RU55184U1 - Дымовой пожарный извещатель - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния инфракрасного излучения. Суть технического решения состоит в том, что дымовой пожарный извещатель, который содержит микроконтроллер, формирователь сигнала регистрации дыма, ограничитель тока и напряжения, преобразователь напряжение-ток, элемент односторонней проводимости, два конденсатора и две входные клеммы, излучатель, фотоприемник и оптическую камеру со светопоглощающими стенками, отличается тем, что дополнительно содержит светодиодный индикатор, а формирователь сигнала регистрации дыма выполнен с использованием двух транзисторов, второго элемента односторонней проводимости, третьего конденсатора, и шести резисторов. За счет применения двух транзисторного формирователя сигнала регистрации дыма, сохраняется состояние "ПОЖАР" извещателя не только в случае питания его постоянным током, а и в случае применения знакопеременного шлейфа пожарной сигнализации.

Description

Полезная модель относится к области пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния инфракрасного излучения.

Известные пожарные извещатели, оптические датчики дыма и устройства регистрации дыма, которые работают по принципу периодического излучения импульсов инфракрасного излучения и следующего их приема, усиления и обработки полученного сигнала разными способами, формируя сигнал о наличии или отсутствии дыма (см. журнал "Системы безопасности связи и телекоммуникации", 2000, 33, с.65).

Известный фотоэлектрический детектор дыма [Photoelectric smoke detector and disaster monitoring system using the photoelectric. EP 0755037 A1 G 08 B 17/103 22.01.1997], который содержит микроконтроллер, первый выход которого подключен к входу формирователя сигнала регистрации дыма, а второй выход - к входу преобразователя напряжение-ток, к выходу которого подключен излучатель, связанный через оптическую камеру со светопоглощающими стенками с фотоприемником, выход которого подключен к входу микроконтроллера, а выходы формирователя сигнала регистрации дыма через клеммы подключены к шлейфу пожарной сигнализации.

Недостатком этого детектора является значительное потребление электрического тока от шлейфа пожарной сигнализации, который должен содержать отдельную шину электропитания, от которой осуществляется питание микроконтроллера и преобразователя напряжение-ток, который формирует ток через излучатель. Кроме того, такой фотоэлектрический

детектор дыма не может работать, если его питание осуществляется от шлейфа пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением.

Наиболее близким к предложенной полезной модели является, выбранный как прототип, дымовой пожарный извещатель AHS-871 производства "Horing Lih Industrial Co., Itd", Тайвань (www.tradefind.com), который содержит микроконтроллер, первый выход которого соединен с входом формирователя сигнала регистрации дыма, первый вывод электропитания которого соединен с первыми выводами электропитания ограничителя тока и напряжения, микроконтроллера и преобразователя напряжение-ток, а также первыми выводами первого и второго конденсаторов, второй вывод электропитания формирователя сигнала регистрации дыма соединен со вторым выводом электропитания ограничителя тока и напряжения и выходом элемента односторонней проводимости, вход которого соединен с первой входной клеммой, вход преобразователя напряжение-ток подключен ко второму выходу микроконтроллера, второй вывод питания которого подключен ко второму выводу первого конденсатора и к первому выходу ограничителя тока и напряжения, второй выход которого соединен со вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом электропитания преобразователя напряжение-ток, с выходами которого соединен излучатель, который оптически связан через оптическую камеру со светопоглощающими стенками с фотоприемником, выход которого подключен к входу микроконтроллера. Первый вывод электропитания ограничителя тока и напряжения через второй элемент односторонней проводимости соединен со второй входной клеммой. Светодиодный индикатор, который последовательно с резистором подключен между третьим выходом и вторым выводом питания микроконтроллера обеспечивает только индикацию дежурного режима работы. Формирователь сигнала регистрации дыма выполнен на тиристоре, который обеспечивает память срабатывания, лишь при условии питания извещателя от постоянного напряжения.

Недостатком прототипа есть не надлежащее формирование сигналов в шлейфе пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением. При срабатывании такого извещателя в шлейфе пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением формируется сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ, а не ПОЖАР, а после окончания действия факторов, из-за которых было осуществлено его срабатывание, извещатель автоматически возвращается в дежурный режим работы. Такой алгоритм работы извещателя не соответствует требованиям нормативно-технической документации -международного стандарта EN54-7 и российских норм пожарной безопасности НПБ 65-97. Кроме того, встроенный светодиодный индикатор извещателя не формирует оптический сигнал "ПОЖАР".

В основу полезной модели поставленная задача обеспечить формирование сигнала "ПОЖАР" извещателем в знакопеременном шлейфе пожарной сигнализации, а также обеспечить удержание сигнала "ПОЖАР" в знакопеременном шлейфе пожарной сигнализации после окончания действия факторов, из-за которых было осуществлено срабатывание извещателя, путем применения формирователя сигнала регистрации дыма иного исполнения: на двух транзисторах, втором элементе односторонней проводимости, конденсаторе и шести резисторах. Такое исполнение позволяет сохранить состояние "ПОЖАР" после кратковременного отсутствия напряжения питания [на (0,1-0,2) с], даже после завершения управляющего импульса на первом выходе микроконтроллера. К выходам такого формирователя сигнала регистрации дыма подключен встроенный светодиодный индикатор, который обеспечивает оптическое воспроизведение сигнала "ПОЖАР".

Поставленная задача решается тем, что дымовой пожарный извещатель, который содержит микроконтроллер, первый выход которого соединен с входом формирователя сигнала регистрации дыма, первый вывод электропитания которого соединен с первыми выводами электропитания ограничителя тока и напряжения, микроконтроллера и преобразователя

напряжение-ток, а также первыми выводами первого и второго конденсаторов, второй вывод электропитания формирователя сигнала регистрации дыма соединен со вторым выводом электропитания ограничителя тока и напряжения, а также выходом первого элемента односторонней проводимости, вход которого подключен к первой входной клеммы, вход преобразователя напряжение-ток подключен ко второму выходу микроконтроллера, второй вывод питания которого подключен ко второму выводу первого конденсатора и к первому выходу ограничителя тока и напряжения, второй выход которого соединен со вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом электропитания преобразователя напряжение-ток, к выходам которого подключен излучатель, который оптически связан через оптическую камеру со светопоглощающими стенками с фотоприемником, выход которого подключен к входу микроконтроллера отличается тем, что светодиодный индикатор подключен к выходам формирователя сигнала регистрации дыма, который выполнен с использованием двух транзисторов, второго элемента односторонней проводимости, третьего конденсатора, и шести резисторов, причем катод светодиодного индикатора через первый выход формирователя сигнала регистрации дыма соединен с его первым выводом электропитания, который подключен к второй входной клемме, анод светодиодного индикатора через второй выход формирователя сигнала регистрации дыма и первый резистор соединен с входом второго элемента односторонней проводимости и коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен ко второму выводу электропитания формирователя сигнала регистрации дыма, а через второй резистор к базе первого транзистора, которая через третий резистор соединена с коллектором второго транзистора, эмиттер которого подключен к первому выводу электропитания формирователя сигнала регистрации дыма, к первым выводам третьего конденсатора и четвертого резистора, второй вывод которого соединен с базой второго транзистора и первыми выводами пятого и шестого резисторов, второй вывод пятого резистора

подключен к входу формирователя сигнала регистрации дыма, а второй вывод шестого резистора соединенный с выходом второго элемента односторонней проводимости и вторым выводом третьего конденсатора.

В предложенной полезной модели за счет применения формирователя сигнала регистрации дыма с конденсаторной памятью на третьем конденсаторе, втором элементе односторонней проводимости и их связями с другими элементами извещателя, сохраняется состояние "ПОЖАР" извещателя после кратковременного отсутствия напряжения питания, на (0,1-0,2) с, даже после завершения импульса на первом выходе микроконтроллера, т.е. после завершения процесса рассеяния инфракрасного излучения дымом в камере со светопоглощающими стенками.

На чертеже представлена блок-схема дымового пожарного извещателя. Дымовой пожарный извещатель содержит микроконтроллер 1, первый выход которого соединен с входом формирователя 2 сигнала регистрации дыма, первый вывод электропитания которого соединен с первыми выводами электропитания ограничителя 3 тока и напряжения, микроконтроллера 1 и преобразователя 4 напряжение-ток, а также первыми выводами первого и второго конденсаторов 5 и 6. Второй вывод электропитания формирователя 2 сигнала регистрации дыма соединен со вторым выводом электропитания ограничителя 3 тока и напряжения и выходом первого элемента 7 односторонней проводимости, вход которого подключен к первой входной клемме 8. Вход преобразователя 4 напряжение-ток подключен ко второму выходу микроконтроллера 1, второй вывод питания которого подключен ко второму выводу первого конденсатора 5 и к первому выходу ограничителя 3 тока и напряжения. Второй выход ограничителя 3 тока и напряжения соединен со вторым выводом второго конденсатора 6 и вторым выводом электропитания преобразователя 4 напряжение-ток, с выходами которого соединен излучатель 9. Излучатель 9 оптически связан через оптическую камеру 10 со светопоглощающими стенками с фотоприемником 11, выход которого подключен к входу микроконтроллера 1. Светодиодный индикатор

12 подключен к выходам формирователя 2 сигнала регистрации дыма таким образом что катод светодиодного индикатора 12 через первый выход формирователя 2 сигнала регистрации дыма соединен с его первым выводом электропитания, который подключен ко второй входной клемме 13. Анод светодиодного индикатора 12 через второй выход формирователя 2 сигнала регистрации дыма и первый резистор 14 соединен с входом второго элемента 15 односторонней проводимости и коллектором первого транзистора 16. Эмиттер первого транзистора 16 подключен ко второму выводу электропитания формирователя 2 сигнала регистрации дыма, а через второй резистор 17 - к базе первого транзистора 16. База первого транзистора 16 через третий резистор 18 соединена с коллектором второго транзистора 19. Эмиттер второго транзистора 19 подключен к первому выводу электропитания формирователя 2 сигнала регистрации дыма, к первым выводам третьего конденсатора 20 и четвертого резистора 21. Второй вывод четвертого резистора 21 соединен с базой второго транзистора 19 и первыми выводами пятого и шестого резисторов 22 и 23. Второй вывод пятого резистора 22 подключен к входу формирователя 2 сигнала регистрации дыма, а второй вывод шестого резистора 23 соединен с выходом второго элемента 15 односторонней проводимости и вторым выводом третьего конденсатора 20.

Дымовой пожарный извещатель работает следующим образом. При подаче напряжения питания от шлейфа пожарной сигнализации на входные клеммы 8 и 13 через первый элемент 7 односторонней проводимости и ограничитель 3 тока и напряжения осуществляется заряд первого и второго конденсаторов 5 и 6. Первый элемент 7 односторонней проводимости осуществляет защиту других элементов дымового пожарного извещателя при ошибочном подключении полярности напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации. Пока напряжение на выводах электропитания недостаточное для нормальной работы микроконтроллера 1, на его двух выходах удерживаются низкие потенциальные уровни. Преобразователь 4

напряжение-ток будет закрыт, а излучатель 9 не будет излучать инфракрасный свет. В этом случае также будет закрыт формирователь 2 сигнала регистрации дыма, т.е. будут закрыть оба транзистора 16 и 19. Светодиодный индикатор 12 не будет светиться, поэтому извещатель будет потреблять ток от шлейфа пожарной сигнализации ограниченный величиной, которая задана ограничителем 3 тока и напряжения.

После выхода на минимальное значение рабочего напряжения микроконтроллер 1 осуществляет программную задержку начала работы при минимальном значении тока потребления. Эта задержка обеспечивает гарантированный выход напряжения на первом конденсаторе 5 на значение, которое не превосходит максимальное значение рабочего напряжения микроконтроллера 1. Накопленный на втором конденсаторе 6 заряд будет обеспечивать последующую стабильную работу излучателя 9. После этой задержки импульсы стабильной амплитуды продолжительностью несколько десятков микросекунд будут поступать на вход преобразователя 4 напряжение-ток с периодичностью около 1 с. Этот преобразователь 4 обеспечивает формирование импульсов тока стабильной амплитуды через излучатель 9. Таким образом, осуществляется разряд второго конденсатора 6 стабильной величиной тока через излучатель 9. Величина, на которую будет разряжаться второй конденсатор 6, будет зависеть от продолжительности и периода импульсов, которые появляются на втором выходе микроконтроллера 1, а также от соотношения тока заряда второго конденсатора 9 через ограничитель 3 тока и напряжения к току разряда этого конденсатора 6 через излучатель 9. Таким образом, колебание напряжения на втором конденсаторе 6, не будет мешать работе микроконтроллера 1, питания которого осуществляется от первого конденсатора 5.

Рассеянное оптической камерой 10 со светопоглощающими стенками инфракрасное излучение излучателя 9 поступает на фотоприемник 11. После усиления импульсы фото-ЭДС обрабатываются микроконтроллером 1. Сигнал, который поступает на вход микроконтроллера 1, будет

существенным образом зависеть от оптической плотности воздуха в оптической камере 10. Так при абсолютной прозрачности воздуха на выходе фотоприемника 11 будет присутствовать фоновый сигнал: импульсы малой амплитуды, так как будет иметь место некоторое отражение от стенок оптической камеры 10. По мере увеличения оптической плотности воздуха в оптической камере 10 будет увеличиваться и амплитуда импульсов на выходе фотоприемника 11. Пока амплитуда этих импульсов не достигнет установленного предельного значения, состояния на выходах микроконтроллера 1 не будут изменяться. На входе формирователя 2 сигнала регистрации дыма будет оставаться низкий потенциальный уровень, поэтому он будет закрыт. Извещатель будет оставаться в дежурном режиме работы, потребляя от шлейфа пожарной сигнализации ток, величина которого ограничена ограничителем 3 тока и напряжения.

Если амплитуда импульсов фото-ЭДС превысит предельное значение, и если такой уровень сигнала появится на входе микроконтроллера 1 подряд несколько раз, например 4, то состоится изменение состояний на его выходах. На первом выходе появится высокий потенциальный уровень, по которому откроется формирователь 2 сигнала регистрации дыма и через светодиодный индикатор 12 будет протекать ток, который обеспечит формирование в шлейфе пожарной сигнализации состояния "ПОЖАР". На втором выходе микроконтроллера 1 установится низкий потенциальный уровень. Преобразователь 4 напряжение-ток будет закрыт. Второй конденсатор 6 не будет разряжаться через излучатель 9 однако напряжение на втором конденсаторе 6 не будет расти, так как резко уменьшается разность потенциалов между клеммами 8 и 13 благодаря току, который протекает через формирователь 2. Благодаря этому току будет светиться светодиодный индикатор 12. Если падение напряжения между клеммами 8 и 13 будет превышать минимальное значение рабочего напряжения микроконтроллера 1, то извещатель будет находиться в состоянии "ПОЖАР" бесконечно долго. Через светодиодный индикатор 12 будет протекать

практически весь ток, потребляемый извещателем в режиме "ПОЖАР", так как ток в цепи ограничителя 3 тока и напряжения, а также в цепи шестого резистора 23 не превышает одного процента тока в цепи светодиодного индикатора 12. За счет падения напряжения на первом резисторе 14 и светодиодном индикаторе 12 через второй элемент 15 односторонней проводимости осуществляется быстрый заряд третьего конденсатора 20. За счет тока, который протекает через шестой резистор 23, увеличивается ток базы второго транзистора 19, надежно обеспечивая открытое состояние второго транзистора 19. В случае окончания действия управляющего сигнала, который подается на вход формирователя 2 сигнала регистрации дыма, т.е. после установления низкого потенциального уровня на первом выходе микроконтроллера 1, второй транзистор 19 будет оставаться открытым. Даже при кратковременных, на (0,1-0,2) с, прерываниях напряжения питания извещателя, как однократных, так и периодических за счет накопленного на третьем конденсаторе 20 заряда ток базы второго транзистора 19 будет достаточный для сохранения состояния "ПОЖАР" извещателем.

Вывести извещатель из этого состояния возможно только отключением напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации на время большее чем (2-3) с, которое достаточное для полного разряда третьего конденсатора 20. За это же время осуществляется и полный разряд второго конденсатора 5. Поэтому при продолжительности прерывания напряжения питания больше чем 3 с извещатель всегда будет начинать свою работу с дежурного режима.

Таким образом, за счет применения двух транзисторного формирователя 2 сигнала регистрации дыма с памятью срабатывания на третьем конденсаторе 20 и втором элементе 15 односторонней проводимости, а также их связями с другими элементами, сохраняется состояние "ПОЖАР" извещателя не только в случае питания его постоянным током, но и в случае применения знакопеременного шлейфа пожарной сигнализации, в котором с частотой около 1 Гц на время до 100 мс изменяется направление тока.

Оптический сигнал "ПОЖАР" извещателя, который будет подключен к такому знакопеременному шлейфу пожарной сигнализации, будет восстанавливаться после каждого импульса отрицательного напряжения.

В предложенной полезной модели применяются общеизвестные элементы. Кроме формирователя 2 сигнала регистрации дыма другие элементы отвечают прототипу. А сам формирователь 2 сигнала регистрации дыма выполнен обычных радиоэлементах: резисторах, транзисторах, конденсаторе, диоде (втором элементе 15 односторонней проводимости) Микроконтроллер 1 может быть такой же, как и в прототипе, МС 145 010 фирмы "Motorola", или выполненный на микросхемах фирмы MICROCHIP типа PI10F202 или аналогичных.

Claims (1)

1. Дымовой пожарный извещатель, который содержит микроконтроллер, первый выход которого соединен с входом формирователя сигнала регистрации дыма, первый вывод электропитания которого соединен с первыми выводами электропитания ограничителя тока и напряжения, микроконтроллера и преобразователя напряжение-ток, а также первыми выводами первого и второго конденсаторов, второй вывод электропитания формирователя сигнала регистрации дыма соединен со вторым выводом электропитания ограничителя тока и напряжения и выходом первого элемента односторонней проводимости, вход которого подключен к первой входной клемме, вход преобразователя напряжение-ток подключен ко второму выходу микроконтроллера, второй вывод питания которого подключен ко второму выводу первого конденсатора и к первому выходу ограничителя тока и напряжения, второй выход которого соединен со вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом электропитания преобразователя напряжение-ток, с выходами которого соединен излучатель, который оптически связан через оптическую камеру со светопоглощающими стенками с фотоприемником, выход которого подключен к входу микроконтроллера отличается тем, что светодиодный индикатор подключен к выходам формирователя сигнала регистрации дыма, который выполнен с использованием двух транзисторов, второго элемента односторонней проводимости, третьего конденсатора, и шести резисторов, причем катод светодиодного индикатора через первый выход формирователя сигнала регистрации дыма соединен с его первым выводом электропитания, который подключен к второй входной клемме, анод светодиодного индикатора через второй выход формирователя сигнала регистрации дыма и первый резистор соединен с входом второго элемента односторонней проводимости и коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к второму выводу электропитания формирователя сигнала регистрации дыма, а через второй резистор к базе первого транзистора, которая через третий резистор соединена с коллектором второго транзистора, эмиттер которого подключен к первому выводу электропитания формирователя сигнала регистрации дыма, к первым выводам третьего конденсатора и четвертого резистора, второй вывод которого соединен с базой второго транзистора и первыми выводами пятого и шестого резисторов, второй вывод пятого резистора подключен к входу формирователя сигнала регистрации дыма, а второй вывод шестого резистора соединен с выходом второго элемента односторонней проводимости и вторым выводом третьего конденсатора.