line and comparing this current with a Setpoint.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Gefahrenmeldeanlage, die zur Durchführung dieses Prüfverfahrens eingerichtet ist, nämlich eine Anlage mit einer Zentrale, an die unmittelbar oder über Koppler mindestens eine Meldelinie angeschlossen ist.The The invention further relates to a hazard alarm system, the Implementation of this examination procedure is, namely an installation with a central office, to the immediate or connected via couplers at least one reporting line is.
Gefahrenmeldeanlagen sind seit langem so ausgelegt, dass die an die Gefahrenmeldezentrale, im Folgenden kurz „Zentrale”, unmittelbar oder mittelbar angeschlossenen Meldelinien auf Unterbrechung und Kurzschluss überwacht werden können. Allgemein üblich ist die Ruhestromüberwachung, bei der die jeweilige Meldelinie mit einem Widerstand von z. B. 10 kΩ abgeschlossen ist. Die Zentrale oder der Koppler misst in einem Prüfmodus den Ruhestrom auf der betreffenden Meldelinie und vergleicht ihn mit einem Toleranzfeld, in welchem der gemessene Strom unter Berücksichtigung des Leitungswiderstandes, der Anzahl der angeschlossenen Melder und deren jeweiligem Ruhestrom sowie des Abschlusswiderstandes liegen muss. Ein zu niedriger Strom wird als unzulässig hoher Serienwiderstand, im Extremfall als Unterbrechung, ein zu hoher Strom als unzulässig niedriger Parallelwiderstand, im Extremfall als Kurzschluss, interpretiert.Alarm systems have long been designed to be connected to the security control center, in the following short "Central", directly or indirectly connected signaling lines monitored for open circuit and short circuit can be. Common practice is the quiescent current monitoring, in which the respective reporting line with a resistance of z. B. 10 kΩ is completed. The central office or the coupler Measures the quiescent current in the relevant test mode Detector line and compares it with a tolerance field in which the measured current taking into account the line resistance, the number of connected detectors and their respective quiescent current and the termination resistance must be. Too low power is considered as unacceptably high series resistance, in extreme cases as an interruption, too high a current as unduly lower Parallel resistor, in extreme cases interpreted as a short circuit.
Aus
der
Ein ähnliches Überwachungsverfahren
für eine Leitung, die mindestens ein Alarmgerät
einer Gefahrenmeldeanlage speist, ist aus der
Diese beiden bekannten Prüfverfahren sind auf Meldelinien nicht übertragbar, weil weder die Umpolung der Speisespannung einer Meldelinie noch deren Betrieb mit zu Prüfungszwecken wechselnden Spannungen und Strömen zulässig ist.These both known test methods are not transferable to reporting lines, because neither the polarity reversal of the supply voltage of a reporting line nor their operation with varying voltages for testing purposes and currents is allowed.
Durch
die
Die Prüfung besteht vorschriftsgemäß darin, dass zur Ermittlung einer schleichenden Unterbrechung ein einstellbarer Serienwiderstand (Potentiometer) in der Leitung der Meldelinie so lange erhöht wird, bis die Gefahrenmeldeanlage eine Unterbrechung der Meldelinie feststellt, dass der Gesamtwiderstand der Leitung, bei dem dieser Zustand eintritt, gemessen, anschließend um 10% vermindert und dann ermittelt wird, ob die Meldelinie wieder funktionsfähig ist.The Testing is in accordance with the regulations, that for determining a creeping interruption an adjustable Series resistance (potentiometer) in the line of the reporting line so long is increased until the hazard alarm system an interruption the reporting line determines that the total resistance of the line, at this condition occurs, then measured 10% diminished and then it is determined if the reporting line again is functional.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Gefahrenmeldeanlage zur Verfügung zu stellen, die diesen Vorgaben entsprechend feststellen, ob die Meldelinie funktionsfähig ist.Of the Invention is based on the object, a method and a hazard detection system to make available according to these specifications determine if the reporting line is functional.
Bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannung am Ende der Meldelinie mittels des Endmoduls auf einen Wert begrenzt wird, der größer als die minimale Melderbetriebsspannung ist, und dass der Ruhestrom mittels des Endmoduls auf einen Wert eingestellt wird, der größer als die Summe der Ruheströme der n Melder (n ≥ 1) und kleiner als der Alarmstrom eines einzelnen Melders bei dessen minimaler Betriebsspannung ist.at a method having the features of the preamble of the claim 1, this object is achieved according to the invention by that the voltage at the end of the detection line by means of the end module on is limited to a value greater than the minimum Detector operating voltage is, and that the quiescent current by means of the end module set to a value greater than the sum of the quiescent currents of the n detectors (n ≥ 1) and less than the alarm current of a single detector at its minimum Operating voltage is.
Der
Kerngedanke der Erfindung besteht also darin, den Ruhestrom der
Meldelinie im Vergleich zu dem Ruhestromwertbereich, der nach dem
Stand der Technik überwacht wird, erheblich zu erhöhen,
also den als Quotient aus Spannung und Strom am Eingang der Meldelinie
rechnerisch ermittelbaren, (scheinbaren) Gesamtwiderstand der Leitung
deutlich zu vermindern, gleichzeitig aber sicherzustellen, dass
die Spannung auch am Ende der Meldelinie ausreichend hoch bleibt,
dass auch der letzte Melder am Ende der Linie in vollem Umfang funktionsfähig
bleibt. Wie anhand eines numerischen Beispiels noch erläutert
werden wird, kann dadurch anders als bei dem bekannten Überwachungsverfahren
die Prüfvorschrift gemäß
Vorzugsweise wird die Spannung am Ende der Meldelinie auf einen Wert begrenzt, der etwa gleich der Spannung am Eingang der Meldelinie abzüglich des im Alarmfall maximal zulässigen Spannungsabfalls bis zum Ende der Meldelinie ist.Preferably the voltage at the end of the signal line is limited to a value which is about equal to the voltage at the input of the reporting line minus of the maximum permissible voltage drop in the event of an alarm up to End of the reporting line is.
Bei einer Gefahrenmeldeanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 3 ist die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Endmodul aus einer nichtlinearen Schaltung besteht, die im Ruhezustand der Meldelinie die Spannung auf einen Wert begrenzt, der größer als die minimale Melderbetriebsspannung ist und die einen voreingestellten Strom auf der Meldelinie erzeugt, der größer als die Summe der Ruheströme aller Melder und kleiner als der Alarmstrom eines einzelnen Melders bei dessen minimaler Betriebsspannung ist.at a danger alarm system with the features of the preamble of Claim 3 is the above object according to the invention thereby solved that the end module consists of a non-linear circuit, which limits the voltage to a value when the detector line is at rest greater than the minimum detector operating voltage is and which produces a preset current on the reporting line, which is greater than the sum of the quiescent currents all detectors and less than the alarm current of a single detector at its minimum operating voltage.
Sofern die mindestens eine Meldelinie unmittelbar an die Zentrale angeschlossen ist, führt diese (gesteuert von ihrem Mikroprozessor) die Prüfung auf unzulässig hohen Wider stand der Meldelinie durch. Im Regelfall sind jedoch eine, meistens aber mehrere Meldelinien nicht unmittelbar sondern über einen oder mehrere Koppler an die Zentrale angeschlossen. In diesem Fall führt der jeweilige Koppler (gesteuert von seinem Mikroprozessor und gegebenenfalls ausgelöst durch einen Befehl der Zentrale) die betreffende Prüfung durch.Provided the at least one reporting line is connected directly to the control center This leads (controlled by its microprocessor) the Examination for inadmissibly high resistance of the reporting line by. As a rule, however, one, but usually several reporting lines not directly but via one or more couplers connected to the central office. In this case leads the respective coupler (controlled by its microprocessor and optionally triggered by a command from the control center) the relevant Examination by.
Das Endmodul bzw. die nichtlineare Schaltung kann sehr einfach aus einem Widerstand in Serie mit einer Zenerdiode bestehen.The Endmodul or the non-linear circuit can very easily from a Resistor in series with a zener diode.
Vorzugsweise liegt in Serie zu dem Widerstand und der Zenerdiode zusätzlich ein deren Temperaturkoeffizienten kompensierendes Halbleiterbauelement.Preferably is in series with the resistor and the Zener diode in addition a temperature coefficient compensating semiconductor device.
Dieses Halbleiterbauelement kann eine Diode, insbesondere eine zu der Zenerdiode baugleiche Zenerdiode in Durchlassrichtung, sein, weil baugleiche Zenerdioden in der Regel einen betragsmäßig sehr ähnlichen Temperaturkoeffizienten haben, jedoch bei Betrieb in Sperrrichtung und in Durchlassrichtung mit unterschiedlichem Vorzeichen.This Semiconductor device may be a diode, in particular one to the zener diode identical zener diode in the forward direction, be because identical Zener diodes usually have a very similar amount Temperature coefficients have, however, when operating in the reverse direction and in the forward direction with different signs.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Gefahrenmeldeanlage sind z Meldelinien (z ≥ 1) an die Zentrale über mindestens einen Koppler angeschlossen, der mindestens eine Meldelinienspannung liefert, über einen Kommunikationsbus mit der Zentrale verbunden ist und einen Mikrokontroller umfasst, der den Ruhestrom und beim Ansprechen mindestens eines Melders einen Alarmstrom jeder Meldelinie misst und auswertet.at a preferred embodiment of the hazard detection system z are reporting lines (z ≥ 1) to the control center connected to at least one coupler, the at least one reporting line voltage supplies, via a communication bus with the control center is connected and includes a microcontroller that controls the quiescent current and when one or more detectors respond, one alarm stream each Message line measures and evaluates.
Im Folgenden wird die Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:in the The invention is compared with the prior art explained with reference to the drawing. It shows:
Die
zweiadrige Meldelinie in
Diese Meldelinie hat im normalen Betriebszustand, also ohne das Potentiometer RL, bei einer angenommenen Linienspannung von 9,4 V einen Ruhestrom von rund 900 μA plus den Ruhestrom des Melders M von z. B. 20 μA, bei n Meldern plus n·20 μA.These Signaling line has in normal operating condition, ie without the potentiometer RL, assuming a line voltage of 9.4 V, a quiescent current of about 900 μA plus the quiescent current of the detector M of z. 20 μA, with n detectors plus n x 20 μA.
Derartige Melder haben einen Arbeitsspannungsbereich von z. B. 4 V bis über 12 V. Zur Vermeidung von Fehlalarmen schalten sich die Melder bei Unterschreitung der unteren Arbeitsspannungsgrenze selbstständig ab und initialisieren sich bei Überschreitung der minimalen Arbeitsspannung neu. Im Alarmzustand erzeugen sie einen im Vergleich zu dem Melderruhestrom erheblich höheren Alarmstrom auf der Meldelinie. Der Alarmstrom kann z. B. bei der niedrigsten Arbeitsspannung rund 3 mA betragen, mit zunehmender Betriebsspannung steigen und schaltungstechnisch auf einen Maximalwert von z. B. 8 mA ab 7 V begrenzt sein.such Detectors have a working voltage range of z. B. 4 V to about 12 V. The detectors switch on to avoid false alarms Fall below the lower working voltage limit independently and initialize when exceeding the minimum New working voltage. In the alarm state, they generate one in comparison to the alarm current significantly higher alarm current on the reporting line. The alarm current can z. B. at the lowest working voltage around 3 mA, with increasing operating voltage rise and circuitry to a maximum value of z. B. 8 mA from 7 V be limited.
Wenn ein am Anfang der Meldelinie, in der Regel also im Koppler gemessener Ruhestrom IR von weniger als 700 μA bei UA gleich rund 9 V per Definition als Zeichen für einen unzulässig hohen Widerstand („Drahtbruch”) gelten soll und folglich der Widerstandswert des Potentiometers RL erhöht wird bis der Ruhestrom IR auf 700 μA gefallen ist, so gilt mit:
- UE
- = Spannung am Leitungsende
- UL
- = Spannungsabfall über der Leitung
- RL
- = Leitungswiderstand plus eingestellter Widerstandswert RL;
- U E
- = Voltage at the end of the line
- U L
- = Voltage drop across the line
- R L
- = Line resistance plus set resistance RL;
Vermindert
man folglich mit dem Potentiometer RL den Leitungswiderstand auf
2,58 kΩ und verlangt die Funktionsfähigkeit der
Meldelinie auch und vor allem im Alarmfall, d. h. bei einem Strom
IA gleich rund 4 mA (Summe von Ruhestrom
plus Melderalarmstrom), erhält man rein rechnerisch:
Folglich
würde schon bei einem Strom entsprechend dem minimalen
Alarmstrom IA mehr als die Eingangsspannung
UE über dem durch die Leitung und
das entsprechend der Prüfbedingung der Norm eingestellte
Potentiometer gebildeten Gesamtwiderstand abfallen. Dann liegt am
Melder M keine Arbeitsspannung an. Der Melder kann folglich keinen
Alarmstrom er zeugen. Die Prüfbedingung, dass die Meldelinie
nach Verminderung des Gesamtwiderstandes der Leitung um 10% wieder
funktionsfähig ist, ist im Fall der
Im
Fall der
Nimmt man für R2 den Wert von 1 kΩ, für die Zenerdiode D1 die Zenerspannung 6,8 V und für die Zenerdiode.D2 die Durchlassspannung von 0,6 V an, so errechnet sich der Ruhestrom IR durch das Endmodul bei einer Spannung UE am Leitungsende von z. B. 9,4 V als Assuming for R2 to the value of 1 kΩ, for the Zener diode D1, the zener voltage of 6.8 V and for the Zenerdiode.D2 the forward voltage of 0.6 V, the quiescent current I R is calculated by the terminal module at a voltage U E at the end of line of z. B. 9.4 V as
Definiert
man als unzulässig hohen Widerstand („Drahtbruchschwelle”)
die Unterschreitung eines Ruhestroms von 1,4 mA, so ergibt sich
bei Anwendung der gleichen Prüfbedingungen wie bei
Bei
normgemäßer Prüfung bleibt folglich die
Spannung am Melder M selbst bei einem Alarmstrom von 8 mA oberhalb
der minimalen Arbeitsspannung. Der im Vergleich zu dem Beispielsfall
der
Dabei nimmt das Endmodul keinen Strom auf, weil die Sperrspannung der Zenerdiode D1 zuzüglich der Durchlassspannung der zur Temperaturkompensation antiseriell geschalteten Diode D2, d. h. 6,8 V + 0,6 V = 7,4 V unterschritten wird.there takes the end module no power because the reverse voltage of the Zener diode D1 plus the forward voltage for temperature compensation anti-serially connected diode D2, d. H. 6.8 V + 0.6 V = 7.4 V below becomes.
Wie
sich rechnerisch leicht zeigen lässt, wird das gleiche
Verhalten auch mit anderen als mit den im vorstehenden Beispiel
gezeigten Werten für den Strom und die Widerstände
erzielt. Das gilt insbesondere auch bei einer größeren
Anzahl an Meldern M, wie die folgende Gegenüberstellung
zeigt: 1
Melder
Die genannte Norm schreibt desweiteren vor, dass sowohl ein schleichender als auch ein plötzlicher Kurzschluss erkannt werden müssen. Dies geschieht wie üblich durch Vergleich des Meldelinienstromes mit vorgegebenen Stromgrenzwerten.The said standard further stipulates that both a creeping as well as a sudden short circuit must be detected. This is done as usual by comparing the reporting line current with preset current limits.
Hierauf
hat das hier vorgeschlagene Endmodul nur insofern Einfluss, als
die Stromgrenzwerte an den höheren Ruhestrom angepasst
werden müssen, der durch das Endmodul im Vergleich zu dem
bisher üblichen Abschluss der Meldelinie gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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