RU162991U1 - Тепловой пожарный извещатель - Google Patents

Abstract

Тепловой пожарный извещатель, содержащий первый светодиод, анод которого через первый резистор соединен с первым выходом транзисторного ключа и анодом первого диода, катод которого подключен к первому выводу первого конденсатора, а через второй резистор - к первому выводу третьего резистора и к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и первыми выводами второго конденсатора и четвертого резистора, вторые выводы которых подключены ко второму выходу транзисторного ключа и к катоду второго диода, анод которого подключен к первой входной клемме, а вторая входная клемма подключена к вторым выводам первого конденсатора и третьего резистора, катода первого светодиода и через пятый резистор - к эмиттеру первого транзистора, который выполняет функцию теплового сенсора, анод первого светодиода соединен с коллектором второго транзистора, катод второго светодиода подключен к первому выводу шестого резистора и к базе второго транзистора, эмиттер которого через седьмой резистор соединен с анодом второго светодиода и с катодом второго диода, а второй вывод шестого резистора соединен со второй входной клеммой, отличающийся тем, что содержит восьмой резистор и третий транзистор, база которого подключена к аноду первого светодиода, коллектор - к базе второго транзистора, а эмиттер через восьмой резистор - ко второй входной клемме.

Description

Полезная модель относится к области пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного порогового значения.

Известный тепловой пожарный извещатель (Извещатель пожарный тепловой максимальный "ИП 101-1", ТУ 4371-035-11858298-06, Руководство по эксплуатации САПО. 425212.003 РЭ, ) имеющий светодиодный индикатор, две входные клеммы, два конденсатора, транзистор и транзисторный ключ, пять резисторов и два диода. Кроме этого, данный извещатель содержит еще два диода, стабилитрон, еще два транзистора и резистор, а тепловым сенсором служит контактный тепловой элемент.

Недостатком известного извещателя является то, что температура срабатывания такого извещателя зависит только от температуры срабатывания контактного теплового элемента. Такая зависимость не позволяет в условиях серийного производства оперативно изменять класс теплового пожарного извещателя в соответствии с требованиями рынка. Кроме того, такой извещатель требует дополнительных элементов для работы в шлейфах пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением.

Наиболее близким к изобретению является выбранный в качестве прототипа тепловой пожарный извещатель [патент Украины на полезную модель №92165, опубликованный в бюллетене №15 от 11.08.2014 г.], содержащий первый светодиод, анод которого через первый резистор соединен с первым выходом транзисторного ключа и анодом первого диода, катод которого подключен к первому выводу первого конденсатора, а через второй резистор - к первому выводу третьего резистора и к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и первыми выводами второго конденсатора и четвертого резистора, вторые выводы которых подключены ко второму выходу транзисторного ключа и к катоду второго диода, анод которого подключен к первой входной клемме, а вторая входная клемма подключена к другим выводам первого конденсатора и третьего резистора, катода первого светодиода и через пятый резистор - к эмиттеру первого транзистора, который выполняет функцию теплового сенсора, анод первого светодиода соединен с коллектором второго транзистора, катод второго светодиода подключен к первому выводу шестого резистора и к базе второго транзистора, эмиттер которого через седьмой резистор соединен с анодом второго светодиода и с катодом второго диода, а второй вывод шестого резистора соединен со второй входной клеммой.

Недостатком такого извещателя является то, что температура срабатывания имеет значительный разброс от изделия к изделию.

В основу изобретения поставлена задача - стабилизации температуры срабатывания извещателя за счет лучшей, чем в прототипе стабилизации тока через первый светодиод, который применяется в качестве генератора опорного напряжения.

Поставленная задача решается тем, что тепловой пожарный извещатель, содержащий первый светодиод, анод которого через первый резистор соединен с первым выходом транзисторного ключа и анодом первого диода, катод которого подключен к первому выводу первого конденсатора, а через второй резистор - к первому выводу третьего резистора и к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и первыми выводами второго конденсатора и четвертого резистора, вторые выводы которых подключены ко второму выходу транзисторного ключа и к катоду второго диода, анод которого подключен к первой входной клемме, а вторая входная клемма подключена к другим выводам первого конденсатора и третьего резистора, катода первого светодиода и через пятый резистор - к эмиттеру первого транзистора, который выполняет функцию теплового сенсора, анод первого светодиода соединен с коллектором второго транзистора, катод второго светодиода подключен к первому выводу шестого резистора и к базе второго транзистора, эмиттер которого через седьмой резистор соединен с анодом второго светодиода и с катодом второго диода, а второй вывод шестого резистора соединен со второй входной клеммой, отличающийся тем, что содержит восьмой резистор и третий транзистор, база которого подключена к аноду первого светодиода, коллектор - к базе второго транзистора, а эмиттер через восьмой резистор - ко второй входной клемме.

В предлагаемом тепловом пожарном извещателе за счет применения третьего транзистора с восьмым резистором и их связями с другими элементами схемы обеспечивается лучшая по сравнению с прототипом стабилизация тока через первый светодиод в дежурном режиме работы извещателя. Кроме того, применение транзистора как теплового сенсора, в отличие от контактного сенсора, позволяет устанавливать класс теплового извещателя в соответствии с требованиями нормативных документов таких как ДСТУ EN54-5: 2003 и ГОСТ Ρ 53325-2009 простым соотношением сопротивлений резисторов.

На фигуре представлена блок - схема теплового пожарного извещателя.

Тепловой пожарный извещатель (см. Фигуру) содержит первый светодиод 1, анод которого через первый резистор 2 соединен с первым выходом транзисторного ключа 3 и анодом первого диода 4, катод которого подключен к первому выводу первого конденсатора 5, а через второй резистор 6 - к первому выводу третьего резистора 7 и к базе первого транзистора 8. Коллектор первого транзистора 8 соединен с входом транзисторного ключа 3 и первыми выводами второго конденсатора 9 и четвертого резистора 10, вторые выводы которых подключены ко второму выходу транзисторного ключа 3.

Тепловой пожарный извещатель работает следующим образом. При нормальной температуре окружающего воздуха после подачи напряжения питания на входные клеммы 16 и 17 через второй диод 15 потечет ток, величина которого будет стабильной во всем диапазоне напряжения питания (от 10 до 30 В) и практически независимой от температуры окружающего воздуха до максимальной температуры использования. Второй диод 15 осуществляет защиту других элементов извещателя при ложном подключении полярности напряжения питания. Величина тока в цепи первого резистора 2, первого диода 4, второго и третьего резисторов 6 и 7 будет значительно меньше тока через первый светодиод 1. Значение тока через светодиод 1 не будет превышать 50 мкА, поэтому он будет выполнять роль ограничителя напряжения на уровне 1, 8 В практически не излучая свет. То есть, этот светодиод 1 в дежурном режиме работы выполняет функцию генератора опорного напряжения. Если температура окружающего воздуха будет ниже предельной температуры срабатывания извещателя, то транзисторный ключ 3 будет закрыт, так как падение напряжения на четвертом резисторе 10 будет меньше предельного значения напряжения, при которой открывается транзисторный ключ 3. Это состояние обеспечивается выбранным соотношением сопротивлений второго и третьего резисторов 6 и 7. В то же время падение напряжения на первом конденсаторе 5 будет стабильным во всем диапазоне напряжения питания. Это падение напряжения будет также термостабильным, потому что температурный коэффициент напряжения первого светодиода 1 и температурный коэффициент напряжения первого диода 4 практически равны друг другу.

Таким образом, на базу первого транзистора 8 подается стабильное напряжение, которое почти не зависит от напряжения питания, подаваемого на входные клеммы 16 и 17, а также от температуры окружающего воздуха. Первый транзистор 8 находится снаружи корпуса извещателя, что обеспечивает контакт такого теплового сенсора с окружающим воздухом. Другие элементы извещателя расположены в корпусе извещателя, поэтому их температура будет существенно зависеть от скорости изменения температуры окружающего воздуха. При квазистатическом изменении температуры окружающего воздуха все элементы имеют температуру воздуха. При значительной скорости роста температуры за счет малой массы первый транзистор 8 быстро набирает температуру окружающего воздуха, в то же время другие элементы - более инерционные, так как температура в корпусе извещателя будет увеличиваться со значительной задержкой. Если падение напряжения на четвертом резистора 10 будет значительно превышать падение напряжения на пятом резисторе 18, то температурная нестабильность порогового значения напряжения переключения транзисторного ключа 3 не проявит существенного влияния на температурную инерционность извещателя в целом.

При увеличении температуры окружающего воздуха будет увеличиваться температура первого транзистора 8, поэтому будет уменьшаться напряжение база-эмиттер на 2,3 мВ на каждый градус Цельсия. Такое изменение потенциала на эмиттере первого транзистора 8 относительно второй входной клеммы 17 приведет к росту коллекторного тока этого транзистора 8. Когда падение напряжения на четвертом резисторе 10 достигнет предельного значения напряжения переключения транзисторного ключа 3, тогда ток во выходной цепи транзисторного ключа 3 приведет к увеличению напряжения на первом конденсаторе 5. В результате чего, первый транзистор 8 еще больше откроется. Этот процесс будет самоускоряющим и извещатель окажется в состоянии "ПОЖАР". Ток в выходной цепи транзисторного ключа 3 достигнет значения, которое будет ограничиваться сопротивлением первого резистора 2. Первый светодиод 1 будет светиться. Значение сопротивления первого резистора 2 выбирается достаточным для нормальной работы светодиода 1, который в состоянии "ПОЖАР" должен обеспечивать надлежащий уровень яркости. Кроме того, значением сопротивления первого резистора 2 обеспечивается формирование состояния «ПОЖАР» в шлейфе пожарной сигнализации, который подключается к входным клеммам 16 и 17. Даже после окончания действия на извещатель воздуха высокой температуры, и возвращение потенциала база-эмиттер первого транзистора 8 в исходное состояние, извещатель будет оставаться в состоянии "ПОЖАР". Даже в случае, когда электропитание извещателя осуществляется от шлейфа пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением, когда скважность импульсов обратного напряжения превышает значение (4-5), а длительность этих импульсов не превышает 0,1 с, извещатель будет оставаться в состоянии "ПОЖАР", поэтому что накопленный на первом конденсатор 5 заряд позволит удерживать первый транзистор 8 в открытом состоянии при каждом восстановлении напряжения питания. Но отсутствие напряжения питания необходимой полярности на протяжении нескольких секунд и при восстановлении потенциала база-эмиттер первого транзистора 8 возвращает тепловой пожарный извещатель в исходное состояние дежурного режима работы.

Стабилизация тока через первый светодиод 1 в дежурном режиме работы достигается за счет двухкаскадного стабилизатора тока на двух транзисторах 12 и 19. Ток через шестой резистор 13 значительно меньше тока коллектора третьего транзистора 19. Падение напряжения на восьмом резисторе 20, которое задает ток коллектора третьего транзистора 19, стабильное и термокомпенсированное. Поэтому через второй светодиод 11 проходит ток, значение которого не зависит ни от напряжения питания извещателя, ни от температуры окружающего воздуха.

За счет применения первого транзистора 8 в качестве теплового сенсора обеспечивается стабильность температуры срабатывания извещателя в условиях повышенного уровня вибрации, как в постояннотоковом, так и в знакопеременном шлейфах пожарной сигнализации. Класс извещателя легко изменять соотношением сопротивлений второго и третьего резисторов 6 и 7 А за счет температурной стабилизации тока через первый светодиод 1, который применяется в качестве генератора опорного напряжения, обеспечивается стабилизация температуры срабатывания от изделия к изделию.

Claims (1)

1. Тепловой пожарный извещатель, содержащий первый светодиод, анод которого через первый резистор соединен с первым выходом транзисторного ключа и анодом первого диода, катод которого подключен к первому выводу первого конденсатора, а через второй резистор - к первому выводу третьего резистора и к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и первыми выводами второго конденсатора и четвертого резистора, вторые выводы которых подключены ко второму выходу транзисторного ключа и к катоду второго диода, анод которого подключен к первой входной клемме, а вторая входная клемма подключена к вторым выводам первого конденсатора и третьего резистора, катода первого светодиода и через пятый резистор - к эмиттеру первого транзистора, который выполняет функцию теплового сенсора, анод первого светодиода соединен с коллектором второго транзистора, катод второго светодиода подключен к первому выводу шестого резистора и к базе второго транзистора, эмиттер которого через седьмой резистор соединен с анодом второго светодиода и с катодом второго диода, а второй вывод шестого резистора соединен со второй входной клеммой, отличающийся тем, что содержит восьмой резистор и третий транзистор, база которого подключена к аноду первого светодиода, коллектор - к базе второго транзистора, а эмиттер через восьмой резистор - ко второй входной клемме.

   

Images