тепловой пожарный извещатель

Формула изобретения

Тепловой пожарный извещатель, который содержит блок обработки и управления, первый выход которого подключен к входу формирователя выходного сигнала, первый вход электропитания которого соединен с выходом элемента односторонней проводимости и первым входом ограничителя тока и напряжения, выход которого подключен к первому входу электропитания блока обработки и управления и к первому выводу первого конденсатора, вход элемента односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой, а вторая входная клемма подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторым входам электропитания блока обработки и управления и ограничителя тока и напряжения, первым выводам второго конденсатора и светодиода, второй вывод которого подключен через первый резистор ко второму выходу блока обработки и управления, первый вход которого соединен со вторым выводом второго конденсатора и первым выводом термистора, второй вывод которого подключен ко второму входу блока обработки и управления, который отличается тем, что содержит второй резистор, подключенный параллельно второму конденсатору, а второй вывод светодиода соединен со вторым входом электропитания формирователя выходного сигнала и вторым входом блока обработки и управления, который выполнен на микроконтроллере, первый и второй входы которого аналоговые, которые позволяют осуществлять микроконтроллеру анализ изменения соотношения сопротивлений термистора и второго резистора во времени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного предельного значения, а также для выявления увеличения скорости роста температуры, даже когда начальная температура значительно ниже нормальной температуры использования.

Известный тепловой максимально-дифференциальный пожарный извещатель (патент России № 2275687, "Тепловой пожарный извещатель", опубл. в бюл. № 12, 27.04.2006 г.) имеет термистор, формирователь выходного сигнала и формирователь опорного напряжения. Такой извещатель также содержит еще два термистора и компаратор напряжения.

Недостатком известного извещателя является значительная зависимость параметров извещателя от конструктивного выполнения потому, что все терморезисторы должны иметь разную температурную инерционность.

Наиболее близким к предложенному изобретению является выбранный в качестве прототипа тепловой максимально-дифференциальный пожарный извещатель (Извещатель пожарный тепловой максимально-дифференциальный ИП101-3А-А3R1, ТУ 4371-019-11858298-01, http://www.arsenal-sib.ru), который имеет блок обработки и управления, первый выход которого подключен к выходу формирователя выходного сигнала, первый вход электропитания которого соединен с выходом элемента односторонней проводимости и первым входом ограничителя тока и напряжения, выход которого подключен к первому входу электропитания блока обработки и управления и к первому выводу первого конденсатора, вход элемента односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой, а вторая входная клемма подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторым входам электропитания блока обработки и управления и ограничителя тока и напряжения, первым выводам второго конденсатора и светодиода, второй вывод которого подключен через резистор ко второму выходу блока обработки и управления, первый вход которого соединен со вторым выводом второго конденсатора и первым выводом термистора, второй вывод которого подключен ко второму входу блока обработки и управления. Такой извещатель также содержит транзисторный ключ и диоды.

Недостатком известного извещателя является значительный разброс параметров от извещателя к извещателю (воспроизводимость) за счет погрешностей второго конденсатора и термистора ТРП-68, начальное значение сопротивления которого не гарантируется производителем. Воспроизводимость тепловых извещателей - один из основных параметров согласно требованиям нормативных документов, таких как ДСТУ EN54-5: 2003 и НПБ 85-2000.

В основу изобретения поставлена задача - уменьшение погрешности извещателя за счет применения блока обработки и управления на основе микроконтроллера с аналоговыми входами, формирователя опорного напряжения на светодиоде, а также исключения преобразователя температуры в длину импульсов на втором конденсаторе и термисторе.

Поставленная задача решается тем, что тепловой пожарный извещатель, который содержит блок обработки и управления, первый выход которого подключен к входу формирователя выходного сигнала, первый вход электропитания которого соединен с выходом элемента односторонней проводимости и первым входом ограничителя тока и напряжения, выход которого подключен к первому входу электропитания блока обработки и управления и к первому выводу первого конденсатора, вход элемента односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой, а вторая входная клемма подключена ко второму выводу первого конденсатора, вторым входам электропитания блока обработки и управления и ограничителя тока и напряжения, первым выводам второго конденсатора и светодиода, второй вывод которого подключен через первый резистор ко второму выходу блока обработки и управления, первый вход которого соединен со вторым выводом второго конденсатора и первым выводом термистора, второй вывод которого подключен ко второму входу блока обработки и управления, отличается тем, что содержит второй резистор, подключенный параллельно второму конденсатору, а второй вывод светодиода соединен со вторым входом электропитания формирователя выходного сигнала и вторым входом блока обработки и управления, который выполнен на микроконтроллере, первый и второй входы которого аналоговые, которые позволяют осуществлять микроконтроллеру анализ изменения соотношения сопротивлений термистора и второго резистора во времени.

В предложенном тепловом пожарном извещателе за счет применения дополнительного резистора, микроконтроллера с аналоговыми входами и других связей между элементами, когда светодиод выполняет функцию формирователя опорного напряжения, достигается соответствие воспроизводимости требованиям ДСТУ EN54-5: 2003 и НПБ 85-2000.

На чертеже представлена блок-схема теплового пожарного извещателя.

Тепловой пожарный извещатель (см. чертеж) содержит микроконтроллер 1, первый выход которого подключен к входу формирователя 2 выходного сигнала. Первый вход электропитания формирователя 2 выходного сигнала соединен с выходом элемента 3 односторонней проводимости и первым входом ограничителя 4 тока и напряжения. Выход ограничителя 4 тока и напряжения подключен к первому входу электропитания микроконтроллера 1 и к первому выводу первого конденсатора 5. Вход элемента 3 односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой 6. Вторая входная клемма 7 подключена ко второму выводу первого конденсатора 5, вторым входам электропитания микроконтроллера 1 и ограничителя 4 тока и напряжения, первым выводам второго конденсатора 8 и светодиода 9. Второй вывод светодиода 9 подключен через первый резистор 10 ко второму выходу микроконтроллера 1. Первый вход микроконтроллера 1 соединен со вторым выводом второго конденсатора 8 и первым выводом термистора 11. Второй вывод термистора 11 подключен ко второму входу микроконтроллера 1. Второй резистор 12 подключен параллельно второму конденсатору 8, а второй вход микроконтроллера 1 соединен со вторым выводом светодиода 9 и вторым входом электропитания формирователя 2 выходного сигнала.

Тепловой пожарный извещатель работает следующим образом. Если температура окружающей среды ниже максимальной температуры использования извещателя, то после подачи напряжения питания на входные клеммы 6 и 7 извещатель должен находиться в дежурном режиме работы. Электрический ток, который проходит через элемент 3 односторонней проводимости и ограничитель 4 напряжения и тока, обеспечивает заряд первого конденсатора 5. Величина ограничений тока ограничителем 4 напряжения и тока достаточна для обеспечения запуска микроконтроллера 1 на его минимальном рабочем напряжении. В этот момент микроконтроллер 1 устанавливает на своих выходах низкие потенциальные уровни сигнала и переходит в состояние ожидания при минимальном токе потребления. Накопление заряда на первом конденсаторе 5 продолжается до достижения уровня напряжения на нем, которое ограничивается ограничителем 4 напряжения и тока. Этот уровень не должен превышать максимальное рабочее напряжение микроконтроллера 1. За счет низкого потенциального уровня сигнала на своем входе формирователь 2 выходного сигнала будет закрыт. Низкий потенциальный уровень сигнала на втором выходе микроконтроллера 1 также не позволит включение светодиода 9, поэтому на обоих аналоговых входах микроконтроллера 1 будут присутствовать низкие уровни сигнала. После стабилизации напряжения на первом конденсаторе 5 и после завершения режима ожидания начинается работа микроконтроллера 1. На его втором выходе периодически, с интервалом (1-2) с, начинают появляться импульсы высокого уровня. Электрический ток, который будет протекать через первый резистор 10 и светодиод 9, создаст на этом светодиоде 9 прямое падение напряжения, что вызовет излучение света. Величина этого тока будет превышать величину тока ограничения ограничителем 4 напряжения и тока, поэтому начнется разряд первого конденсатора 5. После окончания импульса на втором выходе микроконтроллера 1 напряжение на первом конденсаторе 5 снова достигнет фиксированного значения, которое задается ограничителем 4 напряжения и тока. Таким образом, в дежурном режиме работы первый конденсатор 5 будет медленно заряжаться до напряжения, которое не превышает максимальное рабочее напряжение микроконтроллера 1, и быстро разряжаться (во время действия импульса на втором выходе микроконтроллера 1) до напряжения, которое превышает минимальное рабочее напряжение микроконтроллера 1. Импульсы стабильной амплитуды от светодиода 9 будут приходить на второй аналоговый вход микроконтроллера 1 и на делитель напряжения, созданный термистором 11 и вторым резистором 12. Таким образом, на первый аналоговый вход микроконтроллера 1 подается сигнал, который обрабатывается микроконтроллером 1 относительно опорного напряжения, которое подается на его второй аналоговый вход. При изменении температуры окружающей среды будет изменяться соотношение падения напряжения на термисторе 11 и втором резисторе 12. Анализ этого соотношения проводится микроконтроллером 1 не только на достижение критического значения, которое соответствует температуре срабатывания извещателя при квазистатическом росте температуры, но и изменение этого соотношения во времени на соответствие требованиям стандартов ДСТУ EN54-5: 2003 и НПБ 85-2000 для извещателей класса R.

Нестабильность падения напряжения на светодиоде 9 не будет влиять на погрешность извещателя, потому что микроконтроллер 1 осуществляет анализ соотношения сопротивлений термистора 11 и второго резистора 12. Так как возможно применение второго резистора 12 с погрешностью сопротивления ±1%, а термистора 11 с погрешностью начального сопротивления ±5% и дискретизацией аналоговых входов микроконтроллера 1 не менее 8 разрядов, обеспечивается воспроизводимость извещателей соответственно требованиям стандартов НПБ 85-2000 и ДСТУ EN54-5: 2003.

При достижении температуры окружающей среды статической температуры срабатывания извещателя или при быстром росте температуры микроконтроллер 1 принимает решение об изменении своего состояния. В состоянии "ПОЖАР" на первом его выходе появляется высокий потенциальный уровень сигнала, по которому происходит переключение формирователя 2 выходного сигнала. Через входы его электропитания проходит ток от шлейфа пожарной сигнализации, подключенного к входным клеммам 6 и 7. В этом случае светодиод 9 будет излучать свет, кроме того, значительно снизится падение напряжения между входными клеммами 6 и 7, но не ниже максимального рабочего напряжения микроконтроллера 1. На втором выходе микроконтроллера 1 устанавливается низкий потенциальный уровень или высокоимпедансное состояние.

Если падение напряжения между входными клеммами 6 и 7 будет превышать минимальное значение рабочего напряжения микроконтроллера 1, то извещатель будет пребывать в состоянии "ПОЖАР" бесконечно долго. Вывести извещатель из этого состояния возможно только отключением напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации (напряжение между входными клеммами 6 и 7) на время, которого достаточно для разряда первого конденсатора 5 до величины, при которой на входах электропитания микроконтроллера 1 установится напряжение ниже минимального значения.

В предложенном тепловом пожарном извещателе за счет применения дополнительного резистора 12, микроконтроллера 1 с аналоговыми входами, например, фирмы MICROCHIP PIC12F683 и других связей между элементами, когда светодиод 9 выполняет функцию формирователя опорного напряжения, достигается уменьшение погрешности извещателя и соответствие воспроизводимости требованиям ДСТУ EN54-5: 2003 и НПБ 85-2000.