ДЫМОВОЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ
SMOKE FIRE ALARM

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеивания инфракрасного излучения согласно эффекту Тиндаля и эффекту Ми.
Известны 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 телекомуникации", 2000, 33, с.65).
Известен фотоэлектрический детектор дыма [Photoelectric smoke detector and disaster monitoring system using the photoelectric. EP 0755037 A1 G08B 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. Выход формирователя сигнала регистрации дыма через клеммы подключен 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 управляет излучателем. Кроме того, такой фотоэлектрический детектор дыма не может обеспечить высокую информативность прибора как в дежурном режиме работе, так и в состоянии "Пожар".
Наиболее близким к предложенному изобретению является избранный как прототип дымовой пожарный извещатель (Декларационный патент на полезную модель Украины №13221 U, G08B 17/103, G08B 17/12 от 15.03.2006 г.), который содержит микроконтроллер, первый выход которого соединен с входом формирователя сигнала регистрации дыма, первый вывод электропитания которого соединен с первым 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, первый вывод питания которого подключен к первому выводу первого конденсатора и к первому выходу ограничителя тока и напряжения, второй выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора и первым 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, второй вывод электропитания ограничителя тока и напряжения соединен со второй входной клеммой, а также со вторыми выводами электропитания микроконтроллера, преобразователя напряжение-ток, а также со вторыми выводами первого и второго конденсаторов. Светодиодный индикатор, который подключен к выходу формирователя сигнала регистрации дыма, обеспечивает только индикацию состояния "Пожар". Второй вывод электропитания формирователя сигнала регистрации дыма подключен ко второй входной клемме.
Недостатком прототипа является также низкая информативность - индикатор извещателя формирует только один оптический сигнал "Пожар". В то же время микроконтроллер по результатам обработки сигналов должен иметь возможность воспроизводить несколько сигналов как в дежурном режиме работы, так и в состоянии "Пожар".
В основу изобретения поставлено задание обеспечить повышение информативности дымового пожарного извещателя.
Поставленное задание решается тем, что дымовой пожарный извещатель, который содержит микроконтроллер, первый выход которого соединен со входом формирователя сигнала регистрации дыма, первый вывод электропитания которого соединен с первым 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, первый вывод питания которого подключен к первому выводу первого конденсатора и к первому выходу ограничителя тока и напряжения, второй выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора и первым 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, второй вывод электропитания ограничителя тока и напряжения соединен со второй входной клеммой, а также со вторыми выводами электропитания микроконтроллера, преобразователя напряжение-ток, а также со вторыми выводами первого и второго конденсаторов, который отличается тем, что микроконтроллер имеет дополнительные выходы, а второй вывод электропитания формирователя сигнала регистрации дыма подключен к входу второго элемента односторонней проводимости, а через параллельный стабилизатор напряжения - ко второй входной клемме, третий выход микроконтроллера соединен с входом третьего элемента односторонней проводимости, выход которого подключен к выходу второго элемента односторонней проводимости и к общей точке соединения оптических индикаторов, вторые выводы которых подключены к соответствующим выходам микроконтроллера.
В предложенном изобретении за счет применения дополнительного параллельного стабилизатора, двух элементов односторонней проводимости и оптических индикаторов с их связями с другими элементами схемы достигается возможность формирования дополнительных оптических сигналов извещателем как в дежурном режиме работы, так и в состоянии "Пожар".
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 первым выводом электропитания ограничителя 3 тока и напряжения и выходом элемента 4 односторонней проводимости, вход которого соединен с первой входной клеммой 5. Вход преобразователя 6 напряжение-ток подключен ко второму выходу микроконтроллера 1, первый вывод питания которого подключен к первому выводу первого конденсатора 7 и к первому выходу ограничителя 3 тока и напряжения, второй выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора 8 и первым выводом электропитания преобразователя 6 напряжение-ток. С выходами преобразователя 6 напряжение-ток соединен излучатель 9, который оптически связан через оптическую камеру 10 со светопоглощающими стенками с фотоприемником 11, выход которого подключен к входу микроконтроллера 1. Второй вывод электропитания ограничителя 3 тока и напряжения соединен со второй входной клеммой 12, а также со вторыми выводами электропитания микроконтроллера 1, преобразователя 6 напряжение-ток, а также со вторыми выводами первого и второго конденсаторов 7 и 8. Микроконтроллер 1 имеет дополнительные выходы, а второй вывод электропитания формирователя 2 сигнала регистрации дыма подключен к входу второго элемента 13 односторонней проводимости, а через параллельный стабилизатор 14 напряжения - ко второй входной клемме 12. Третий выход микроконтроллера 1 через третий элемент 15 односторонней проводимости подключен к выходу второго элемента 13 односторонней проводимости и к общей точке соединения оптических индикаторов 16 и 17, вторые выводы которых подключены к соответствующим выходам микроконтроллера 1.
Дымовой пожарный извещатель работает следующим образом. При подаче напряжения питания от шлейфа пожарной сигнализации на входные клеммы 5 и 12 через первый элемент 4 односторонней проводимости и ограничитель 3 тока и напряжения осуществляется заряд первого и второго конденсаторов 7 и 8. Первый элемент 4 односторонней проводимости осуществляет защиту других элементов дымового пожарного извещателя при ошибочном подключении полярности напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации. Пока напряжение на выводах электропитания недостаточно для нормальной работы микроконтроллера 1, на всех его выходах присутствуют низкие потенциальные уровни напряжения. Преобразователь 6 напряжение-ток будет закрыт, а излучатель 9 не будет излучать инфракрасный свет. В этом случае также будет закрыт формирователь 2 сигнала регистрации дыма. Индикаторы 16, 17 не будут 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 7 на значение, которое не превосходит максимальное значение рабочего напряжения микроконтроллера 1. Накопленный на втором конденсаторе 8 заряд будет обеспечивать последующую стабильную работу излучателя 9. После этой задержки импульсы стабильной амплитуды длительностью несколько десятков микросекунд будут поступать со второго выхода микроконтроллера 1 на вход преобразователя 6 напряжение-ток. Этот преобразователь 6 обеспечивает формирование импульсов тока стабильной амплитуды через излучатель 9. Таким образом, осуществляется разряд второго конденсатора 8 стабильной величиной тока через излучатель 9. Величина, на которую будет разряжаться второй конденсатор 8, будет зависеть от длительности и периода импульсов, которые появляются на втором выходе микроконтроллера 1, а также от соотношения тока заряда второго конденсатора 8 через ограничитель 3 тока и напряжения к току разряда этого конденсатора 8 через излучатель 9. Таким образом, колебание напряжения на втором конденсаторе 8 не будет мешать работе микроконтроллера 1, питание которого осуществляется от первого конденсатора 7.
Рассеянное оптической камерой 10 со светопоглощающими стенками инфракрасное излучение излучателя 9 поступает на фотоприемник 11. После усиления импульсы фотоЭДС обрабатываются микроконтроллером 1. Сигнал, который поступает на вход микроконтроллера 1, будет существенно 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, потому что 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, состояние на выходах микроконтроллера 1 не будет изменяться. На входе формирователя 2 сигнала регистрации дыма будет оставаться низкий потенциальный уровень, потому он будет закрыт. Извещатель будет оставаться в дежурном режиме работы, потребляя от шлейфа пожарной сигнализации ток, величина которого ограничена ограничителем 3 тока и напряжения. В дежурном режиме работы микроконтроллер может формировать на своих выходах O3, O4 … On кратковременные импульсы, благодаря которым индикаторы 16 и 17 будут воспроизводить состояние сигналов на входе микроконтроллера 1. Воссоздание импульсов будет происходить за счет заряда накопленного на первом конденсаторе 7. Например, короткие вспышки индикатора зеленого цвета могут свидетельствовать о нормальном состоянии входного сигнала, вспышки желтого цвета могут свидетельствовать об отсутствии фонового сигнала - то есть о неисправности оптоэлектронного узла извещателя. Короткие вспышки индикатора красного цвета могут свидетельствовать о том, что уровень импульсов фотоЭДС превысил предельное значение. Если амплитуда импульсов фотоЭДС превысит предельное значение 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 параллельный стабилизатор 14 напряжение будет протекать ток, который обеспечит формирование в шлейфе пожарной сигнализации состояние "Пожар". Значение тока ограничения может быть установлено как самим формирователем 2 сигнала регистрации дыма, так и внешним для извещателя элементом или устройством. На втором выходе микроконтроллера 1 установится низкий потенциальный уровень. Преобразователь 6 напряжение-ток будет закрыт. Второй конденсатор 8 не будет разряжаться через излучатель 9. Благодаря току, который протекает через формирователь 2 сигнала регистрации дыма и параллельный стабилизатор 14 напряжения, резко уменьшается разница потенциалов между входными клеммами 5 и 12. Так как падение напряжения на параллельном стабилизаторе 14 напряжения будет превышать минимальное значение рабочего напряжения микроконтроллера 1, то извещатель будет находиться в состоянии "Пожар" бесконечно долго.
Через индикаторы 16 и 17 может протекать практически весь ток, потребляемый извещателем в режиме "Пожар", или его часть, потому что другая часть этого тока будет проходить через параллельный стабилизатор 14. Возможна ситуация, когда индикаторы 16 и 17 будут переключаться с разным промежутками времени между вспышками индикаторов, в то же время ток, который потребляет извещатель в состоянии "Пожар", не будет изменяться, потому что параллельный стабилизатор 14 напряжения будет компенсировать этот ток в цепи потребления извещателя. Таким образом, становится возможным воспроизводить импульсный режим работы красного индикатора на извещателе в состоянии "Пожар", в то же время ток потребления извещателем в этом состоянии не будет изменяться. Кроме того, возможны ситуации, когда кроме красного индикатора, возможны вспышки, например, желтого индикатора, которые будут свидетельствовать о ложной сработке извещателя.
Вывести извещатель из этого состояния возможно только отключением напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации на время большее, чем 2-3 с, что достаточно для полного разряда первого конденсатора 7. За это же время осуществляется и полный разряд второго конденсатора 8. Потому при длительности прерывания напряжения питания больше чем 3 с извещатель всегда будет начинать свою работу с дежурного режима.
Таким образом, за счет применения дополнительного параллельного стабилизатора 14, двух элементов 13 и 15 односторонней проводимости и оптических индикаторов 16 и 17 с их связями с другими элементами схемы достигается возможность формирования дополнительных оптических сигналов извещателем как в дежурном режиме работы, так и в состоянии "Пожар".
В предложенном изобретении применяются общеизвестные элементы. Микроконтроллер 1 может быть выполнен на микросхемах фирмы MICROCHIP или аналогичных.