FI84525C - Branddetektor. - Google Patents

Description

! 84525

Palonilmaisin Tämän keksinnön kohteena on palonilmaisin, johon kuuluu palonilmaisuväline, joka on sovitettu käynnistymään saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta ja antamaan palon aiheuttaman fysikaalisten ilmiöiden muutoksen analogisen jännitteen muodossa.

Tavanmukainen, esim. valosähköistä tyyppiä oleva palonilmaisin, joka on sovitettu ilmaisemaan tulipalon aiheuttamat fysikaalisten ilmiöiden muutokset, kuten savuntiheyden muutoksen, analogisessa muodossa, muuttamaan analogisen ilmaisusignaalin digitaalisignaaliksi ja lähettämään tämän keskussignaaliasemalle, käsittää tarpeellisina välineinä valoalähettävän elementin kuten valodiodin jne., fotodetek-torin kuten PIN-fotodiodin jne., vahvistimen, näytteenot-topiirin, vaihto-/tasavirta- eli A/D-muuntimen ja lähetyk-senohjauspiirin. Tämän tyyppisessä palonilmaisimessa pulssivaloa säteilytetään savunilmaisualueelle valoalähet-tävästä elementistä, kun detektoria kutsutaan kiertokysele-mällä keskussignaaliasemalta, ja hajavaloa saapuu foto-detektoriin, jossa se muutetaan sähkösignaaliksi. Näin muutettu signaali, jonka taso vastaa savuntiheyttä, vahvistetaan. Vahvistetun signaalin huipputason havaitsee näyt-teenottopiiri, ja se muutetaan tietyn bittiluvun omaavaksi digitaalisignaaliksi A/D-muuntimen avulla. Digitaalisignaali lähetetään sen jälkeen keskussignaaliasemalle, esim. sar-j alähetyksellä.

Koska tavanmukaiset palonilmaisimet tarvitsevat vahvistimen, näytteenottopiirin ja A/D-muuntimen analogiasignaalin muuntamiseksi digitaalisignaaliksi ja signaalin lähettämiseksi keskussignaaliasemalle, palonilmaisimien piirijärjestelyt ovat jonkin verran monimutkaisia ja kalliita. Erityisesti A/D-muunnin tulee hyvin kalliiksi, kun bittien lukua lisätään, mikä estää analogisen ilmaisusignaalin digitaalisen lähetyksen tulemasta tarkemmaksi taloudellisis- 2 84525 ta syistä, ja se vaatii täsmällistä kriittisyyttä vertailu jännitteen suhteen A/D-muuntoa varten. Näytteenot-topiirissä esiintyy se ongelma, että piirijärjestely tulee monimutkaiseksi vaaditun suuren impedanssin vuoksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on välttää edellä mainitut ongelmat sekä aikaansaada palonilmaisin, joka on kohtuullinen kustannuksiltaan ja yksinkertainen rakenteeltaan ja joka kykenee muuntamaan analogiasignaalin digitaalisig-naaliksi suurella tarkkuudella signaalin keskussignaaliase-malle lähettämistä varten.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle palonilmaisimelle tunnusomaista se, että se käsittää komparaattorin palonilmaisuvälineestä saadun analogisen läh-töjännitteen vertaamiseksi vertailujännitteeseen, lähtöpuls-sin synnyttämiseksi siksi jaksoksi, jolloin palonilmaisuvä-lineen lähtösignaali ylittää vertailujännitteen, jolloin pulssinleveys riippuu sanotun analogisen jännitteen tasosta; välineen kellopulssien tuottamiseksi suurella taajuudella pulssinlaskimen kellopulssien laskemiseksi komparaattorin lähdöstä saadun pulssinleveyden yli; ja lähetysvälineen pulssinlaskimen laskentatulostuksen lähettämiseksi keskussignaaliasemalle digitaalisessa muodossa.

Kuten edellä on selostettu, keksinnön mukaan näytteenot-topiiri ja A/D-muunnin korvataan komparaattorilla jännite-pui ssinleveydenmuuttovälineenä ja pulssinlaskimella nopeiden kellopulssien laskemista varten. Niinpä rakenne on paljon yksinkertaistettu ja kustannuksia on paljon vähennetty verrattuna tavanmukaisiin palonilmaisimiin.

Keksinnön muita tarkoituksia ja vaikutuksia ilmenee seuraa-vasta selityksestä.

Piirustuksissa: kuvio 1 on lohkokaavio keksinnön perusjärjestelystä, kuvio 2 on keksinnön erään sovellutusmuodon kytkentäkaavio, 3 84525 kuvio 3 on aaltomuotokaavio signaaleista, jotka on saatu kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa, kuvio 4 on lohkokaavio keksinnön eräästä toisesta perusjärjestelystä, kuvio 5 on keksinnön erään toisen sovellutusmuodon kytkentäkaavio, kuvio 6 on aaltomuotokaavio signaaleista, jotka on saatu kuvion 5 mukaisessa sovellutusmuodossa, kuvio 7 on lohkokaavio tavanmukaisen palonilmaisimen perusjär-jestelystä, ja kuvio 8 on aaltomuotokaavio signaaleista, jotka on saatu kuviossa 7 esitetyssä tavanmukaisessa palonilmaisimessa.

Ennen tämän keksinnön edullisten sovellutusmuotojen selitystä tavanmukainen palonilmaisin selostetaan seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin.

Kuviossa 7 esitetty palonilmaisin voidaan mainita esimerkkinä tavanmukaisesta palonilmaisimesta, joka muuttaa analogisen palon-ilmaisusignaalin, joka edustaa muutosta fysikaalisissa ilmiöissä, kuten savuntiheyttä vastaavana jännitesignaalina, digitaalisignaa-liksi lähettäen tämän keskussignaaliasemalle.

Kuviossa 7 viite 1 merkitsee keskussignaalisemaa ja viite 2 palon-ilmaisinta. Palonilmaisin 2 käsittää valonemissionohjauspiirin 3, valoalähettävän elementin 4 kuten valodiodin, fotodetektorin 5 kuten PIN-fotodiodin, vahvistimen 6, näytteenottopiirin 7, A/D-muuttimen 8 ja lähetyksenohjauspiirin 9. Kun palonilmaisinta 2 kutsutaan kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta 1, valonemission-ohjauspiiri 3 saattaa valoalähettävän elementin 4 säteilemään pulssivaloa savunilmaisualueelle, kuten on esitetty kuvion 8 aal-tomuotokaaviossa. Hajavaloa saapuu fotodetektoriin 5 ja se muutetaan sähkösignaaliksi. Vahvistimen 6 tulostuksella on savuntiheyttä vastaava taso. Näytteenottopiiri 7 havaitsee vahvisti-mentulostuksen huipputason, ja se muutetaan tietyn bittimäärän omaavaksi digitaalisignaaliksi A/D-muuttimen 8 avulla. Lähetyksenoh jauspiiri 9 lähettää digitaalisignaalin sarjalähetyksellä keskussignaaliasemalle 1. Tämäntyyppisessä tavanmukaisessa palonilmaisimessa esiintyy yllä mainittuja ongelmia.

4 84525 Tämän keksinnön perusjärjestely selostetaan seuraavassa.

Kuviossa 1 viite 1 merkitsee keskussignaaliasemaa, ja keksinnön mukainen palonilmaisin 10 on yhdistetty keskussignaaliasemaan signaali johdolla. Paloni Imaisin 10 saattaa piirinsä toimimaan vastaanotettuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta muuttaen jännitteen muodossa olevan analogisen palonilmaisusig-naalin digitaalisignaaliksi ja lähettäen tämän keskussignaali-asemalle 1.

Palonilmaisin 10 käsittää valonemissionohjauspiirin 11 valoa-lähettävän elementin 12 käynnistämiseksi saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta 1 ja fotodetektorin 13 kuten PIN-fotodiodin, joka vastaanottaa siihen saapuvaa savun hajottamaa valoa. 14 on jännitepulssinleveydenmuuttoväline, joka vertaa fotodetektorin 13 fototulostusta, joka suurenee savuntiheyden lisääntyessä, analogisen ilmaisujännitteen muodossa vertailujännitteen-lähteen 15 vertailujännitteeseen Vr, ja antaa pulssisignaalin, jonka pulssinleveys vastaa analogisen ilmaisusignaalin jännitetasoa. 16 on pulssinlaskentapiiri, joka laskee kellopiiristä 19 saatujen nopeiden kellopulssien lukumäärän jännitepulssinleveyden-muuttopiiristä 14 saadun pulssisignaalin leveyden yli ja tuottaa pulssinleveyttä vastaavan laskentatuloksen binäärisen koodin muodossa. 17 on lähetyksenohjauspiiri, jonka tehtävinä on antaa käynnistävä signaali valonemissionohjauspiiriin 11, kellopiiriin 19 ja jännitepulssinleveydenmuuttovälineeseen 14, kun se tunnistaa merkkinsä saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta 1, muuttaen pulssinlaskentapiiristä 16 saadun digitaalisen lasken-tatulostuksen sarjatiedoksi ja lähettäen tämän keskussignaali-asemalle 1.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 perusjärjestelyn mukaisen palonilmaisimen edullista sovellutusmuotoa. Kuviossa 2 jännitepulssinleveydenmuut-toväline 14 ja pulssinlaskentapiiri 16 on esitetty tiivistetyssä muodossa.

5 84525

Fotodetektori 13, joka vastaanottaa savun hajottamaa valoa valoa-lähettävästä elementistä 12, on kytketty sarjaan vastuksen R4 kanssa. Fotodetektorin 13 ja vastuksen R4 liitoskohta on yhdistetty komparaattorin 21 positiiviseen ottonapaan kondensaattorin C ja vastuksen R3 käsittävän derivointipiirin kautta. Komparaattorin 21 negatiiviseen ottonapaan johdetaan vertailujännite Vr, jonka vastusten Rl ja R2 jännitteen jako määrää. Komparaattorin 21 tulostus johdetaan AND-piirin 18 yhteen ottopäätteeseen ja kellopiirin 19 tulostus johdetaan AND-piirin 18 toiseen ottopäätteeseen. Kellopiiri 19 tuottaa nopeita kellopulsseja, joiden taajuus on välillä 500 kHz - 1 MHz. AND-piirin 18 tulostus johdetaan pulssinlaskimeen 22. Pulssinlaskin 22 vastaanottaa ja laskee kellopiiristä 19 saapuvat kellopulssit sinä aikana, kun AND-piiri 18 on saatettu toimivaan tilaan komparaattorista saadun H-tasotulostuksen avulla.

Monostabiili multivibraattori 20 on järjestetty käyttämään valon-emissionohjauspiiriä 11, kellopiiriä 19 ja komparaattoria 21 ennaltamäärätyn ajanjakson. Monostabiili multivibraattori 20 käynnistyy, kun lähetyksenohjauspiiri 17 tunnistaa merkkinsä saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta 1, ja se käyttää valonemissionohjauspiiriä 11,kellopiiriä 19 ja komparaattoria 21 ennaltamäärätyn ajan. Kellopiirin 19 tulostus johdetaan lisäksi lähetyksenohjauspiiriin 17. Lähetyksenohjauspiirin 17 tehtävänä on muuttaa pulssinlaskimen 22 tulostus, ts. digitaalitulos-tus sarjatiedoksi sen lähettämiseksi keskussignaaliasemalle 1.

Tässä keksinnössä, koska palonilmaisutulostuksen muutos, kuten savuntiheyden muutos, saadaan pulssinleveydenmuutoksen muodossa, eräät ongelmat, joita muuten esiintyy palonilmaisimessa palon-ilmaisusignaalin vahvistamiseen käytetyn vahvistimen suhteen, kuten esim. värähtely tai kohinat piireihin, voidaan eliminoida. Lisäksi piirijä-rjestelyn konstruktio ja sovitus ovat yksinkertaistetut .

Suuren nopeuden omaava kellopulssi, laskettavaksi pulssinleveyden yli pulssinlaskimella 22, voidaan tuottaa kideoskillaattorilla.

6 84525 Tässä tapauksessa erittäin tarkka analogiasignaalin muutto digi-taalisignaaliksi voidaan saavuttaa. Digitaalisignaalin bittilu-kumäärää voidaan helposti lisätä suurentamalla kellopulssin värähtelytaajuutta muuttotarkkuuden parantamiseksi. Bittilukumäärän lisääminen ei olennaisesti lisää kustannuksia.

Kaikki piirit komparaattorin 21 jälkeen ovat digitaalisia piirejä, niin että piiriyhdistelmä voidaan helposti valmistaa integroituun muotoon.

Kuvion 2 sovellutusmuodon toiminta selostetaan seuraavassa viitaten kuviossa 3 esitettyyn signaalien aaltomuotokaavioon.

Aina kun lähetyksenohjauspiiri 17 tunnistaa merkkinsä saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta, monostabiili multivibraattori 20 laukaistaan. Monostabiili multivibraattori 20 antaa ohjauspulssin valonemissionohjauspiiriin 11 ennaltamäärät-tynä aikana sekä syöttää tehoa komparaattoriin 21 ja kellopiiriin 19 ennaltamäärätyn ajan synkronismissa ohjauspulssin kanssa.

Tästä johtuen valonemissionohjauspiiri 11 ohjaa valoalähettävää elementtiä 12 synkronismissa ohjauspulssin nousun kanssa pulssi-valon säteilyttämiseksi savunilmaisualueelle, ja savuntiheyttä savunilmaisualueella vastaavasti hajaantunut valo saapuu foto-detektoriin 13.

Hajaantunut valo on hyvin pieni normaalina aikana, ja niinpä fotovirta II, joka virtaa vastuksen R4 kautta vastaten fotode-tektoriin 13 saapuneen valon määrää, on myös pieni. Sen vuoksi fototulostuksella, joka on johdettu komparaattoriin 21 kondensaattorin ja vastuksen R3 käsittävän derivointipiirin kautta, on jän-nitteenaaltomuoto, joka on jyrkästi alentunut siitä tietystä jännitetasosta, joka on saatu synkronismissa valonemissionohjauspulssin nousun kanssa, kuten näkyy kuviosta 3. Erityisesti, koska fotovirta II on pieni normaaliaikana, vastuksessa R3 esiintyvä jännite alenee nopeasti kuvion 3 mukaisesti. Kun hajavalo foto-detektorin 13 suhteen lisääntyy savuntiheyden lisääntymisen johdosta, fotovirta II suurenee. Tästä johtuen saadaan sellainen 7 84525 aaltomuoto kuin on esitetty kuviossa 3 palon aikana, jolloin foto-tulostuksen taso on korkea ja jännite alenee hitaasti.

Fototulostusta komparaattorin positiiviseen ottonapaan verrataan vertailujännitteeseen Vr, joka saadaan jakamalla vastuksilla Rl ja R2. Kun fototulostus ylittää vertailujännitteen Vr arvon, komparaattori 21 tuottaa H-tasotulostuksen. Tämä H-tasotulostus saattaa AND-piirin toimivaan tilaan, niin että suuren nopeuden omaa-via kellopulsseja syötetään kellopiiristä 18 pulssinlaskimeen 22. Pulssinlaskin laskee kellopulssit aikana, jona komparaattori 21 tuottaa H-tasotulostuksen.

Tässä suhteessa komparaattori 21 aikaansaa sellaisen muutoksen pulssinleveyteen, joka vastaa differentioidun analogisen ilmaisu-jännitteen tasoa, joka jännite on saatu varaamalla kondensaattori C fotovirran II virralla 12 vastaten fotodetektoriin 13 saapuvaa hajavaloa. AND-piiri 18 saatetaan toimimaan pulssinleveyden aikana, ja pulssinlaskin 22 laskee pulssinleveyttä vastaavan kello-pulssien luvun. Täten analoginen ilmaisujännite muutetaan digitaaliseksi tiedoksi.

Pulssinlaskimen 22 laskentatulostus annetaan lähetyksenohjauspii-riin 17 binäärisenä koodina, ja tämä binäärikooditulostus sarja-lähetetään keskussignaaliasemalle lähetyksenohjauspiirin 17 ohjaamana synkronismissä kellopulssien kanssa.

Keksinnön eräs toinen perusjärjestely selostetaan seuraavassa. Viitaten kuvioon 4, keksinnön mukainen paloni Imaisin 50 on yhdistetty keskussignaaliasemaan signaalijohdolla. Palonilmaisin käynnistää siinä sijaitsevat piirit joka kerta saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta 1 analogisessa muodossa olevan palonilmaisusignaalin muuttamiseksi digitaalisignaaliksi ja tämän lähettämiseksi signaaliasemalle olennaisesti samalla tavalla kuin edellisessä sovellutusmuodossa.

Palonilmaisimeen 50 sisältyvä tunnustelupiiri 51 käsittää muunlaista tyyppiä kuin valosähköistä tyyppiä olevan tuntoelimen, s 84525 kuten ionoitumistyyppia olevan tuntoelimen, lämpötilantuntoelimen, kaasuntuntoelimen tai sentapaisen. Tunnustelupiiri 51 antaa ilmaisujännitteen analogisena suureena vahvistimeen 52, kun sitä kutsutaan kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta 1, ja vahvistettu tulostus johdetaan komparaattoriin 53. Komparaattori 53 vastaanottaa tulostuksen varauspiiristä 54, jota ohjataan varautumaan ja purkautumaan synkronismissä tunnustelupiirin 51 tulos-tusajoituksen kanssa. Komparaattori 53 tuottaa pulssitulostuksen, jonka leveys vastaa sitä aikaa, jona vahvistimen 52 antojännite ylittää varauspiirin 54 antopäätejännitteen. Komparaattorin 53 tulostusta käsittelevät pulssinlaskentapiiri 16, lähetyksenohjaus-piiri 17 ja kellopiiri 19, kuten edellä on selostettu.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen palonilmaisimen edullista sovellutusmuotoa, jossa kuvion 4 mukainen perusjärjestely on pienennetty tiiviiseen muotoon erikoisesti varauspiirin 54 suhteen. Varauspiiri 54 koostuu kondensaattorista C ja vakiovirtalähteestä 55. Kondensaattorin C yli esiintyvä jännite johdetaan komparaattorin 53 käänteiseen ottonapaan. Koska kondensaattori C varataan vakiovirtalähteellä 55, jännite kohoaa lineaarisesti varauksen aloituksen jälkeen, kuten on esitetty kuviossa 6. Tunnustelu-piirin 51 tulostus johdetaan vahvistimen 52 kautta komparaattorin 53 epäkäänteiseen ottonapaan analogisena tietona. Sen vuoksi komparaattori 53 tuottaa tulostuksen ainoastaan silloin, kun vahvistimen 52 antojännite ylittää kondensaattorin C jännitteen. Niinpä komparaattorin 53 pulssitulostus muuttaa pulssinleveyt-tään vahvistimen 52 tulostuksen mukaan. Signaalinkäsittelytoimin-ta komparaattorin 53 jälkeen on samanlainen kuin edellisessä sovellutusmuodossa, ja sen vuoksi sen selitys on jätetty tässä pois.

Kuvioiden 4 ja 5 mukaisissa järjestelyissä, jos tunnustelupiirin 51 tulostus on riittävän laaja, vahvistin ei ole oleellinen. Erityisesti, kun käytetään suuren antojännitteen aikaansaavaa ionoitumistyyppistä tuntoelintä, vahvistinpiiri voidaan jättää pois valitsemalla sopivasti komparaattorin ottovaiheeseen sijoi- 9 84525 tetun derivointipiirin varausaikavakio. Tässä tapauksessa tunnustelupiirin 51 antopääte voidaan yhdistää suoraan komparaattoriin 53. Jos derivointipiirin varauskäyrää säädetään sopivasti, analogisen palonilmaisutulostukselle ominaista käyrää voidaan haluttaessa korjata.

Claims (5)

10 84525

1. Palonilmaisin, johon kuuluu palonilmaisuväline, joka on sovitettu käynnistymään saatuaan kutsun kiertokyselyllä keskussignaaliasemalta (1) ja antamaan palon aiheuttaman fysikaalisten ilmiöiden muutoksen analogisen jännitteen muodossa, tunnettu siitä, että se käsittää komparaattorin (21) palonilmaisuvälineestä (10) saadun analogisen lähtöjän-nitteen vertaamiseksi vertailujännitteeseen (Vr), lähtöpuls-sin synnyttämiseksi siksi jaksoksi, jolloin palonilmaisuvä-lineen (10) lähtösignaali ylittää vertailujännitteen, jolloin pulssinleveys riippuu sanotun analogisen jännitteen tasosta; välineen (19) kellopulssien tuottamiseksi suurella taajuudella pulssinlaskimen (16) kellopulssien laskemiseksi komparaattorin (21) lähdöstä saadun pulssinleveyden yli; ja lähetysvälineen (17) pulssinlaskimen laskentatulostuksen lähettämiseksi keskussignaaliasemalle (1) digitaalisessa muodossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonilmaisin, tunnettu siitä, että vertailujännitteellä (Vr) on ennalta määrätty kiinteä arvo.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen palonilmaisin, tunnettu siitä, että vertailujännite (Vr) syötetään vakiojännitelähteestä .

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonilmaisin, tunnettu siitä, että vertailujännite on sovitettu muutettavaksi ennakolta määrätyllä tavalla tietyn jakson aikana.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen palonilmaisin, tunnettu siitä, että vertailujännitteenä on sellaisen varauspiirin päätejännite, jota varataan vakiovirtalähteestä (55). 11 84525