ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ
FIRE DETECTOR

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления пожаров, которые только начинаются.
Известны пожарные извещатели: оптические датчики дыма и тепловые, которые работают по принципу периодического контроля соответствующего сенсора и следующей обработки полученного сигнала разными способами, формируя сигнал о наличии или отсутствии факторов пожара (см. журнал ”Системы безопасности связи и телекоммуникации”, 2000, 33, с.65).
Известный пожарный извещатель [”Photoelectric smoke detector and disaster monitoring system using the photoelectric”; EP 0755037 A1; G08B 17/103; 22.01.1997], который содержит блок обработки и управления, первый выход которого подключен к входу сенсора, выход которого соединен с первым входом блока обработки и управления, второй выход которого подключен к входу формирователя выходного сигнала, а выходы формирователя выходного сигнала через клеммы подключены к шлейфу пожарной сигнализации. Электропитание блока обработки и управления и формирователя выходного сигнала выполнено отдельными цепями.
Недостатком этого детектора является значительное потребление электрического тока от шлейфа пожарной сигнализации, который должен содержать отдельную шину электропитания, от которой осуществляется питание блока обработки и управления.
Наиболее близким к предложенному изобретению есть избранный в качестве прототипа пожарный извещатель (патент России №2306613 ”Дымовой пожарный извещатель”, опубл. 20.09.2007 г. в бюл. №26), который содержит блок обработки и управления, первый выход которого подключен к входу сенсора, выход которого соединен с первым входом блока обработки и управления, второй выход которого соединен с входом формирователя выходного сигнала, к выходу которого подключен оптический индикатор, а первый вход электропитания формирователя выходного сигнала соединен с первым входом электропитания ограничителя тока и напряжения и через элемент односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой для подключения шлейфа пожарной сигнализации, выход ограничителя тока и напряжения подключен к первому входу электропитания блока обработки и управления и к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен со вторыми входами электропитания блока обработки и управления, ограничителя тока и напряжения, формирователя выходного сигнала и второй входной клеммой для подключения шлейфа пожарной сигнализации. Ко второму выходу ограничителя тока и напряжения подключен первый вход электропитания сенсора, второй вход электропитания которого соединен со второй входной клеммой для подключения шлейфа пожарной сигнализации.
Недостатком прототипа является необеспеченность дистанционного восстановления дежурного режима работы извещателя согласно требованиям нормативных документов, когда в качестве блока обработки и управления применяется микроконтроллер фирмы MICROCHIP, например PIC12F675. Согласно Data Sheet Errata DS80125G, при малых токах потребления извещателя в целом и емкости конденсатора, необходимой для дежурного режима работы, при отсутствии напряжения питания разряд этого конденсатора осуществляется медленно. Если за время, в течение которого отсутствует напряжение на шлейфе пожарной сигнализации, разряд конденсатора не завершится и остаточное напряжение будет составлять больше чем 0,5 В или 0,7 В при минус 25°С, то повторное включение напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации может не привести к восстановлению дежурного режима работы пожарного извещателя.
В основу изобретения поставлена задача обеспечить восстановление дежурного режима работы извещателя согласно требованиям ДСТУ EN54-5:2003, ДСТУ EN54-7:2004 и НПБ 65-97. Поставленная задача решается тем, что пожарный извещатель, который содержит блок обработки и управления, первый логический выход которого подключен к входу управления сенсора, чувствительного к факторам пожара, выход сенсора соединен с первым аналоговым входом блока обработки и управления, через который блок обработки и управления контролирует количественные характеристики сигнала, поступающего с выхода сенсора, второй логический выход блока обработки и управления соединен с входом формирователя выходного сигнала, к выходу которого подключен оптический индикатор, а первый вход электропитания формирователя выходного сигнала соединен с первым входом электропитания ограничителя тока и напряжения и через элемент односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой для подключения шлейфа пожарной сигнализации, выход ограничителя тока и напряжения подключен к первому входу электропитания блока обработки и управления и к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен со вторыми входами электропитания блока обработки и управления, ограничителя тока и напряжения, формирователя выходного сигнала и второй входной клеммой для подключения шлейфа пожарной сигнализации, отличается тем, что блок обработки и управления выполнен на микроконтроллере не менее чем с двумя аналоговыми входами и не менее чем с тремя логическими выходами, третий логический выход которого через второй элемент односторонней проводимости соединен с первым выводом параллельной RC-цепи и входом токового ключа с большим входным сопротивлением, первый выход которого соединен с первым выводом конденсатора для его полного разряда, второй вывод конденсатора подключен ко второму выводу параллельной RC-цепи, ко второму выходу токового ключа и к первому входу делителя напряжения, коэффициент деления которого обеспечивает согласование диапазона значений напряжения в шлейфе пожарной сигнализации с диапазоном входного аналогового сигнала микроконтроллера, выход делителя напряжения соединен со вторым аналоговым входом микроконтроллера, а второй вход делителя напряжения соединен с первым входом электропитания ограничителя тока и напряжения.
В предложенном пожарном извещателе за счет применения параллельной RC-цепи, делителя напряжения, токового ключа и второго элемента односторонней проводимости с их связями с другими элементами схемы извещателя обеспечивается возможность контроля напряжения питания пожарного извещателя и управление окончательным разрядом конденсатора, от которого осуществляется питание блока обработки и управления, который в свою очередь разрешает обеспечить восстановление дежурного режима работы пожарного извещателя согласно требованиям нормативных документов.
На чертеже представлена блок-схема пожарного извещателя.
Пожарный извещатель содержит блок 1 обработки и управления, первый выход которого соединен с входом сенсора 2, выход которого подключен к первому входу блока 1 обработки и управления. Второй выход блока 1 обработки и управления соединен с входом формирователя 3 выходного сигнала, к выходу которого подключен оптический индикатор 4. Первый вход электропитания формирователя 3 выходного сигнала через первый элемент 5 односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой 6 для подключения шлейфа пожарной сигнализации. Второй вход электропитания формирователя 3 выходного сигнала соединен со второй входной клеммой 7 для подключения шлейфа пожарной сигнализации. Первый и второй входы электропитания ограничителя 8 тока и напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами электропитания формирователя 3 выходного сигнала. Выход ограничителя 8 тока и напряжения подключен к первому входу электропитания блока 1 обработки и управления, к первому выводу конденсатора 9 и к первому выходу токового ключа 10, второй выход которого соединен со вторым выводом конденсатора 9, вторым входом электропитания формирователя 3 выходного сигнала. Вход токового ключа 10 через второй элемент 11 односторонней проводимости соединен с третьим выходом блока 1 обработки и управления. Параллельная RC-цепь 12 содержит параллельно соединенные второй конденсатор 13 и резистор 14, подключенный соответственно между входом токового ключа 10 и его вторым выходом. Делитель напряжения 15 своими входами подключен соответственно к входам электропитания формирователя 3 выходного сигнала, а выход делителя напряжения 15 соединен со вторым входом блока 1 обработки и управления.
Пожарный извещатель работает следующим образом. При подаче напряжения питания на входные клеммы 6 и 7 через первый элемент 5 односторонней проводимости и ограничитель 8 тока и напряжения осуществляется заряд конденсатора 9. Элемент 5 односторонней проводимости осуществляет защиту других элементов пожарного извещателя при ошибочном подключении полярности напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации. Пока напряжение на выводах электропитания недостаточное для нормальной работы блока 1 обработки и управления, на его всех выходах содержатся низкие потенциальные уровни напряжения, поэтому будет выключен формирователь 3 выходного сигнала и токовый ключ 10. Индикатор 4 не будет светиться. После выхода на минимальное значение рабочего напряжения блок 1 обработки и управления осуществляет задержку начала работы при минимальном значении тока потребления. Эта задержка обеспечивает гарантированный выход напряжения на конденсаторе 9 на значение, которое не превосходит максимальное значение рабочего напряжения блока 1 обработки и управления. Накопленный на конденсаторе 9 заряд будет обеспечивать следующую стабильную работу пожарного извещателя. После этой задержки импульсы с первого выхода блока 1 обработки и управления начнут поступать на сенсор 2, а результаты изменения состояния сенсора 2 будут поступать на первый вход блока 1 обработки и управления. На второй вход блока 1 обработки и управления с делителя 15 напряжения будет поступать информация о состоянии напряжения питания пожарного извещателя. Если на входах блока 1 обработки и управления состояние входных сигналов не будет изменяться, то на втором и третьем выходах блока 1 обработки и управления будут удерживаться низкие потенциальные уровни напряжения. Пожарный извещатель будет находиться в дежурном режиме работы. Пожарный извещатель будет оставаться в дежурном режиме работы также в случае, когда на второй вход блока 1 обработки и управления будут поступать импульсы, продолжительность низкого уровня которых будет меньше 0,2 с и не чаще чем 1,5 Гц, т.е. в том случае, когда питание пожарного извещателя будет осуществляться от пожарного шлейфа со знакопеременным напряжением.
Если факторы пожара, которые контролируются сенсором 2, превысят свое предельное значение, то состоится изменение состояния на первом входе и вследствие этого события состоится изменение состояния на втором выходе блока 1 обработки и управления. На втором его выходе появится высокий потенциальный уровень, по которому откроется формирователь 3 сигнала регистрации дыма, через формирователь 3 и индикатор 4 будет протекать ток, который обеспечит формирование в шлейфе пожарной сигнализации состояния "ПОЖАР". Благодаря току, который протекает через формирователь 3, резко уменьшается разность потенциалов между клеммами 6 и 7. Если это падение напряжения будет превышать минимальное значение рабочего напряжения блока 1 обработки и управления, то извещатель будет находиться в состоянии "ПОЖАР" бесконечно долго. Вывести извещатель из этого состояния возможно только отключением напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации на время большее, чем 3 с (согласно НПБ 65-97). Если на втором входе блока 1 обработки и управления низкий потенциальный уровень будет находиться больше чем 1 с, то на третьем выходе блока 1 обработки и управления появится импульс высокого потенциального уровня, который обеспечит полный заряд второго конденсатора 13 параллельной RC-цепи 12. Высокий потенциальный уровень на входе токового ключа 10 откроет этот ключ 10 и начнется быстрый разряд конденсатора 9. А на втором выходе блока 1 обработки и управления появится низкий потенциальный уровень. Извещатель выйдет из состояния ”ПОЖАР”. За счет высокого входного сопротивления токового ключа 10 создается возможность установить постоянную времени параллельной RC-цепи 13 до 1 с, поэтому токовый ключ 10 имеет возможность полностью разрядить конденсатор 9. Таким образом, при отсутствии напряжения питания пожарного извещателя больше чем 3 с, конденсатор 9 будет полностью разряженным, поэтому при восстановлении напряжения питания процесс восстановления начнется с самого начала, то есть с дежурного режима работы.
В предложенном пожарном извещателе за счет применения делителя напряжения 15, токового ключа 10 с большим входным сопротивлением, параллельной RC-цепи 12 и второго элемента 11 односторонней проводимости с их связями с другими элементами схемы извещателя обеспечивается возможность контроля напряжения питания пожарного извещателя и управление окончательным разрядом конденсатора 9, от которого осуществляется питание блока 1 обработки и управления, что в свою очередь разрешает обеспечить восстановление дежурного режима работы пожарного извещателя согласно требованиям ДСТУ EN54-5:2003, ДСТУ EN54-7:2004 и НПБ 65-97.
Новые элементы - делитель напряжения 15, токовый ключ 10 с большим входным сопротивлением, параллельная RC-цепь 13 - широко известны. Другие элементы отвечают прототипу. Блок 1 обработки и управления с малым потреблением тока может быть выполнен на микроконтроллере фирмы MICROCHIP - PIC12F675, или на аналогичном другом.