СВЕТОВОЙ ОПОВЕЩАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, информационным сигнальным системам, размещаемым на открытых пространствах, на транспортных средствах, а также в зданиях и сооружениях, и может быть использована для оповещения населения в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Применение световых оповещателей в системах оповещения необходимо в тех случаях, когда нет возможности обеспечить большую территорию звуковым или речевым оповещением, в тех случаях, когда на защищаемой территории или объекте повышенный уровень шума, что не позволяет эффективно использовать звуковые или речевые оповещатели. Так же необходимо применение световых оповещателей на объектах с постоянным пребыванием людей с ограниченными возможностями по слуху и в тех местах, где люди работают в шумозащитном снаряжении. Требования пожарной безопасности к различным типам оповещателей и требования пожарной безопасности по оснащению зданий (сооружений) различными типами систем оповещения и управления эвакуацией людей (СОУЭ) при пожаре изложены в статье 84 Федерального закона №123 от 1 мая 2009 года “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”. Вот часть из них:
«Оповещение людей о пожаре, управление эвакуацией людей и обеспечение их безопасной эвакуации при пожаре в зданиях, сооружениях и строениях должны осуществляться одним из следующих способов или комбинацией следующих способов:
- подача световых, звуковых и (или) речевых сигналов во все помещения с постоянным или временным пребыванием людей;
- в защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, а также в защищаемых помещениях с уровнем звука шума более 95 дБА, звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми оповещателями. Допускается использование световых мигающих оповещателей».
В зданиях с постоянным пребыванием людей с ограниченными возможностями по слуху и зрению должны применяться световые мигающие оповещатели или специализированные оповещатели (в том числе системы специализированного оповещения, обеспечивающие выдачу звуковых сигналов определенной частоты и световых импульсных сигналов повышенной яркости, а также другие технические средства индивидуального оповещения).
Что касается приборов управления пожарных для управления средствами оповещения, то для них ГОСТ Р 53325-2009 «ТЕХНИКА ПОЖАРНАЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПОЖАРНОЙ АВТОМАТИКИ. Общие технические требования. Методы испытаний.» определяет следующие основные и наиболее важные технические требования:
а) автоматическое включение исполнительных устройств систем оповещения;
б) автоматический контроль целостности линий связи с исполнительными устройствами систем противопожарной защиты и техническими средствами, регистрирующими срабатывание средств противопожарной защиты, с выдачей информации о нарушении целостности контролируемых цепей посредством световой индикации и звуковой сигнализации. Согласно пункту 6.2.1.7 этого ГОСТа пожарные оповещатели должны обеспечивать контрастное восприятие информации при его освещенности в диапазоне значений от 1 до 500 лк. Мигающий световой пожарный оповещатель должен иметь частоту мигания в диапазоне от 0,5 до 5,0 Гц.
Из уровня техники известны различные световые оповещатели (см. патент RU172160, кл. G09F 13/00, опубл. 29.06.2017; патент RU103649, кл. G08B 25/00, опубл. 20.04.2011, патент RU136212, кл. G08B 25/00, опубл. 27.12.2013). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является световой оповещатель, содержащий герметичный корпус, светодиодную матрицу, схему контроля, управляющий блок на базе микроконтроллера и входные контакты для подключения сетевого источника питания (см. патент RU189609,  кл. G08B 25/10, опубл. 29.05.2019).
Существующие световые оповещатели соответствуют ГОСТ Р 53325, но при это имеют существенные недостатки:
1. Вследствие малого светового потока область их применения ограничена внутренними помещениями защищаемого объекта. При уличном размещении их световой поток недостаточен, это особенно заметно в солнечную погоду.
2. Контроль исправности светового оповещателя осуществляется посредством контроля соединительной линии, как правило на обрыв и короткое замыкание. Но бывают ситуации, когда соединительная линия исправна, а сам оповещатель нет, если имеется неисправность схемы управления или источника света.
3. Не все световые оповещатели имеют достаточный класс пыле-влагозащиты и температурный диапазон для работы на улице в любую погоду.
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание светового оповещателя с мощным световым потоком, обеспечивающим возможность мониторинга прохождения каждого светового импульса. Технический результат полезной модели заключается в повышении надёжности мониторинга работы светового оповещателя. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в световом  оповещателе, содержащем герметичный корпус, светодиодную матрицу, схему контроля, управляющий блок на базе микроконтроллера и входные контакты для подключения сетевого источника питания, схема контроля подключена в оповещателе после светодиодной матрицы, перед которой последовательно от входных контактов идут схема включения и схема стабилизации тока.
на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого оповещателя;
на фиг.2 - его структурная схема;
на фиг.3 - соответствующая электрическая схема.
Предлагаемый световой оповещатель содержит герметичный корпус 1, светодиодную матрицу 2, схему контроля 3, схему включения 4, схему стабилизации тока 5, управляющий блок 6 на базе микроконтроллера 7 и входные контакты для подключения сетевого источника питания 8. Схема контроля 3 подключена в оповещателе после светодиодной матрицы 2, перед которой последовательно от входных контактов идут схема включения 4 и схема стабилизации тока 5.
Предлагаемый оповещатель работает следующим образом.
Микроконтроллер 7 выдает сигнал на включение светодиодного оповещателя, после чего схема включения 4 подает напряжение +36 В через схему стабилизации тока 5 непосредственно на светодиодную матрицу 2. Через матрицу 2 начинает протекать ток, она начинает вырабатывать световой поток. Ток, протекающий через матрицу 2, анализируется схемой контроля 3 и, если он в норме, схема контроля 3 вырабатывает сигнал об исправности светового оповещателя, который подается на микроконтроллер 7 системы оповещения. В тех случаях, когда на световой оповещатель не поступает напряжение питания или сигнал включения светового оповещателя или же неисправен сам световой оповещатель, сигнал об исправности светового оповещателя не поступает на микроконтроллер 7 системы оповещения. Тогда микроконтролер 6 выдает сигнал о неисправности светового оповещателя диспетчеру (авария светового оповещателя).
Пример реализации электрической схемы такого оповещателя представлен на фиг.3. Она работает следующим образом.
Схема включения 4 представляет собой силовой ключ на транзисторах Q1, Q2 и Q4. В обычном режиме, когда светодиодная матрица 2 не должна светиться на базу цифрового транзистора Q1 подается сигнал логического «0». Транзистор Q1 остается в закрытом состоянии. В этом случае открывается транзистор Q2, поскольку через резистор R10 протекает его базовый ток. Открытый транзистор Q2 шунтирует резистор R3 и на затворе транзистора Q4 устанавливается потенциал порядка 0,1 В. Что недостаточно для открывания транзистора Q4. Транзистор Q4 остается в закрытом состоянии и через светодиодную матрицу 2 ток не протекает, и она не светится.
В режиме оповещения, когда светодиодная матрица 2 должна светиться, на базу цифрового транзистора Q1 подается сигнал логической «1». Транзистор Q1 открывается. В этом случае закрывается транзистор Q2, поскольку потенциал на его базе становиться близок к «0», потому что транзистор Q1 «притягивает» его базу к «земле». Если транзистор Q2 закрыт на резисторе R3 возникает напряжение около 18 В. Это напряжение равно половине питания за счет работы делителя напряжения R9, R3. Такого напряжения достаточно для открытия полевого транзистора Q4. Он открывается и через светодиодную матрицу 2 ток начинает протекать, и она начинает светиться.
Для того чтобы светодиодная матрица 2 находилась в нормальном режиме работы ее ток не должен превышать 1 А. Для этого служит схема стабилизации тока 5. В ее состав входят: резисторы R1 и R2, а также транзисторы Q3 и Q4. Схема работает следующим образом: когда транзистор Q4 открыт через светодиодную матрицу 2 протекает ток. Этот же ток протекает через включенные параллельно резисторы R1 и R2. На резисторах R1 и R2 возникает падение напряжения, которое приводит к частичному открытию транзистора Q3. Чем больший ток протекает через резисторы R1 и R2, тем сильнее открывается транзистор Q3 и тем сильнее транзистор шунтирует резистор R3 и тем сильнее на нем падает потенциал, а это в свою очередь приводит к тому, что проводимость транзистора Q4 уменьшается и соответственно уменьшается протекающий через него ток. Таким образом ток через светодиодную матрицу 2 стабилизируется на определенном уровне. Для указанных в схеме резисторов ток стабилизации составляет 1 А, что является оптимальным для данного типа светодиодной матрицы 2.
Ток, протекающий через матрицу 2, анализируется схемой контроля 3. В состав которой входят резисторы R1 и R2, компаратор U1, триггер U2 и транзистор Q5. При включении светодиодной матрицы 2 микроконтроллер 7 выдает сигнал логической «1» для запуска схемы включения. Одновременно этот сигнал через резистор R4 и конденсатор С8 поступает на вход R триггера U2. Выход триггера переключается в состояние логического «0», что приведет к закрытию цифрового транзистора Q5 коллектор которого подключен ко входу «контроль» микроконтроллера 7 системы оповещения. После включения светодиодной матрицы 2, протекающий ток через резисторы R1 и R2 вызовет падение напряжения на них порядка 0,6 В, при токе протекающим через матрицу в 1 А. Это падение напряжения через резистор R13 подается на не инвертирующий вход компаратора U1. На инвертирующий вход компаратора подается постоянное напряжение 0,45 В. с делителя, образованного резисторами R5 и R6. Поскольку в этом случае напряжение на не инвертирующем входе больше чем на инвертирующем входе на выходе компаратора возникнет логическая «1», которая переключат триггер U2 в состояние «1», что приведет к открыванию цифрового транзистора Q5. Если транзистор открылся микроконтроллер 7 воспринимает это как сигнал о том, что световой оповещатель исправен. Таким образом контролируется прохождение каждого светового импульса, запускаемого микроконтроллером 7. В случае, если нет питающего напряжения на световом оповещателе, не проходит сигнал включения неисправна светодиодная матрица 2 либо ток через нее не превышает 0,75 А транзистор Q5 не откроется и микроконтроллер 7 получит сигнал о неисправности светового оповещателя. Если со светового оповещателя из-за обрыва соединительной линии не приходит сигнал контроля, это воспринимается микроконтроллером 7 системы оповещения как неисправность светового оповещателя.
Питающее напряжение 36 В поступает от микроконтроллера 7 системы оповещения. От него питаются схема включения 4, светодиодная матрица 2 и схема стабилизации тока 5. Схема контроля 5 питается от преобразователя 36 В/5 В собранного на микросхеме U3, представляющей собой параметрический стабилизатор на напряжение 5 В. В качестве источника света в оповещателе применена светодиодная матрица 2 типа BXRC-30E4000-D-73 с подводимой электрической мощностью порядка 30 Ватт рассчитанной на напряжение 30 В, ток 1 А и имеющая световой поток 4375 лм. Корпус 1 светового оповещателя имеет степень защиты IP66 и диапазон рабочих температур от -40 до +60°C, что позволяет применять световой оповещатель на улице в любую погоду.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет значительно повысить надежность предлагаемого светового оповещателя.