EP0759602A1 - Brandmelder - Google Patents

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EP0759602A1
EP0759602A1 EP95113206A EP95113206A EP0759602A1 EP 0759602 A1 EP0759602 A1 EP 0759602A1 EP 95113206 A EP95113206 A EP 95113206A EP 95113206 A EP95113206 A EP 95113206A EP 0759602 A1 EP0759602 A1 EP 0759602A1
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EP
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asic
fire detector
detector according
voltage regulator
value
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion

Definitions

  • the present invention relates to a fire detector with a sensor for monitoring fire parameters, with a microprocessor and with an adjustable voltage regulator.
  • the invention is intended to provide a voltage regulator whose current requirement and price are significantly lower than previously, in which no expensive capacitors are required, which is as insensitive as possible to external influences, and which can be obtained from several manufacturers.
  • the solution to this problem according to the invention is characterized in that the voltage regulator is designed in such a way that its output voltage can be adjusted by means of an adjustment value determined on the basis of a measurement and stored in a register.
  • the output voltage of the voltage regulator is therefore compared with a comparison value stored in a register, as a result of which the demands on the controller itself are considerably reduced.
  • ASIC customer-specific circuit
  • an actuator which is external to the ASIC is provided in accordance with a second preferred embodiment.
  • this external actuator is formed by a J-FET that can be controlled directly by the ASIC.
  • the concept according to the invention is particularly advantageous when the microprocessor has an EEPROM memory and bidirectional communication with the ASIC. Because then the resources can be used optimally: The voltage regulator is adjusted during the production of the fire detector and the corresponding bit pattern is written into the EEPROM of the microprocessor. When the fire detector is switched on, this bit pattern is then written into the register of the ASIC provided for the adjustment of the voltage regulator.
  • the block diagram shown shows sections of a customer-specific circuit 1 called ASIC and a microcontroller or microprocessor 2 connected to the ASIC 1. Between the ASIC 1 and the microprocessor 2 there is a bidirectional data bus 3.
  • the reference symbol K denotes a terminal of the detector which is applied a line voltage of 20 or 30 volts, for example.
  • the ASIC 1 contains, among other things, the power management of the circuit, which in particular has a voltage regulator 4. This consists of a part integrated in the ASIC 1, which has a reference voltage source 5, a controller 6, register 7 and a communication interface 8, and a part provided outside the ASIC 1 with discrete components, namely an actuator 9 and a backup capacitor 10.
  • the actuator 9 is preferably formed by a junction field-effect transistor (JFET) or by a depletion MOSFET and can therefore be controlled by the ASIC practically without current.
  • the microprocessor 2 contains, among other things, a programmable non-volatile memory 11, for example a PROM, EPROM or EEPROM, and a communication interface 12.
  • the voltage regulator 4 regulates the supply voltage from 20 or 30 V to the voltage U g required by the ASIC 1 and the microprocessor 2 with a value of 5 V, this value being matched as precisely as possible.
  • the voltage U g passes from the voltage regulator 4 into the ASIC, which passes it on to the microprocessor 2.
  • the voltage U g is adjusted in that the voltage regulator 4 is supplied with the required individual adjustment value at a defined point in time, preferably shortly after the start of the circuit, which can take place via the state of a register or the state of several digital signal lines .
  • the individual adjustment value is determined by measuring the voltage U g ; this measurement is preferably carried out during the manufacturing process.
  • the measured value of U g is compared with the target value U s and an adjustment code is calculated and written on the basis of the difference (U s - U g ).
  • the comparison code can be, for example, 100 for the difference (U s - U g ) and 115 for a difference of + 0.15V, and so on. Then the voltage U g is compared with the adjustment code and then measured again and the difference (U s - U g ) is determined again. If the desired accuracy has not yet been achieved, a new adjustment code is calculated and written and the voltage U g is adjusted again. This iterative process is repeated until the desired accuracy is achieved. As soon as this is the case, the calibration code last calculated is written into the non-volatile memory 11 and is available there.
  • the adjustment code representing the individual adjustment value is supplied, for example, shortly after the start of the circuit via the data bus 3 and the communication interface to the register 7 and from this into the controller 6, which then adjusts the voltage U accordingly g .
  • the individual adjustment value could also be determined step by step by changing the adjustment code step by step until the desired accuracy is achieved.
  • the program for the process for determining the individual adjustment value is stored either in the microprocessor 2 or in the test device used for this process.
  • the adjustment value could possibly also be determined directly by the microprocessor 2 without using a special test device, but this would require a voltage measuring device and a suitable interface.
  • the adjustment value could also be written into a non-volatile memory of the ASIC. Then, however, the ASIC would have to be specially equipped for the adjustment with a programmable non-volatile memory, whereas in the solution described the non-volatile memory 11 that is already present in the microprocessor 2 because it is required for other adjustment data of the fire detector is used.

Abstract

Der Brandmelder enthält einen Sensor zur Überwachung von Brandkenngrössen, einen Mikroprozessor (2) und einen abgleichbaren Spannungsregler (4). Der Spannungsregler (4) ist möglichst weitgehend in eine kundenspezifische Schaltung (1) integriert und er ist so ausgebildet, dass seine Ausgangsspannung (Ug) durch einen in einem Register (11) gespeicherten Abgleichwert abgleichbar ist. Der Abgleichwert ist in einem nicht-flüchtigen Speicher (11) des Mikroprozessors (2) oder der kundenspezifischen Schaltung (1) gespeichert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brandmelder mit einem Sensor zur Überwachung von Brandkenngrössen, mit einem Mikroprozessor und mit einem abgleichbaren Spannungsregler.
  • Der Spannungsregler verwandelt die ungenaue Linienspannung von 20 bis 30V in eine stabile Speisespannung von 5V für den Mikroprozessor, wobei die Abweichung dieser Speisespannung vom Sollwert beispielsweise ±3% nicht übersteigen soll. Auf dem Markt sind zwar genaue Spannungsregler-Bausteine erhältlich, die aber in der Regel die folgenden Nachteile aufweisen:
    • zu hoher Strombedarf
    • zu hoher Preis
    • empfindlich gegenüber äusseren Einflüssen
    • teure Kondensatoren erforderlich
    • in der Regel nur ein Hersteller.
  • Durch die Erfindung soll nun ein Spannungsregler angegeben werden, dessen Strombedarf und Preis deutlich tiefer sind als bisher, bei dem keine teuren Kondensatoren erforderlich sind, der gegenüber äusseren Einflüssen möglichst unempfindlich ist, und der von mehreren Herstellern bezogen werden kann.
  • Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler so ausgebildet ist, dass seine Ausgangsspannung durch einen anhand einer Messung bestimmten und in einem Register gespeicherten Abgleichwert abgleichbar ist.
  • Beim erfindungsgemässen Brandmelder erfolgt also der Abgleich der Ausgangsspannung des Spannungsreglers mit einem in einem Register gespeicherten Abgleichwert, wodurch die Anforderungen an den Regler selbst beträchtlich reduziert sind. Dadurch sind die Voraussetzungen für eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Brandmelders geschaffen, gemäss welcher der Spannungsregler möglichst weitgehend in eine nachfolgend als ASIC bezeichnete kundenspezifische Schaltung integriert ist. Durch diese Integration und durch geringere Anforderungen an die zuzuschaltenden Kondensatoren wird eine beachtliche Preisreduktion erzielt.
  • Da die Reglereingangsspannung von beispielsweise 20 bis 30V wesentlich höher ist als die Speisespannung von beispielsweise 5V des Mikroprozessors und des ASIC, ist gemäss einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ein ASIC-externes Stellglied vorgesehen. Dieses externe Stellglied ist gemäss einer dritten bevorzugten Ausführungsform durch einen direkt vom ASIC ansteuerbaren J-FET gebildet.
  • Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemässe Konzept dann, wenn der Mikroprozessor einen EEPROM-Speicher und eine bidirektionale Kommununikation zum ASIC aufweist. Denn dann können die Ressourcen optimal genutzt werden: Der Spannungsregler wird im Laufe der Brandmelder-Fertigung abgeglichen und das entsprechende Bitmuster wird in das EEPROM des Mikroprozessors geschrieben. Dieses Bitmuster wird dann beim Einschalten des Brandmelders in das für den Abgleich des Spannungsreglers vorgesehene Register des ASIC geschrieben.
  • Im folgenden wird der für das Verständnis der Erfindung wesentliche Teil der Schaltung eines erfindungsgemässen Brandmelders anhand eines Blockschemas beispielsweise näher erläutert, wobei das Blockschema die wesentlichen Komponenten der Schaltung eines mindestens einen Sensor zur Überwachung von Brandkenngrössen aufweisenden Brandmelders zeigt. Derartige Melder werden als bekannt vorausgesetzt; es wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die EP-A-0 654 770 verwiesen.
  • Das dargestellte Blockschema zeigt ausschnittweise eine als ASIC bezeichnete kundenspezifische Schaltung 1 und einen mit dem ASIC 1 verbundenen Mikrocontroller oder Mikroprozessor 2. Zwischen dem ASIC 1 und dem Mikroprozessor 2 besteht ein bidirektionaler Datenbus 3. Mit dem Bezugszeichen K ist eine Klemme des Melders bezeichnet, an die eine Linienspannung von beispielsweise 20 oder 30 Volt angelegt ist.
  • Der ASIC 1 enthält unter anderem das Power-Management der Schaltung, welches insbesondere einen Spannungsregler 4 aufweist. Dieser besteht aus einem im ASIC 1 integrierten Teil, der eine Referenzspannungsquelle 5, eine Regelung 6, Register 7 und eine Kommunikationsschnittstelle 8 aufweist, und aus einem ausserhalb des ASIC 1 vorgesehenenTeil mit diskreten Bauelementen, nämlich einem Stellglied 9 und einem Stützkondensator 10. Das Stellglied 9 ist vorzugsweise durch einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) oder durch einen Depletion MOSFET gebildet und ist dadurch vom ASIC praktisch stromlos steuerbar. Der Mikroprozessor 2 enthält unter anderem einen programmierbaren nicht flüchtigen Speicher 11, beispielsweise ein PROM, EPROM oder EEPROM, und eine Kommunikationsschnittstelle 12.
  • Der Spannungsregler 4 regelt die Speisespannung von 20 oder 30 V auf die vom ASIC 1 und vom Mikroprozessor 2 benötigte Spannung Ug mit einem Wert von 5 V, wobei dieser Wert möglichst genau abgeglichen wird. Die Spannung Ug gelangt vom Spannungsregler 4 in den ASIC, der sie an den Mikroprozessor 2 weiterschaltet. Der Abgleich der Spannung Ug erfolgt dadurch, dass der Spaunungsregler 4 zu einem definierten Zeitpunkt, vorzugsweise kurz nach dem Aufstarten der Schaltung, mit dem erforderlichen individuellen Abgleichwert beliefert wird, was über den Zustand eines Registers oder über den Zustand von mehreren digitalen Signalleitungen erfolgen kann. Der individuelle Abgleichwert wird durch eine Messung der Spannung Ug bestimmt; diese Messung erfolgt vorzugsweise beim Fertigungsprozess. Der gemessene Wert von Ug wird mit dem Sollwert Us verglichen und es wird anhand der Differenz (Us - Ug) ein Abgleichcode berechnet und geschrieben.
  • Der Abgleichcode kann beispielsweise für die Differenz (Us - Ug) von +0,1V gleich 100 und für eine Differenz von +0,15V gleich 115 lauten, und so weiter. Dann wird die Spannung Ug mit dem Abgleichcode abgeglichen und anschliessend erneut gemessen und es wird wieder die Differenz (Us - Ug) bestimmt. Wenn die gewünschte Genauigkeit noch nicht erreicht ist, wird ein neuer Abgleichcode berechnet und geschrieben und die Spannung Ug wird erneut abgeglichen. Dieser iterative Prozess wird so lange wiederholt, bis die gewünschte Genauigkeit erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, wird der zuletzt berechnete Abgleichcode in den nicht flüchtigen Speicher 11 geschrieben und steht dort zur Verfügung. Nach dem Einbau des Melders in eine Anlage wird der den individuellen Abgleichwert repräsentierende Abgleichcode beispielsweise kurz nach dem Aufstarten der Schaltung über den Datenbus 3 und die Kommunikationsschnittstelle an das Register 7 und von diesem in die Regelung 6 geliefert, die dann einen entsprechenden Abgleich der Spannung Ug vornimmt.
  • Alternativ könnte die Bestimmung des individuellen Abgleichwerts auch Schritt für Schritt erfolgen, indem man den Abgleichcode so lange schrittweise ändert, bis die gewünschte Genauigkeit erreicht ist. Das Programm für den Prozess zur Bestimmung des individuellen Abgleichwerts ist entweder im Mikroprozessor 2 oder in dem für diesen Prozess verwendeten Testgerät gespeichert. Eventuell könnte der Abgleichwert auch ohne Verwendung eines speziellen Testgeräts direkt vom Mikroprozessor 2 bestimmt werden, wozu jedoch ein Spannungsmessgerät und ein geeignetes Interface erforderlich wären.
  • Selbstverständlich könnte der Abgleichwert auch in einen nicht flüchtigen Speicher des ASIC geschrieben werden. Dann müsste aber der ASIC eigens für den Abgleich mit einem programmierbaren nicht flüchtigen Speicher ausgerüstet werden, wogegen bei der beschriebenen Lösung der im Mikroprozessor 2 ohnehin vorhandene, weil für andere Abgleichdaten des Brandmelders benötigte, nicht flüchtige Speicher 11 verwendet wird.

Claims (9)

  1. Brandmelder mit einem Sensor zur Überwachung von Brandkenngrössen, mit einem Mikroprozessor und mit einem abgleichbaren Spannungsregler, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler (4) so ausgebildet ist dass seine Ausgangsspannung (Ug) durch einen in einem Register (11) gespeicherten Abgleichwert abgleichbar ist.
  2. Brandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler (4) möglichst weitgehend in eine nachfolgend als ASIC bezeichnete kundenspezifische Schaltung (1) integriert ist.
  3. Brandmelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein ASIC-externes Stellglied (9) vorgesehen ist.
  4. Brandmelder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Stellglied (9) durch einen direkt vom ASIC (1) ansteuerbaren Sperrschicht-Feldeffekttransistor (J-FET) gebildet ist.
  5. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichwert in einem nicht-flüchtigen Speicher (11) des Mikroprozessors (2) gespeichert ist.
  6. Brandmelder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichwert in einem nicht-flüchtigen Speicher des ASIC (1) gespeichert ist.
  7. Brandmelder nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ASIC (1) ein Abgleichregister (7) und eine Kommunikationsschnittstelle (8) aufweist, und dass zum Abgleich des Spannungsreglers (4) der Abgleichwert in das Abgleichregister überschrieben wird.
  8. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Abgleichwerts vorzugsweise während des Fertigungsprozesses des betreffenden Melders erfolgt, wobei die Ausgangsspannung (Ug) gemessen und mit einem Sollwert verglichen und anhand der Abweichung vom Sollwert ein den Abgleichwert repräsentierender Abgleichcode berechnet wird.
  9. Brandmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleichcode in einem iterativen Verfahren bestimmt wird.
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