УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЛИНИИ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ БОРТОВЫХ ПРИБОРОВ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к пожарной технике, конкретно к устройствам контроля линии сигнализации для бортовых приборов пожарной сигнализации.
Известны устройства контроля линии сигнализации в бортовых приборах пожарной сигнализации /1÷4/, содержащие схему опроса датчиков пожара линии сигнализации (далее пожарного шлейфа) по командам ЭВМ, усилитель ответных сигналов пожарного шлейфа и схему сравнения усиленных сигналов с пороговыми значениями наличия пожара на борту транспортного средства.
Недостаток. Известные устройства контроля линии сигнализации для бортовых приборов пожарной сигнализации обладают недостаточной надежностью работы из-за трудности распознавания сигналов пожара на фоне вибраций и помех от бортовых электронных, электромеханических и силовых агрегатов транспортного средства.
Это, как правило, приводит к выработке ложных сигналов пожара и включению средств пожаротушения на транспортном средстве. Включение средств пожаротушения в наземных транспортных средствах в свою очередь приводит к необходимости эвакуации экипажа и последующего восстановления отсеков транспортного средства, заполненных огнегасящим веществом. Поэтому экипаж транспортного средства, как правило, не включает существующие системы пожаротушения во время движения транспорта, рискуя своей жизнью и пожарной безопасностью транспорта.
Задачей полезной модели является снижение вероятности ложных тревог пожара на борту транспортного средства и возможность применения существующих средств пожаротушения на борту транспорта с уменьшенным риском их ложного срабатывания.
Близких аналогов для решения этой задачи не обнаружено.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение надежности распознавания сигналов пожара.
Сущность изобретения.
Для достижения заявленного технического результата и решения поставленной задачи устройство контроля линии сигнализации для бортовых приборов пожарной сигнализации содержит положительную и отрицательную шины для подключения проводной линии пожарной сигнализации, оконечный диод для подключения к удаленному концу линии обратно ее дежурному току, транзисторный усилитель, выполненный по схеме зеркала тока, первый и второй электронные ключи, блок аналоговых обнаружителей, включающий компаратор «внимание», компаратор «короткое замыкание», компаратор «обрыв», компаратор «пожар», первые входы которых соединены с положительной шиной линии сигнализации, а вторые входы компаратора «внимание», компаратора «короткое замыкание», компаратора «пожар» - с различными точками первого делителя напряжения из четырех постоянных резисторов, установленных в коллекторной цепи транзистора транзисторного усилителя, второй вход компаратора «обрыв» соединен через второй делитель напряжения с отрицательной шиной линии сигнализации и первым контактом первого ключа непосредственно и через диод и резистор - с положительной клеммой источника электропитания, отрицательная клемма которого соединена со вторым контактом первого ключа, между эмиттером и базой транзистора транзисторного усилителя включен диод по схеме прямой подачи тока на базу, при этом цепь подачи тока смещения выполнена с использованием третьего делителя напряжения, средняя точка которого соединена с положительной шиной подключения линии пожарной сигнализации, ключи выполнены с цифровым управлением от микроконтроллера, а выходами устройства являются соответствующие сигнальные выходы компараторов.
Доказательство достижения заявленного технического результата и решения поставленной задачи.
Выполнение устройства контроля линии сигнализации по схеме зеркала тока, введение блока компараторов для распознавания структуры аналоговых сигналов пожаров, подключение оконечного диода к удаленному концу шлейфа обратно его дежурному току позволило обеспечить существенное повышение чувствительности и различительную способность устройства по видам сигналов пожара и, как следствие, повысить надежность правильного распознавания сигналов пожара и снизить за счет этого вероятность ложных тревог.
Ссылка на чертежи.
На фиг.2 представлена принципиальная схема устройства контроля линии сигнализации для бортовых приборов пожарной сигнализации.
Описание в статике.
5
8
1
2
3
4
Устройство 1 контроля линии 2 сигнализации для бортовых приборов пожарной сигнализации выполнено по усилительной схеме зеркала тока и с возможностью адресного обнаружения в нем усиленных сигналов-предшественников пожара, сигналов пожара и ложных сигналов. Устройство 1 содержит положительную 3 и отрицательную 4 шины для подключения линии 2, транзисторный усилитель, выполненный на транзисторе 5 по схеме зеркала тока, первый 6 и второй 7 электронные ключи, блок аналоговых обнаружителей, включающий компаратор 8 «внимание», компаратор 9 «короткое замыкание», компаратор 10 «пожар», компаратор 11 «обрыв», первые входы которых соединены с положительной шиной 3 подключения сигнальной линии 2, а вторые входы компаратора 8 «внимание», компаратора 9 «короткое замыкание», компаратора 10 «пожар» - с соответствующими по аналоговому порогу обнаружения точками первого делителя 12 напряжения из четырех постоянных резисторов R÷R, установленных в коллекторной цепи транзистора 5 транзисторного усилителя. Второй вход компаратора 11 «обрыв» соединен через второй делитель 13 напряжения (резисторы R÷R) с отрицательной шиной 4 подключения контролируемого шлейфа 2 и первым контактом первого ключа 6 непосредственно и через диод 14 и резистор 15 - с положительной клеммой 16 источника 17 электропитания. Отрицательная (заземленная) клемма 18 источника 17 соединена со вторым контактом первого ключа 6. Между эмиттером и базой транзистора 5 транзисторного усилителя включен диод 19 по схеме прямой подачи тока на базу транзистора 5 и в цепь подачи тока смещения. При этом цепь подачи тока смещения выполнена с использованием третьего делителя 20 напряжения (резисторы R÷R), средняя точка которого соединена с положительной шиной 3 подключения контролируемого шлейфа 2. Ключи 6 и 7 устройства 1 выполнены с цифровым управлением от микроконтроллера через оптоэлектронный ключ гальванической развязки (на фигуре не показано). Выходами устройства 1 контроля линии 2 сигнализации являются соответствующие сигнальные выходы компараторов 8÷11. Для компенсации внешних электромагнитных наводок контролируемая линия 2 сигнализации выполнена в виде стандартного «пожарного шлейфа», содержащего витую пару проводов с датчиками 21 пожара. Датчики 21 электрически включены между одноименными по полярности проводами шлейфа на расстоянии друг от друга, определяемом геометрическими характеристиками пожароопасного отсека транспортного средства. Каждый датчик 21 содержит последовательно соединенные резистор 22 и пороговый термочувствительный элемент 23. На удаленном (от устройства 1) конце линии 2 установлен оконечный диод 24, являющийся съемным элементом устройства 1 и подключаемым обратно полярности датчиков 21 пожара и дежурному току линии 2 (пожарного шлейфа).
Устройство 1 контроля линии 2 сигнализации (ЛС-2) монтируют в бортовом приборе пожарной сигнализации в кабине водителя транспортного средства в качестве одного из множества модулей адресной сигнализации пожара, например в отсеке двигателя или в грузовом отсеке. Стандартный пожарный шлейф ЛС-2 размещают в пожароопасном отсеке транспортного средства. Ближние концы шлейфа (ЛС-2) подключают к шинам 3 и 4 устройства 1, а к дальним концам указанного шлейфа - оконечный диод 24 обратно полярности датчиков 21 пожара и встречно дежурному току ЛС-2.
Описание в динамике.
Устройство 1 контроля линии 2 сигнализации для бортовых приборов пожарной сигнализации работает под управлением микроконтроллера бортового прибора пожарной сигнализации (на фигуре не показано).
По заданной программе микроконтроллер производит циклический опрос состояния пожарного шлейфа (линии 2 сигнализации) на наличие пожарных сигналов путем соответствующего переключения ключей 6 и 7 для подачи электропитания на линию 2 и последующего анализа параметров сигналов отклика на выходе компараторов 8÷11 в следующем порядке:
- короткое замыкание (КЗ) линии 2 сигнализации;
- «Пожар»;
- «Внимание»;
- «Обрыв».
Этот порядок опроса определяется приоритетом сигналов. Так, если зарегистрирован сигнал «КЗ», то остальные состояния схемы не опрашиваются. Следует отметить, что при частичном обрыве датчиков 21 в линии 2 сигнализации (ЛС-2) и когда в ЛС остаются подключенными минимум два датчика 21 устройство 1 контроля продолжает регистрировать состояния «КЗ», «Пожар» и «Внимание».
1
2
3
Рассмотрим детальней функционирование устройства 1 контроля линии 2 сигнализации под управлением микроконтроллера. В исходном состоянии ключ 6 замкнут, а ключ 7 устройства 1 разомкнут. В дежурном режиме ток I1, протекающий через диод 19 (VD1) и резистор R3 третьего делителя 20 напряжения, будет определяться внутренним сопротивлением датчиков 21, которое значительно больше, чем R3 делителя 20. Ток I1 в дежурном режиме составляет на практике единицы мА. Поскольку транзистор 5 с диодом 19 образуют так называемое зеркало тока, то ток I3 в коллекторной цепи транзистора 5 будет приблизительно равен току I1, т.е. незначительным, и напряжения U3, U4, U5 на входах «+» компараторов 8÷10 (DA1, DA2, DA3) будут (благодаря делителю 12 напряжения R5, R6, R7, R8) меньше напряжения U1, которое присутствует на входах этих компараторов. Поэтому на выходах компараторов 8÷10 (DA, DA и DA) напряжения равны 0.
При срабатывании одного из пожарных датчиков 21 ток I1 увеличивается, а напряжение U1 уменьшается (поскольку сопротивление резистора 22 датчика 21 почти сравнимо с R3). Благодаря свойству зеркала тока I3 также увеличивается. В результате напряжение U3 становится больше U1. На выходе компаратора 8 появляется напряжение положительной полярности +U (компаратор срабатывает), а микроконтроллер регистрирует событие «Внимание».
При срабатывании двух и более пожарных датчиков 21 напряжение U1 еще более уменьшается, а токи I1 и, соответственно, I3 возрастают. Напряжение U4 становится больше U1, и компараторы 8 и 10 срабатывают, а микроконтроллер регистрирует сигнал «Пожар».
5
1
При коротком замыкании ЛС-2 токи I1 и I3 имеют максимальное значение, U1 практически равно 0 (U>U). Срабатывают компараторы 8÷10 и микроконтроллер регистрирует событие «КЗ».
1
2
2
1
2
1
2
При проверке микроконтроллером линии 2 сигнализации (ЛС-2) на обрыв ключ 6 (K) размыкается, а ключ 7 (К) устройства 1 замыкается. Ток I от источника 17 тока течет в основном через оконечный диод 24 (VDок) и резистор (R4) делителя 20, т.к. делитель 13 напряжения (R, R) является высокоомным. Напряжение U>U, и компаратор 11 (DA4) имеет на выходе напряжение U (DA4)=0.
1
2
При обрыве линии 2 сигнализации ток I2 от источника 17 течет только через делитель 13 (R, R), напряжение U1 падает (R4<R3) и становится меньше U2. Срабатывает компаратор 11, а микроконтроллер регистрирует событие «Обрыв».
Промышленная применимость.
Полезная модель разработана на уровне опытного образца. Его испытания показали, что применение в устройстве 1 контроля линии 2 сигнализации зеркала тока создает существенное преимущество для увеличения надежности работы бортового устройства сигнализации в целом. Именно увеличение тока I3 в коллекторной цепи транзистора 5 с одновременным уменьшением напряжения на линии 2 сигнализации (U1) создает значительные разности между значениями напряжений регистрации событий U3-U4 и U4-U5 (3…5 В), что снижает вероятность ложных срабатываний и позволяет избежать применения сложных и недостаточно надежных предварительных (дифференциальных и масштабных) усилителей.
Источники информации:
1. С.В.Собурь. Установки пожарной сигнализации. Пожарная безопасность предприятия. Справочник. Учебно-справочное пособие. 5-е издание с изменениями и дополнениями. М.: «Пожарная книга». 2006, с.217÷221
2. СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЕМ В ПОДВИЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ. RU 67454, А62С 37/00, 27.10.2007
3. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЕМ В ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ. RU 77786. А62С 37/00, 10.11.2008
4. СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЕМ В ПОДВИЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ. RU 93285. А62С 37/00, 27.04.2010.