АВТОНОМНЫЙ ДЫМОВОЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ
SELF-CONTAINED SMOKE DETECTOR

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в качестве автономного дымового пожарного извещателя для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.
Известный автономный дымовой пожарный извещатель (Извещатель пожарный дымовой автономный оптико-электронный ИП 212-47 "АГАТ" 01 ТУ 4371-002-10848582-00), выполненный на основе типовой схемы применения контроллера МС 145010 (Photoelectric Smoke Detector with I/O. For Battery - Powered Applications. МС 145010. Motorola. Semiconductor technical data). Такой автономный дымовой пожарный извещатель имеет батарею питания, контроллер, оптический индикатор, преобразователь напряжение - ток, излучающий инфракрасный диод, фотодиод, две клеммы для объединения извещателей, пьезоэлектрический излучатель, два резистора и конденсатор. Плюсовой и минусовой выводы батареи питания соединены с первым и вторым выводами питания контроллера, оптический индикатор подключен между третьим выводом контроллера и плюсовым выводом батареи питания, излучающий инфракрасный диод оптически связан через камеру дымового сенсора с фотодиодом, анод и катод которого подключены соответственно к четвертому и пятому выводам контроллера, первые выводы двух резисторов и конденсатора соединены между собой, второй вывод конденсатора соединен с шестым выводом контроллера, а второй вывод первого резистора соединен с седьмым выводом контроллера. К восьмому выводу контроллера подключен вход преобразователя напряжение - ток, первый и второй выводы питания которого подключены соответственно к плюсовому и минусовому выводам батареи питания, к выходам преобразователя напряжение - ток подключен излучающий инфракрасный диод. Второй вывод второго резистора подключен к первому выводу пьезоэлектрического излучателя, второй вывод которого подключен ко второму выводу конденсатора, а третий вывод - ко второму выводу первого резистора. Девятый вывод контроллера связан с первым выводом конденсатора.
Недостатками известного извещателя являются значительная зависимость уровня звукового давления, создаваемого пьезоэлектрическим излучателем, от напряжения батареи питания и значительное потребление тока в дежурном режиме работы, который не позволяет создать автономный извещатель со встроенной батареей со сроком эксплуатации 10 лет и более.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению, патентуемой, является выбранный в качестве прототипа фотоэлектрический дымовой извещатель (CMOS Low Voltage Photoelectric Smoke Detector ASIC RE46C190 DS22271A page 3), имеющий батарею питания, контроллер, оптический индикатор, камеру дымового сенсора с излучающим инфракрасным диодом и фотодиодом, пьезоэлектрический излучатель, два резистора и четыре конденсатора, плюсовой и минусовой выводы батареи питания соединены соответственно с первым и вторым выводами питания контроллера и первого конденсатора, фотодиод камеры дымового сенсора подключен к первому и второму входам контроллера, первый и второй выходы контроллера соединены соответственно с анодом и катодом излучающего инфракрасного диода камеры дымового сенсора, анод которого соединен через второй конденсатор с минусовым выводом батареи и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого подключен к первому выводу оптического индикатора и катоду первого диода, анод которого соединен с третьим выходом контроллера и через дроссель с плюсовым выводом батареи, второй вывод оптического индикатора подключен к четвертому выходу контроллера, пятый выход которого через четвертый конденсатор подключен к первым выводам первого и второго резисторов. Второй вывод первого резистора соединен с первым выводом пьезоэлектрического излучателя и шестым выходом контроллера, пятый выход которого подключен ко второму выводу пьезоэлектрического излучателя, третий вывод которого соединен со вторым выводом второго резистора.
Прототип выполнен с применением контроллера RE46C190 фирмы Microchip. Недостатком прототипа также является значительное потребление тока в дежурном режиме работы, при котором невозможно создать автономный извещатель со встроенной батареей со сроком эксплуатации 10 лет и более.
В основу изобретения поставлена задача обеспечения необходимого потребления тока в дежурном режиме работы, при котором возможно создать автономный извещатель со встроенной батареей со сроком эксплуатации 10 лет и более.
Указанная цель достигается тем, что автономный дымовой пожарный извещатель, содержащий батарею питания, контроллер, оптический индикатор, камеру дымового сенсора с излучающим инфракрасным диодом и фотодиодом, пьезоэлектрический излучатель, два резистора и четыре конденсатора, плюсовой и минусовой выводы батареи питания соединены соответственно с первым и вторым выводами питания контроллера и первого конденсатора, фотодиод камеры дымового сенсора подключен к первому и второму входам контроллера, первый и второй выходы контроллера соединены соответственно с анодом и катодом излучающего инфракрасного диода камеры дымового сенсора, анод которого через второй конденсатор соединен с минусовым выводом батареи и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого подключен к первому выводу оптического индикатора и катоду первого диода, анод которого соединен с третьим выходом контроллера и через дроссель с плюсовым выводом батареи, второй вывод оптического индикатора подключен к четвертому выходу контроллера, пятый выход которого через четвертый конденсатор подключен к первым выводам первого и второго резисторов, дополнительно содержит усилитель, второй диод и третий резистор, первый вывод которого подключен к шестому выходу контроллера и входу усилителя, к выходу которого подключен пьезоэлектрический излучатель, выводы питания усилителя подключены к выводам второго конденсатора, второй вывод первого резистора соединен с третьим входом контроллера, а второй вывод третьего резистора соединен со вторым выводом второго резистора и через второй диод - с первым выводом второго резистора.
На фигуре представлена блок-схема автономного дымового пожарного извещателя.
Автономный дымовой пожарный извещатель содержит батарею 1 питания, контроллер 2, первый конденсатор 3, камеру 4 дымового сенсора, фотодиод 5, 6, излучающий инфракрасный диод, второй конденсатор 7 и дроссель 8, первый диод 9, третий конденсатор 10, оптический индикатор 11, четвертый конденсатор 12, три резистора 13, 14 и 15, второй диод 16, усилитель 17 низкой частоты и пьезоэлектрический излучатель 18.
Контроллер 2 содержит в себе генератор 2/1 импульсов, блок 2/2 логики, фотоэлектрический усилитель 2/3, преобразователь 2/4 напряжение-ток, два транзисторных ключа 2/5 и 2/6, а также два логических элемента 2И-НЕ 2/7 и 2/8.
Плюсовой и минусовой выводы батареи 1 питания соединены соответственно с первым и вторым выводами питания контроллера 2 и первого конденсатора 3. Фотодиод 5 камеры 4 дымового сенсора подключен к первому и второму входам контроллера 2, первый и второй выходы контроллера 2, соединены соответственно с анодом и катодом излучающего инфракрасного диода 6 камеры 4 дымового сенсора. Анод излучающего инфракрасного диода 6 через второй конденсатор 7 соединен с минусовым выводом батареи 1 питания и первым выводом третьего конденсатора 10, второй вывод которого подключен к первому выводу оптического индикатора 11 и катоду первого диода 9, анод которого соединен с третьим выходом контроллера 2 и через дроссель 8 с плюсовым выводом батареи 1. Второй вывод оптического индикатора 11 подключен к четвертому выходу контроллера 2, пятый выход которого через четвертый конденсатор 12 - к первым выводам первого и второго резисторов 13 и 14. Кроме того, извещатель содержит усилитель 17 низкой частоты, второй диод 16 и третий резистор 15, первый вывод которого подключен к шестому выходу контроллера 2 и входу усилителя 17 низкой частоты, к выходу которого подключен пьезоэлектрический излучатель 18, выводы питания усилителя 17 низкой частоты подключены к выводам второго конденсатора 10, второй вывод первого резистора 13 соединен с третьим входом контроллера 2, а второй вывод третьего резистора 15 соединен со вторым выводом второго резистора 14 и через второй диод 16 - с первым выводом второго резистора 14.
Выход генератора 2/1 импульсов соединен с первым входом блока 2/2 логики контроллера 2. Ко второму входу блока 2/2 логики подключен выход фотоэлектрического усилителя 2/3, входы которого являются первым и вторым входами контроллера 2. Первый выход блока 2/2 логики соединен с входом преобразователя 2/4 напряжение-ток, выходы которого являются первым и вторым выходами контроллера 2. Второй выход блока 2/2 логики подключен через первый транзисторный ключ 2/5 к третьему выходу контроллера 2. Третий выход блока 2/2 логики подключен через второй транзисторный ключ 2/6 к четвертому выходу контроллера 2. Четвертый выход блока 2/2 логики подключен к первым входам логических элементов 2И-НЕ 2/7 и 2/8, выходы которых являются соответственно пятым и шестым выходами контроллера 2. Второй вход второго логического элемента 2И-НЕ 2/8 соединен с выходом первого логического элемента 2И-НЕ 2/7, второй вход которого подключен к третьему входу контроллера 2.
Автономный дымовой пожарный извещатель работает следующим образом. Располагают извещатели в помещениях в местах наиболее вероятного возникновения пожара и скопления дыма. При подключении батареи 1 питания на контроллер 2 через его выводи Vdd и Vss подается напряжение питания. Начинает работать генератор 2/1 импульсов, из которого импульсы поступают на первый вход блока 2/2 логики. На втором выходе блока 2/2 логики начинают появляться импульсы, через первый транзисторный ключ 2/5 поступают на дроссель 8. ЭДС самоиндукции, создаваемая на этом дросселе 8, через первый диод 9 заряжает третий конденсатор 10. Таким образом на вывод питания усилителя 17 низкой частоты, на оптический индикатор 11 и вывод контроллера 2 подается напряжение Vbst, которое в 2,5-3 раза превышает напряжение Vdd батареи 1 питания. На первом выходе блока 2/2 логики один раз в несколько секунд появляются импульсы длительностью несколько сотен микросекунд, которые поступают через преобразователь 2/4 напряжение - ток на входы излучающего инфракрасного диода 6. На протяжении этого импульса через излучающий инфракрасный диод 6 проходит ток, амплитудное значение которого значительно превышает среднее значение тока, который потребляет преобразователь 2/4 напряжение-ток от батареи 1 питания. Рассеянный в камере 4 дымового сенсора инфракрасный свет излучающего диода 6 поступает на фотодиод 5, и фото-ЭДС через первый и второй входы контроллера 2 поступает на входы фотоэлектрического усилителя 2/3. После усиления сигнал поступает на второй вход блока 2/2 логики. Если этот сигнал достигнет установленного значения, то на втором входе блока 2/2 логики будут появляться импульсы, синхронные с импульсами, которые появляются на первом выходе этого блока 2/2 логики. Если значение оптической плотности воздуха находится в нормальном состоянии, то на выходе фотоэлектрического усилителя 2/3 будет малый сигнал, и поэтому один раз за несколько минут на третьем выходе блока 2/2 логики будет формироваться кратковременный сигнал, через второй транзисторный ключ 2/6 и четвертый выход контроллера 2 активирует оптический индикатор 11. При достижении задымленности установленного уровня, т.е. при повышении оптической плотности воздуха в месте расположения извещателя, увеличивается интенсивность рассеянного излучения, периодически будут поступать импульсы на второй вход блока 2/2 логики. В этом случае сначала на третьем выходе блока 2/2 логики начинают формироваться импульсы с частотой около 1 Гц, поступающие на оптический индикатор 11, а после нескольких подтверждений того, что импульсы с выхода фотоэлектрического усилителя 2/3 поступают синхронно с импульсами на первом выходе контроллера 2, блок логики 2/2 начинает формировать на своем четвертом выходе импульсы, которые поступают на первые входы логических элементов 2/7 и 2/8. С помощью соединения четвертого конденсатора 12 и трех резисторов 13, 14 и 15 и второго диода с выходами двух логических элементов 2И-НЕ 2/7 и 2/8, а также вторым входом первого элемента 2И-НЕ 2/7 обеспечивается формирование сигнала звуковой частоты, который подается на вход усилителя 17 низкой частоты и дальше на пьезоэлектрический излучатель 18, который будет преобразовывать электрические колебания в акустические. Таким образом при обнаружении пожара самим извещателем будет воспроизводиться прерывистый сигнал звуковой частоты пьезоэлектрическим излучателем 18, а от выбора скважности электрических импульсов будет зависеть как ток усилителя 17 низкой частоты, так и мощность звукового сигнала. От выбора соотношения сопротивлений второго и третьего резисторов зависит оптимальное соотношение мощности звукового сигнала к току потребления усилителя 17 низкой частоты и всего извещателя в режиме пожарной тревоги.