УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОЙ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
FIRE ALARM SIGNALLING DEVICE

Изобретение относится к устройствам аварийной пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и может быть использовано в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов, например топливных магистралей, кабелей электроснабжения, газопроводов, резервуаров с горючими веществами, а также различных агрегатов.
Известен сигнализатор возгорания (Ильин О. Сигнализатор возгорания. - Радио, 2009, №4, с.36, 37), содержащий генератор импульсов ультразвуковой частоты, передающий и приемный пьезоакустические преобразователи, термочувствительный элемент, представляющий собой гибкий провод из термостойкого металла, служащий ультразвуковым волноводом между пьезоакустическими преобразователями, расположенными с его противоположных концов, а также усилитель, детектор, интегратор, узел сравнения и узел индикации возгорания. В этом устройстве при возникновении возгорания и воздействии пламени на чувствительный элемент в зоне воздействия образуется участок с повышенной температурой. Следствие этого - изменение скорости распространения ультразвуковых волн в чувствительном элементе и рассеивание их энергии на образовавшейся акустической неоднородности, в результате чего изменяется волновая картина на входе приемного устройства. Амплитудные изменения этой картины анализируются в приемном устройстве. При достижении ими порогового значения вырабатывается сигнал оповещения о наличии возгорания, воспроизводимый узлом индикации.
Недостатком этого аналога является отсутствие технических средств, контролирующих исправность акустического канала связи и оповещающих о возникновении аварийной ситуации при выходе из строя его элементов, например генератора импульсов ультразвуковой частоты, передающего и приемного пьезоакустических преобразователей, ультразвукового волновода или усилителя, поэтому в случае возникновения неисправности какого-либо из этих элементов уровень сигнала в приемном устройстве падает ниже порогового значения и формируется ложный сигнал оповещения о наличии возгорания.
Также известен сигнализатор возгорания (Ильин О. Сигнализатор возгорания. - Радиомир, 2009, №3, с.14-16), содержащий усилитель мощности, подключенный к входу излучающего пьезоакустического преобразователя, чувствительный элемент, выполненный в виде протяженной термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), приемный пьезоакустический преобразователь, подключенный к входу предварительного усилителя, выход которого соединен через цепь обратной связи с входом усилителя мощности, а также последовательно включенные детектор, интегратор, узел сравнения и узел индикации возгорания. Усилитель мощности, чувствительный элемент, пьезоакустические преобразователи, предварительный усилитель и цепь обратной связи образуют ультразвуковой генератор с самовозбуждением. При нагревании пламенем легкоплавкий материал (сплав) чувствительного элемента на участке, подвергнутом воздействию высокой температуры, плавится, в результате чего акустическая связь между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями существенно ослабляется, при этом генерируемые колебания срываются, что является основанием для формирования сигнала оповещения о наличии возгорания.
Недостатком второго аналога является отсутствие технических средств, контролирующих исправность ультразвукового генератора и оповещающих о возникновении аварийной ситуации при выходе из строя его элементов, например, усилителя мощности, передающего и приемного пьезоакустических преобразователей, чувствительного элемента, предварительного усилителя или цепи обратной связи, поэтому в случае возникновения неисправности какого-либо из этих элементов происходит срыв генерируемых колебаний, в результате чего уровень сигнала на выходе предварительного усилителя падает ниже порогового значения и формируется ложный сигнал оповещения о наличии возгорания.
Кроме того, известно устройство аварийной пожарной сигнализации (патент РФ №2315362 от 22.05.2006, опубл. в Бюл. №2, 2008, МПК G08B 17/06), содержащее источник электропитания, термочувствительный элемент, сигнальное средство, формирователь ультразвуковых импульсов, излучающий и приемный пьезоакустические преобразователи, усилитель, блок обработки и управления, один выход которого подключен к входу формирователя ультразвуковых импульсов, а другой - ко входу сигнального средства, при этом один вход блока обработки и управления соединен с выходом источника питания, а другой - с выходом усилителя, выход формирователя ультразвуковых колебаний подключен ко входу излучающего пьезоакустического преобразователя, выход которого соединен с одним концом термочувствительного элемента, выполняющего роль акустической линии связи, параметры которой зависят от температуры, а другой конец его - со входом приемного пьезоакустического преобразователя, выход которого соединен со входом усилителя, при этом термочувствительный элемент представляет собой шнуроподобную конструкцию и выполнен в виде термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), температура плавления которого задается рецептурой состава материала (сплава).
В этом аналоге в случае возникновения возгорания легкоплавкий материал (сплав) внутри термочувствительного элемента на участке, подвергнутом воздействию высокой температуры, плавится и переходит в жидкое состояние, вследствие чего уровень акустической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями через термочувствительный элемент резко падает, при этом блок обработки и управления формирует сигнал включения средства сигнализации о наличии возгорания.
Недостатком третьего аналога является отсутствие технических средств, контролирующих исправность акустического канала связи и оповещающих о возникновении аварийной ситуации при выходе из строя его элементов, например, формирователя ультразвуковых колебаний, передающего и приемного пьезоакустических преобразователей, термочувствительного элемента или усилителя, поэтому в случае возникновения неисправности какого-либо из этих элементов уровень сигнала на входе блока обработки и управления падает, при этом формируется ложный сигнал включения средства сигнализации о наличии возгорания.
В качестве прототипа выбрано устройство аварийной пожарной сигнализации (заявка на изобретение №2010136254/08 (051519) от 27.08.2010, решение о выдаче патента на изобретение от 29.07.2011, МПК G08B 17/00, G08B 17/06, H01H 85/00), содержащее термочувствительный элемент, состоящий из термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), образующим линию акустической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями, подключенными к противоположным концам термочувствительного элемента, формирователь ультразвуковых колебаний, выход которого соединен с входом передающего пьезоакустического преобразователя, усилитель, вход которого подключен к выходу приемного пьезоакустического преобразователя, а выход соединен с входом блока обработки и управления, выход которого подключен к входу сигнального средства, вторую линию акустической связи между пьезоакустическими преобразователями и блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, при этом вторая линия акустической связи образована второй термостойкой трубкой, внутри которой расположен продольно термочувствительный элемент, вход блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента соединен с выходом усилителя, а выход этого блока посредством тепловой связи сопряжен с термочувствительным элементом на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем и рабочей зоной термочувствительного элемента.
В прототипе блок модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента представляет собой соединенные последовательно детектор огибающей, фильтр верхних частот и первый пороговый элемент, а также соединенные последовательно детектор нуля, интегратор и второй пороговый элемент, при этом вход детектора огибающей подключен к его входу, выход фильтра верхних частот соединен с входом детектора нуля и первым входом первого порогового элемента, выход которого подключен к первому входу ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом второго порогового элемента и входом узла предварительной установки, выход которого подключен ко второму входу первого порогового элемента, третий вход ключевого элемента подключен к источнику напряжения, а выход - к нагревательному элементу.
В прототипе блок обработки и управления включает в себя измеритель коэффициента амплитудной модуляции и решающий блок, при этом вход измерителя коэффициента амплитудной модуляции соединен с входом блока обработки и управления, первый вход решающего блока соединен с выходом измерителя коэффициента амплитудной модуляции, второй вход решающего блока подключен к выходу второго порогового элемента блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, третий вход решающего блока соединен с выходом усилителя, а выход - с выходом блока обработки и управления.
Прототип содержит технические средства, которые не только сигнализируют о наличии возгорания, но и контролируют исправность акустического канала связи и в случае выхода из строя его элементов оповещают о возникновении аварийной ситуации, поэтому устройство, выбранное в качестве прототипа, обладает высокой надежностью сигнализации.
В прототипе определение факта наличия возгорания, а также контроль исправности акустического канала связи осуществляются путем анализа сигналов, поступающих в блок обработки и управления в процессе амплитудной модуляции акустического сопротивления легкоплавкого материала (сплава) термочувствительного элемента, которая производится блоком модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента путем периодического плавления и отвердевания легкоплавкого материала (сплава) на участке, расположенном между передающим пьезоакустическим преобразователем и рабочей зоной термочувствительного элемента.
Нагревательный элемент, входящий в состав блока модуляции акустического сопротивления термочувствительного элемента, потребляет от источника питания значительную мощность, идущую на нагревание термочувствительного элемента до температуры, обеспечивающей плавление легкоплавкого материала (сплава), заполняющего первую термостойкую трубку, поэтому экономичность прототипа низкая, что является его недостатком.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение экономичности устройства аварийной пожарной сигнализации.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве аварийной пожарной сигнализации, содержащем термочувствительный элемент, состоящий из первой термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), образующим первую линию акустической связи между передающим и приемным пьезоакустическими преобразователями, подключенными к противоположным концам термочувствительного элемента, вторую линию акустической связи между этими пьезоакустическими преобразователями, образованную второй термостойкой трубкой, внутри которой расположен продольно термочувствительный элемент, формирователь электрических импульсов, выход которого соединен с входом передающего пьезоакустического преобразователя, усилитель, вход которого подключен к выходу приемного пьезоакустического преобразователя, а выход соединен с первым входом блока обработки и управления, включающего в себя решающий блок, выход которого подключен к выходу блока обработки и управления, соединенного с входом сигнального средства, предусмотрены следующие отличия: в блок обработки и управления введены первый и второй формирователи электрических импульсов, первое и второе логические устройства, первый и второй триггеры, первый и второй интеграторы, первое и второе пороговые устройства, вход первого формирователя электрических импульсов соединен с первым входом блока обработки и управления, выход первого формирователя электрических импульсов соединен с первым входом первого и с первым входом второго логических устройств, вход второго формирователя электрических импульсов подключен ко второму входу блока обработки и управления и к первому входу первого триггера, первый выход второго формирователя электрических импульсов соединен со вторым входом первого логического устройства и с первым входом решающего блока, второй выход второго формирователя электрических импульсов подключен ко второму входу второго логического устройства и к первому входу второго триггера, выход первого логического устройства соединен со вторым входом первого триггера, выход второго логического устройства подключен ко второму входу второго триггера, выход первого триггера через соединенные последовательно первый интегратор и первое пороговое устройство подключен ко второму входу решающего блока, выход второго триггера через соединенные последовательно второй интегратор и второе пороговое устройство подключен к третьему входу решающего блока, при этом выход формирователя электрических импульсов соединен со вторым входом блока обработки и управления.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно: по сравнению с прототипом повышается экономичность устройства аварийной пожарной сигнализации.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства аварийной пожарной сигнализации; на фиг.2 изображены временные диаграммы в характерных точках структурной схемы (для лучшей наглядности представления процессов, происходящих в устройстве, масштабы по осям абсцисс и ординат не соблюдены).
Устройство аварийной пожарной сигнализации содержит (см. фиг.1): термочувствительный элемент 1, состоящий из первой термостойкой трубки 2, заполненной легкоплавким материалом (сплавом) 3; вторую термостойкую трубку 4, внутри которой расположен продольно термочувствительный элемент 1; передающий пьезоакустический преобразователь 5; приемный пьезоакустический преобразователь 6; формирователь электрических импульсов 7; усилитель 8; блок обработки и управления 9; сигнальное средство 10.
Легкоплавкий материал (сплав) 3 термочувствительного элемента 1 и вторая термостойкая трубка 4 образуют соответственно первую и вторую линии акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями.
Блок обработки и управления 9 включает в себя: первый формирователь электрических импульсов 11; второй формирователь электрических импульсов 12; первое логическое устройство 13; второе логическое устройство 14; первый триггер 15; второй триггер 16; первый интегратор 17; второй интегратор 18; первое пороговое устройство 19; второе пороговое устройство 20; решающий блок 21.
Выход формирователя электрических импульсов 7 соединен с входом передающего пьезоакустического преобразователя 5 и со вторым входом 23 блока обработки и управления 9. Выход приемного пьезоакустического преобразователя 6 подключен к входу усилителя 8. Выход усилителя 8 соединен с первым входом 22 блока обработки и управления 9. Выход 24 блока обработки и управления 9 подключен к входу сигнального средства 10.
Вход первого формирователя электрических импульсов 11 соединен с первым входом 22 блока обработки и управления 9. Выход первого формирователя электрических импульсов 11 соединен с первым входом первого 13 и первым входом второго 14 логических устройств. Вход второго формирователя электрических импульсов 12 подключен ко второму входу 23 блока обработки и управления 9 и к первому входу первого триггера 15. Первый выход второго формирователя электрических импульсов 12 соединен со вторым входом первого логического устройства 13 и с первым входом решающего блока 21. Второй выход второго формирователя электрических импульсов 12 подключен ко второму входу второго логического устройства 14 и к первому входу второго триггера 16. Выход первого логического устройства 13 соединен со вторым входом первого триггера 15. Выход второго логического устройства 14 подключен ко второму входу второго триггера 16. Выход первого триггера 15 через соединенные последовательно первый интегратор 17 и первое пороговое устройство 19 подключен ко второму входу решающего блока 21. Выход второго триггера 16 через соединенные последовательно второй интегратор 18 и второе пороговое устройство 20 подключен к третьему входу решающего блока 21. Выход решающего блока 21 соединен с выходом 24 блока обработки и управления 9.
Первое 13 и второе 14 логические устройства выполняют операцию логического умножения (операцию «И»). Первый 15 и второй 16 триггеры представляют собой SR-триггеры, у которых первый вход предназначен для установки триггера в единичное состояние (вход S), а второй вход - для установки триггера в нулевое состояние (вход R).
Первая термостойкая трубка 2 выполнена из материала, поглощающего ультразвуковые колебания, и служит акустическим изолятором между первой и второй линиями акустической связи. Вторая термостойкая трубка 4 выполнена из материала, скорость распространения продольных акустических волн в котором больше, чем в легкоплавком материале (сплаве) 3. Термочувствительный элемент 1 и вторая термостойкая трубка 4 образуют протяженную шнуроподобную конструкцию. Температура плавления легкоплавкого материала (сплава) 3 задается рецептурой его состава.
Устройство аварийной пожарной сигнализации работает следующим образом.
0
вых. ФИ
вых. ФИ
В момент времени t после включения устройства формирователь электрических импульсов 7 формирует на своем выходе короткий импульс напряжения U (см. фиг.2) высокого логического уровня, который поступает на вход передающего пьезоакустического преобразователя 5. Передающий пьезоакустический преобразователь 5 преобразует импульс напряжения U в затухающие по амплитуде А механические колебания ультразвуковой частоты, которые в виде продольных акустических волн распространяются от передающего пьезоакустического преобразователя 5 к приемному пьезоакустическому преобразователю 6.
1
2
Распространение продольных акустических волн в указанном направлении происходит двумя путями, а именно: по первой линии акустической связи, образованной легкоплавким материалом (сплавом) 3; по второй линии акустической связи, образованной материалом второй термостойкой трубки 4. Продольные акустические волны, распространяющиеся по второй термостойкой трубке 4, достигают приемного пьезоакустического преобразователя 6 в момент времени t, а в момент времени t приемного пьезоакустического преобразователя 6 достигают продольные акустические волны, распространяющиеся по легкоплавкому материалу (сплаву) 3.
1
2
вых. У
вых. У
вых. У
1
вых. У
2
Приемный пьезоакустический преобразователь 6 преобразует механические колебания ультразвуковой частоты, поступающие на его вход, в электрический сигнал, который усиливается усилителем 8. На выходе усилителя 8 в моменты времени t и t появляются соответственно первый и второй импульсы напряжения U в виде затухающих по амплитуде колебаний ультразвуковой частоты (на временной диаграмме U=f(t), изображенной на фиг.2, эти импульсы условно обозначены как «1» и «2» соответственно, при этом амплитуда импульса напряжения U, появляющегося на выходе усилителя 8 в момент времени t, больше, чем амплитуда импульса напряжения U, появляющегося на его выходе в момент времени t, поскольку распространение продольных акустических волн по материалу второй термостойкой трубки 4 происходит с меньшим затуханием, чем по легкоплавкому материалу (сплаву) 3).
вых. У
вых. ФИ1
1
вых. ФИ1
Первый и второй импульсы напряжения U с выхода усилителя 8 поступают на первый вход 22 блока обработки и управления 9, а затем - на вход первого формирователя электрических импульсов 11, который преобразует их соответственно в первый и второй прямоугольные импульсы напряжения U высокого логического уровня, длительность каждого из которых равна τ (на временной диаграмме U=f(t), изображенной на фиг.2, эти импульсы условно обозначены как «1» и «2» соответственно).
0
вых. ФИ
0
вых. 1 ФИ2
2
вых. ФИ1
вых. 2 ФИ2
вых. 1 ФИ2
В момент времени t с выхода формирователя импульсов 7 на второй вход 23 блока обработки и управления 9, а также на вход второго формирователя электрических импульсов 12 и на первый вход первого триггера 15 поступает импульс напряжения Uвысокого логического уровня. В момент времени t второй формирователь электрических импульсов 12 формирует на своем первом выходе передний фронт прямоугольного импульса напряжения Uвысокого логического уровня длительностью τ, задний фронт которого расположен по оси времени t на интервале, находящемся между задним фронтом первого и передним фронтом второго импульсов напряжения U. На втором выходе второго формирователя электрических импульсов 12 формируется импульсное напряжение U, которое противофазно напряжению на его первом выходе U.
0
вых. ФИ1
вых. ЛУ1
вых. ЛУ2
0
вых. ФИ
вых. Т1
В момент времени t на первый вход первого 13 и на первый вход второго 14 логических устройств поступает напряжение низкого логического уровня U, поэтому на выходе первого 13 и на выходе второго 14 логических устройств также формируются напряжения низкого логического уровня Uи U, которые подаются на второй вход первого 15 и на второй вход второго 16 триггеров соответственно. В момент времени t импульс напряжения Uвысокого логического уровня, поступающий на первый вход первого триггера 15 с выхода формирователя электрических импульсов 7, устанавливает первый триггер 15 в единичное состояние, в результате чего на его выходе появляется напряжение U высокого логического уровня.
1
вых. ФИ1
1
В момент времени t на первый вход первого логического устройства 13 поступает первый импульс напряжения Uвысокого логического уровня длительностью τ, вследствие чего выходное напряжение первого логического устройства
вых. ЛУ1
вых. ЛУ1
вых. Т1
1
0
1
вых. Т1
3
13 Uво время действия этого импульса принимает высокий логический уровень. Импульс напряжения U высокого логического уровня с выхода первого логического устройства 13 подается на второй вход первого триггера 15, вследствие чего выходное напряжение первого триггера 15 Uв момент времени t переходит с высокого на низкий логический уровень. В результате этого на интервале времени от t и до t на выходе первого триггера 15 формируется прямоугольный импульс напряжения U высокого логического уровня длительностью τ.
1
2
вых. 2 ФИ2
вых. 2 ФИ2
вых. Т2
На интервале времени от t и до t на втором выходе второго формирователя электрических импульсов 12 появляется напряжение U высокого логического уровня, которое поступает на второй вход второго логического устройства 14 и на первый вход второго триггера 16. В результате воздействия на первый вход второго триггера 16 напряжения U высокого логического уровня выходное напряжение второго триггера 16 U переходит с низкого на высокий логический уровень.
2
вых. ФИ1
1
В момент времени t на первый вход второго логического устройства 14 поступает второй импульс напряжения U высокого логического уровня длительностью τ, вследствие чего выходное напряжение второго логического устройства
вых. ЛУ2
вых. ЛУ2
вых. Т2
2
14 U во время действия этого импульса принимает высокий логический уровень. Импульс напряжения U высокого логического уровня с выхода второго логического устройства 14 поступает на второй вход второго триггера 16, при этом выходное напряжение второго триггера 16 U переходит с высокого на низкий логический уровень, в результате чего на выходе второго триггера 16 в момент времени t заканчивается формирование прямоугольного импульса напряжения
вых. Т2
4
U высокого логического уровня длительностью τ.
вых. Т1
вых. Т2
3
4
вых. Т1
вых. Т2
3
4
3
4
вых.И1
вых. И2
порог. ПУ1
порог. ПУ2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
Импульсы напряжения U и U высокого логического уровня длительностью τ и τ с выхода первого 15 и выхода второго 16 триггеров поступают на вход первого 17 и на вход второго 18 интеграторов соответственно. Величины постоянной времени интегрирования первого 17 и второго 18 интеграторов выбраны таким образом, что существенно превышают длительность импульсов напряжения U и U первого 15 и второго 16 триггеров τ и τ соответственно. Поэтому за время интегрирования τ и τ выходное напряжение первого интегратора 17 U и выходное напряжение второго интегратора 18 U не достигают порогов срабатывания первого 19 и второго 20 пороговых устройств U и U соответственно, в результате чего выходное напряжение первого 19 U и выходное напряжение второго 20 U пороговых устройств остаются на низком логическом уровне.
3
вых. ФИ
4
5
вых. У
В момент времени t на выходе формирователя электрических импульсов 7, а также на втором входе 23 блока обработки и управления 9 вновь появляется импульс напряжения U высокого логического уровня, а на выходе усилителя 8 в моменты времени t и t появляются соответственно первый и второй импульсы напряжения U, поступающие на первый вход 22 блока обработки и управления 9. В блоке обработки и управления 9 вновь происходят процессы, описанные выше, при этом состояние устройства аварийной пожарной сигнализации не изменяется.
Решающий блок 21 функционирует следующим образом.
Если на первый вход решающего блока 21 поступает импульсное напряжение
вых. 1 ФИ2
2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
U, длительность импульсов которого равна τ, а на второй и третий входы решающего блока 21 подаются соответственно напряжения U и U низкого логического уровня, то решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о нормальном функционировании устройства аварийной пожарной сигнализации - неисправность устройства аварийной пожарной сигнализации и возгорание отсутствуют.
Если на первый вход решающего блока 21 поступает импульсное напряжение
вых. 1 ФИ2
2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
U, длительность импульсов которого равна τ, на второй вход решающего блока 21 поступает напряжение U высокого логического уровня, а на третий вход решающего блока 21 подается напряжение Uнизкого логического уровня, то решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии неисправности устройства аварийной пожарной сигнализации.
вых. 1 ФИ2
вых. 1 ФИ2
2
Если на первом входе решающего блока 21 импульсное напряжение U отсутствует или длительность импульсов напряжения U не равна τ, то независимо от логических уровней напряжений, поступающих на второй и третий входы решающего блока 21, решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии неисправности устройства аварийной пожарной сигнализации.
Если на первый вход решающего блока 21 поступает импульсное напряжение
вых. 1 ФИ2
2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
U, длительность импульсов которого равна τ, а на второй и третий входы решающего блока 21 подаются соответственно напряжения Uи U высокого логического уровня, то решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии неисправности устройства аварийной пожарной сигнализации.
Если на первый вход решающего блока 21 поступает импульсное напряжение
вых. 1 ФИ2
2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
U, длительность импульсов которого равна τ, на второй вход решающего блока 21 поступает напряжение U низкого логического уровня, а на третий вход решающего блока 21 подается напряжение U высокого логического уровня, то решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии возгорания.
Сигналы, сформированные решающим блоком 21, поступают на вход сигнального средства 10, которое оповещает о нормальном функционировании устройства аварийной пожарной сигнализации или о наличии неисправности, а также о возникновении возгорания.
6
7
Если в момент времени t происходит пропадание акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу второй термостойкой трубки 4, например, в результате нарушения сочленения второй термостойкой трубки 4 с каким-либо из пьезоакустических преобразователей 5, 6 или ее повреждения (разрыва), то после воздействия в момент времени t на вход передающего пьезоакустического преобразователя 5 импульсного напряжения
вых. ФИ
вых. У
8
8
вых. У
вых. ФИ1
8
вых. ФИ1
U высокого логического уровня, поступающего с выхода формирователя электрических импульсов 7, продольные акустические волны распространяются от передающего пьезоакустического преобразователя 5 к приемному пьезоакустическому преобразователю 6 только по легкоплавкому материалу (сплаву) 3. Поэтому выходное напряжение усилителя 8 U в момент времени t равно нулю, где t - момент времени появления на выходе усилителя 8 первого импульса напряжения U в случае, если бы отсутствовало нарушение акустической линии связи по второй термостойкой трубке 4. В результате этого выходное напряжение первого формирователя электрических импульсов 11 U в момент времени t остается на низком логическом уровне (отсутствует первый импульс напряжения U высокого уровня).
7
вых. ФИ
В момент времени t на первый вход первого триггера 15 с выхода формирователя электрических импульсов 7 поступает импульс напряжения U высокого логического уровня, вследствие чего выходное напряжение первого триггера
вых. Т1
15 U переходит с низкого на высокий логический уровень.
8
вых. ФИ1
вых. ЛУ1
8
вых. ЛУ1
вых. Т1
3
Поскольку в момент времени t с выхода первого формирователя электрических импульсов 11 на первый вход первого логического устройства 13, поступает напряжение U низкого логического уровня, то в этот момент времени выходное напряжение первого логического устройства 13 U остается на низком логическом уровне. Поэтому в случае пропадания акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу второй термостойкой трубки 4 на второй вход первого триггера 15 с выхода первого логического устройства 13 в момент времени t не поступает импульс напряжения U высокого логического уровня, вследствие чего состояние первого триггера 15 в этот момент времени не изменяется и длительность импульса выходного напряжения первого триггера U начинает превышать величину τ.
7
вых. И1
10
порог. ПУ1
10
вых. ПУ1
С момента времени t происходит возрастание выходного напряжения первого интегратора 17 U, которое в момент времени t достигает уровня порога срабатывания первого порогового устройства 19 U. В результате этого в момент времени t на выходе первого порогового устройства 19 появляется напряжение Uвысокого логического уровня, которое поступает на второй вход решающего блока 21.
9
вых. У
вых. ФИ1
1
9
вых. 1 ФИ1
вых. 1 ФИ2
вых. ЛУ1
вых. ЛУ2
9
вых. Т2
В момент времени t на выходе усилителя 8 появляется второй импульс напряжения U. Первый формирователь электрических импульсов 11 преобразует его в прямоугольный импульс напряжения U высокого логического уровня длительностью τ который поступает на первый вход первого логического устройства 13 и на первый вход второго логического устройства 14. В момент времени t на второй вход первого логического устройства 13 поступает напряжение U низкого логического уровня, а на второй вход второго логического устройства 14 подается напряжение U высокого логического уровня, вследствие чего выходное напряжение первого логического устройства 13 U остается на низком логическом уровне, а выходное напряжение второго логического устройства 14 Uпереходит с низкого на высокий логический уровень. В результате этого в момент времени t состояние первого триггера 15 не изменяется, а выходное напряжение второго триггера 16 Uпереходит с высокого на низкий логический уровень.
вых. Т2
4
вых. И2
порог. ПУ2
вых. ПУ2
Поскольку длительность импульсов выходного напряжения второго триггера 16 U τ не изменяется в результате пропадание акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу второй термостойкой трубки 4, то и выходное напряжение второго интегратора 18 U не достигает уровня порога срабатывания второго порогового устройства 20 U, в результате чего выходное напряжение второго порогового устройства 20 U остается на низком логическом уровне.
10
вых. 1 ФИ2
2
вых. ПУ1
вых. ПУ1
10
Таким образом, в момент времени t на первый вход решающего блока 21 поступает импульсное напряжение U, длительность импульсов которого равна τ, на второй вход решающего блока 21 поступает напряжение U высокого логического уровня, а на третий вход решающего блока 21 подается напряжение U низкого логического уровня, поэтому в момент времени t решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии неисправности, который воспроизводится сигнальным средством 10.
11
11
вых. ФИ
13
14
вых. У
вых. ФИ1
После устранения этой неисправности, например, в момент времени t и восстановления акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу второй термостойкой трубки 4, а также после появления в момент времени t на выходе формирователя электрических импульсов 7 напряжения U высокого логического уровня, на выходе усилителя 8 и на выходе первого формирователя электрических импульсов 11 в моменты времени t и t вновь появляются соответственно первый и второй импульсы напряжения U и U высокого логического уровня.
13
вых. ФИ1
вых. ЛУ1
В момент времени t первый импульс напряжения U высокого логического уровня поступает с выхода первого формирователя электрических импульсов 11 на первый вход первого логического устройства 13, при этом выходное напряжение первого логического устройства 13 U во время действия этого импульса переходит на высокий логический уровень.
вых. ЛУ1
вых. Т1
13
вых. И1
13
порог. ПУ1
вых. ПУ1
14
вых. У
Импульс напряжения U высокого логического уровня с выхода первого логического устройства 13 поступает на второй вход первого триггера 15, в результате чего выходное напряжение первого триггера 15 U в момент времени t переходит с высокого на низкий логический уровень. В результате этого выходное напряжение первого интегратора 17 U с момента времени t начинает уменьшаться. При достижении им величины порога срабатывания первого порогового устройства 19 U выходное напряжение первого порогового устройства 19 U переходит с высокого на низкий логический уровень, при этом на втором входе решающего блока 21 вновь появляется напряжение низкого логического уровня и решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал об отсутствии неисправности, который воспроизводится сигнальным средством 10. Устройство аварийной пожарной сигнализации вновь готово к работе и с появлением в момент времени t на выходе усилителя 8 второго импульса напряжения U функционирует согласно вышеизложенному.
вых. ФИ
вых. 1 ФИ2
вых. 2 ФИ2
вых. 1 ФИ2
Если выходит из строя формирователь электрических импульсов 7 и на его выходе не формируются прямоугольные импульсы напряжения U высокого логического уровня, то второй формирователь электрических импульсов 12 прекращает формировать на своих первом и втором выходах импульсы напряжения U и U соответственно. В результате этого импульсное напряжение U на первый вход решающего блока 21 не поступает и решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии неисправности, который воспроизводится сигнальным средством 10. После устранения этой неисправности устройство аварийной пожарной сигнализации вновь готово к работе.
вых. У
вых. ФИ1
вых. ЛУ1
вых. ЛУ2
вых. ФИ
вых. 2 ФИ2
Если выходят из строя усилитель 8, передающий 5 или приемный 6 пьезоакустические преобразователи, а также нарушается акустическая связь между ними как по легкоплавкому материалу (сплаву) 3, так и по материалу второй термостойкой трубки 4, то на выходе усилителя 8 в соответствующие моменты времени не появляются первый и второй импульсы напряжения U. В результате этого первый формирователь электрических импульсов 11 прекращает формировать на своем выходе импульсы напряжения U, при этом выходные напряжения первого 13 и второго 14 логических устройств U и U принимают низкий логический уровень, а импульсы напряжения U и U высокого логического уровня, поступающие соответственно на первый вход первого 15 и первый вход второго 16 триггеров, устанавливают эти триггеры в единичное состояние, которое до устранения неисправности не изменяется.
вых. И1
вых. И2
порог. ПУ1
порог. ПУ2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
вых. 1 ФИ2
2
В результате этого выходные напряжения первого 17 и второго 18 интеграторов U и U достигают уровней порогов срабатывания первого 19 и второго 20 пороговых устройств U и U соответственно, а на выходах этих пороговых устройств формируются напряжения U и U высокого логического уровня, поступающие соответственно на второй и третий входы решающего блока 21. Поскольку на первый вход решающего блока 21 при этом поступает импульсное напряжение U, длительность импульсов которого равна τ, то решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии неисправности, который воспроизводится сигнальным средством 10. После устранения этой неисправности устройство аварийной пожарной сигнализации вновь готово к работе.
15
При возникновении возгорания, например, произошедшего в момент времени t, термочувствительный элемент 1 на участке, подвергнутом воздействию высокой температуры, нагревается и при достижении температуры плавления материал (сплав) 3 на этом участке переходит в жидкое состояние, что вызывает существенное ослабление уровня акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу (сплаву) 3.
16
вых. ФИ
17
вых. У
18
18
вых. У
вых. ФИ1
18
вых. ФИ1
Вследствие этого после поступления в момент времени t с выхода формирователя электрических импульсов 7 на вход передающего пьезоакустического преобразователя 5 импульса напряжения U продольные акустические волны распространяются от передающего пьезоакустического преобразователя 5 к приемному пьезоакустическому преобразователю 6 только по материалу второй термостойкой трубки 4 и достигают приемного пьезоакустического преобразователя 6 в момент времени t. Поэтому выходное напряжение усилителя 8 U в момент времени t равно нулю, где t - момент времени появления на выходе усилителя 8 второго импульса напряжения U в случае, если бы отсутствовало нарушение акустической линии связи по материалу (сплаву) 3. В результате этого выходное напряжение первого формирователя электрических импульсов 11 U в момент времени t остается на низким логическом уровне (отсутствует второй импульс напряжения U высокого уровня).
17
18
вых. 2 ФИ2
вых. 2 ФИ2
вых. Т2
На интервале времени от t и до t на втором выходе второго формирователя электрических импульсов 12 появляется напряжение U высокого логического уровня, которое поступает на второй вход второго логического устройства 14 и на первый вход второго триггера 16. В результате воздействия на первый вход второго триггера 16 напряжения U высокого логического уровня выходное напряжение второго триггера 16 U переходит с низкого на высокий логический уровень.
18
вых. ФИ1
18
вых. ЛУ2
18
вых. ЛУ2
вых. Т2
4
Поскольку в момент времени t на первый вход второго логического устройства 14 с выхода первого формирователя электрических импульсов 11 поступает напряжение Uнизкого логического уровня, то в момент времени t выходное напряжение второго логического устройства 14 U остается на низком логическом уровне. Поэтому в случае пропадания акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по материалу (сплаву) 3 на второй вход второго триггера 16 с выхода второго логического устройства 14 в момент времени t не поступает импульс напряжения U высокого логического уровня, вследствие чего состояние второго триггера 16 не изменяется и длительность импульса выходного напряжения второго триггера 16 U начинает превышать величину τ.
вых. Т2
вых. И2
19
порог. ПУ2
19
вых. ПУ2
С момента времени перехода выходного напряжения второго триггера 16 U с низкого на высокий логический уровень происходит возрастание выходного напряжения второго интегратора 17 U, которое в момент времени t достигает уровня порога срабатывания второго порогового устройства 20 U. В результате этого в момент времени t на выходе второго порогового устройства 20 появляется напряжение U высокого логического уровня, которое поступает на второй вход решающего блока 21.
вых. Т1
3
вых. И1
порог. ПУ1
вых. ПУ1
Поскольку длительность импульсов выходного напряжения первого триггера 15 U τ не изменяется в результате пропадание акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по легкоплавкому материалу (сплаву) 3, то и выходное напряжение первого интегратора 17 U не достигает уровня порога срабатывания первого порогового устройства 19 U, в результате чего выходное напряжение первого порогового устройства 19 U остается на низком логическом уровне.
19
вых. 1 ФИ2
2
вых. ПУ1
вых. ПУ2
19
Таким образом, в момент времени t на первый вход решающего блока 21 поступает импульсное напряжение U, длительность импульсов которого равна τ, на второй вход решающего блока 21 поступает напряжение U низкого логического уровня, а на третий вход решающего блока 21 подается напряжение U высокого логического уровня, поэтому в момент времени t решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал о наличии возгорания, воспроизводимый сигнальным средством 10.
20
После устранения возгорания, например, в момент времени t, температура термочувствительного элемента 1 на участке, подвергавшемся воздействию высокой температуры, понижается, легкоплавкий материал (сплав) 3 на этом участке переходит в твердое состояние, вследствие чего уровень акустической связи между передающим 5 и приемным 6 пьезоакустическими преобразователями по легкоплавкому материалу (сплаву) 3 восстанавливается до прежней величины.
21
вых. ФИ
22
23
вых.У
вых. ФИ1
В момент времени t на выходе формирователя электрических импульсов 7 вновь появляется импульс напряжения U высокого логического уровня, а в моменты времени t и t на выходе усилителя 8 и выходе первого формирователя электрических импульсов 11 появляются соответственно первый и второй импульсы напряжения U и Uвысокого логического уровня.
23
вых. ФИ1
вых. ЛУ2
В момент времени t второй импульс напряжения U высокого логического уровня поступает с выхода первого формирователя электрических импульсов 11 на первый вход второго логического устройства 14, при этом выходное напряжение второго логического устройства 14 Uво время действия этого импульса переходит на высокий логический уровень.
вых. ЛУ2
вых. Т2
23
вых. И2
23
порог. ПУ2
вых. ПУ2
Импульс напряжения Uвысокого логического уровня с выхода второго логического устройства 14 поступает на второй вход второго триггера 16, в результате чего выходное напряжение второго триггера 16 Uв момент времени t переходит с высокого на низкий логический уровень. В результате этого выходное напряжение второго интегратора 18 Uс момента времени t начинает уменьшаться. При достижении им уровня порога срабатывания второго порогового устройства 20 U выходное напряжение второго порогового устройства 20 Uпереходит с высокого на низкий логический уровень, при этом на третьем входе решающего блока 21 вновь появляется напряжение низкого логического уровня и решающий блок 21 формирует на своем выходе сигнал об отсутствии возгорания, который воспроизводится сигнальным средством 10, после чего устройство аварийной пожарной сигнализации вновь готово к работе.
Таким образом, предлагаемое устройство аварийной пожарной сигнализации не только сигнализирует о наличии возгорания, но и контролирует исправность акустического канала связи и в случае выхода из строя его элементов оповещает о возникновении аварийной ситуации, вследствие чего это устройство обладает высокой надежностью сигнализации, достигаемой с помощью технических средств, потребляющих незначительную мощность от источника питания.