Патент на изобретение №2351016

(54) ТЕПЛОВОЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к отрасли пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного порогового значения. Технический результат – высокая помехоустойчивость извещателя в целом. Достигается тем, что тепловой пожарный извещатель, который имеет тепловой сенсор, светодиодный индикатор, два транзистора и два диода, три конденсатора, семь резисторов и две входных клеммы, дополнительно содержит генератор импульсов тока на двух транзисторах, конденсаторе и четырех резисторах. За счет применения незначительного количества элементов с указанными связками обеспечивается соответствие всем требованиям нормативных документов к тепловым пожарным извещателям, а также извещатель обеспечивает сохранение своего состояния по окончании действия импульсов напряжения обратного направления, которые создаются приборами приемно-контрольными со знакопеременным питанием шлейфа пожарной сигнализации. В дежурном режиме работы обеспечивается формирование светодиодным индикатором коротких световых импульсов с длительными промежутками между этими вспышками. Это позволяет судить о работоспособности данного теплового пожарного извещателя и о наличии напряжения питания на подключенном шлейфе пожарной сигнализации. 1 ил.

Изобретение относится к отрасли пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного предельного значения.

Известен тепловой пожарный извещатель (Извещатель пожарный тепловой максимальный “ИП101-1А”, Паспорт, ТУ 4371-002-11858298-99, www.arsenal-sib.ru), такой, который имеет тепловой сенсор, две клеммы для подключения к шлейфу пожарной сигнализации, светодиодный индикатор, три конденсатора, четыре транзистора, шесть резисторов и два диода. Кроме этого, этот извещатель содержит еще два диода и стабилитрон.

Недостатком известного извещателя является то, что он не обеспечивает фиксацию состояния “ПОЖАР” в шлейфах со знакопеременным формированием напряжения. При срабатывании теплового сенсора извещатель увеличивает потребление тока как позитивного, так и негативного направления. Потому приемно-контрольный прибор со знакопеременным формированием напряжения в шлейфе пожарной сигнализации такое изменение состояния шлейфа будет фиксировать не как “ПОЖАР”, а как “НЕИСПРАВНОСТЬ”.

Известен также тепловой пожарный извещатель [патент Украины на изобретение №76047, МПК (2006) G08B 17/06, опубл. 15.06.2006 г.], такой, который имеет тепловой сенсор, две клеммы для подключения к шлейфу пожарной сигнализации, светодиодный индикатор, два транзистора, между базами и эмиттерами которых подключены первый и второй резисторы, кроме того, он содержит генератор импульсов тока на двух транзисторах, конденсаторе и четырех резисторах, первый вывод электропитания генератора импульсов тока через элемент односторонней проводимости соединен с первой входной клеммой, вторая входная клемма подключена ко второму выводу электропитания генератора импульсов тока, катода светодиодного индикатора и первого вывода второго конденсатора, а выход генератора импульсов тока через первый токоограничительный элемент и тепловой сенсор соединен с базой первого транзистора. Коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора, коллектор которого подключен к базе первого транзистора. Второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом питания генератора импульсов тока и через второй токоограничительный элемент – с эмиттером второго транзистора. Анод светодиодного индикатора подключен к эмиттеру первого транзистора, а через стабилитрон – к выходу генератора импульсов тока.

Недостатком такого извещателя является то, что для сохранения состояния пожара в шлейфе со знакопеременным напряжением питания емкость второго конденсатора должна быть значительной, чтобы обеспечить необходимую величину тока базы первого транзистора во время провалов напряжения питания. Применение электролитического конденсатора для этой цели значительно увеличивает габаритные размеры извещателя.

Наиболее близким к изобретению является, выбранный в качестве прототипа, тепловой пожарный извещатель [решение о выдаче патента на изобретение от 25.10.2006 г. по заявке №а200503164 от 05.04.2005 г.], такой, который имеет тепловой сенсор, первый вывод которого подключен к аноду светодиодного индикатора, а первый вывод первого резистора соединен с первым выводом первого конденсатора и катодом первого диода, анод которого подключен к первой входной клемме, вторая входная клемма соединена с катодом светодиодного индикатора, с первыми выводами второго и третьего конденсаторов, а также эмиттером первого транзистора, база которого соединена со вторым выводом второго конденсатора, а через второй резистор – со вторым выводом теплового сенсора, второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу третьего резистора, а коллектор первого транзистора через четвертый резистор подключен к базе второго транзистора и первого вывода пятого резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу шестого резистора, первый вывод седьмого резистора соединен с базой первого транзистора и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена ко второму выводу первого конденсатора, первый вывод которого подключен к эмиттеру второго транзистора, второй вывод седьмого резистора соединен с катодом светодиодного индикатора, анод которого подключен ко второму выводу шестого резистора. Анод светодиодного индикатора также подключен ко второму выводу первого резистора.

Недостатком такого извещателя является то, что он не имеет индикации дежурного режима работы.

В основу изобретения поставлена задача – создание индикации дежурного режима работы для теплового пожарного извещателя, который хранит эту функцию как в постояннотоковых, так и в знакопеременных шлейфах пожарной сигнализации.

Поставленная задача решается тем, что тепловой пожарный извещатель имеет тепловой сенсор, первый вывод которого подключен к аноду светодиодного индикатора, а первый вывод первого резистора соединен с первым выводом первого конденсатора и катодом первого диода, анод которого подключен к первой входной клемме, вторая входная клемма соединена с катодом светодиодного индикатора, с первыми выводами второго и третьего конденсаторов, а также эмиттером первого транзистора, база которого соединена со вторым выводом второго конденсатора, а через второй резистор – со вторым выводом теплового сенсора, второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу третьего резистора, а коллектор первого транзистора через четвертый резистор подключен к базе второго транзистора и первого вывода пятого резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу шестого резистора, первый вывод седьмого резистора соединен с базой первого транзистора и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена ко второму выводу первого конденсатора, первый вывод которого подключен к эмиттеру второго транзистора, второй вывод седьмого резистора соединен с катодом светодиодного индикатора, анод которого подключен ко второму выводу шестого резистора, дополнительно содержит генератор импульсов тока, первый вывод электропитания которого подключен ко второму выводу первого резистора, а второй вывод электропитания этого генератора соединен с катодом светодиодного индикатора, анод которого подключен к выходу генератора импульсов тока.

В предложенном тепловом пожарном извещателе за счет применения незначительного количества элементов с указанными связками обеспечивается соответствие всем требованиям нормативных документов к тепловым пожарным извещателям, в частности ДСТУ EN54-5: 2003. Кроме того, такой извещатель обеспечивает сохранение своего состояния по окончании действия импульсов напряжения обратного направления, которые создаются приборами приемно-контрольными со знакопеременным питанием шлейфа пожарной сигнализации. Дополнительно такой тепловой пожарный извещатель имеет еще одну функцию – индикацию дежурного режима работы извещателя. В дежурном режиме работы обеспечивается формирование светодиодным индикатором коротких световых импульсов с длительными промежутками между этими вспышками. По такому оптическому сигналу можно судить о работоспособности данного теплового пожарного извещателя и о наличии напряжения питания на шлейфе пожарной сигнализации, к которому подключен извещатель. В дежурном режиме работы извещателя, когда сопротивление теплового сенсора имеет значительную величину, в промежутках между импульсами тока, который проходит через светодиодный индикатор, обеспечивается низкий потенциал на базе первого транзистора, что способствует помехоустойчивости извещателя в целом.

На чертеже представлена блок-схема теплового пожарного извещателя.

Тепловой пожарный извещатель содержит тепловой сенсор 1, первый вывод которого подключен к аноду светодиодного индикатора 2. Первый вывод первого резистора 3 соединен с первым выводом первого конденсатора 4 и катодом первого диода 5, анод которого подключен к первой входной клемме 6. Вторая входная клемма 7 соединена с катодом светодиодного индикатора 2, с первыми выводами второго и третьего конденсаторов 8 и 9, а также эмиттером первого транзистора 10. База первого транзистора 10 соединена со вторым выводом второго конденсатора 8, а через второй резистор 11 – со вторым выводом теплового сенсора 1. Второй вывод третьего конденсатора 9 подключен к первому выводу третьего резистора 12. Коллектор первого транзистора 10 через четвертый резистор 13 подключен к базе второго транзистора 14 и первого вывода пятого резистора 15. Второй вывод пятого резистора 15 соединен с эмиттером второго транзистора 14, коллектор которого подключен к первому выводу шестого резистора 16. Первый вывод седьмого резистора 17 соединен с базой первого транзистора 10 и вторым выводом третьего резистора 12. Первый вывод третьего резистора 12 соединен с катодом второго диода 18, анод которого соединен с коллектором второго транзистора 14. База второго транзистора 14 подключена ко второму выводу первого конденсатора 4, первый вывод которого подключен к эмиттеру второго транзистора 14. Второй вывод седьмого резистора 17 соединен с катодом светодиодного индикатора 2, анод которого подключен ко второму выводу шестого резистора 16. Второй вывод первого резистора 3 подключен к первому выводу электропитания генератора 19 импульсов тока, второй вывод электропитания которого соединен с катодом светодиодного индикатора 2, анод которого подключен к выходу генератора 19 импульсов тока. Генератор 19 импульсов тока содержит третий и четвертый транзисторы 20 и 21, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый резисторы 22, 23, 24 и 25, а также четвертый конденсатор 26. Первый вывод электропитания генератора 19 импульсов тока подключен к коллектору третьего транзистора 20 и первых выводов восьмого и девятого резисторов 22 и 23. Второй вывод девятого резистора 23 соединен с базой четвертого транзистора 21 и первым выводом десятого резистора 24. База третьего транзистора 20 соединена с коллектором четвертого транзистора 21, эмиттер которого подключен ко второму выводу восьмого резистора 22 и первого вывода четвертого конденсатора 26. Второй вывод четвертого конденсатора 26 подключен ко второму выводу десятого резистора 24 и второму выводу электропитания генератора 19 импульсов тока. Эмиттер третьего транзистора 20 через одиннадцатый резистор 25 соединен с выходом генератора 19 импульсов тока.

Тепловой пожарный извещатель работает таким образом. Если температура окружающей среды ниже предельной температуры теплового сенсора 1, то его сопротивление значительное – несколько МОм. После подачи напряжения питания на входные клеммы 6 и 7 благодаря отсутствию заряда на всех четырех конденсаторах 4, 8, 9 и 26 все четыре транзистора 10, 14, 20 и 21 остаются закрытыми. Первый диод 5 осуществляет защиту других элементов теплового пожарного извещателя при ошибочном подключении полярности напряжения питания. В нормальном состоянии через первый диод 5 и первый резистор 3 подается напряжение питания на генератор 19 импульсов тока. Потребление тока генератором 19 не превышает значения 50 мкА, потому что тратится этот ток на накопление заряда на четвертом конденсаторе 26. Ток потребления тепловым извещателем в дежурном режиме работы не будет превышать указанное значение, потому что обратные токи транзисторов 10 и 14 гораздо меньше этой величины в диапазоне рабочих напряжений шлейфа пожарной сигнализации, который подключен к клеммам 6 и 7. Повышение потенциала на четвертом конденсаторе 26 будет происходить до напряжения, при котором откроется четвертый транзистор 21. Значение этого напряжения определяется соотношением сопротивлений девятого и десятого резисторов 23 и 24. Ток коллектора четвертого транзистора 21 открывает третий транзистор 20, потому происходит стремительный разряд четвертого конденсатора 26 на светодиодный индикатор 2 через одиннадцатый резистор 25, а также через третий и четвертый транзисторы 20 и 21. Короткая вспышка светодиодного индикатора 2 свидетельствует о том, что процесс разряда четвертого конденсатора 26 завершился. Третий и четвертый транзисторы 20 и 21 снова закроются и снова начнется процесс заряда четвертого конденсатора 26. Таким образом, между выходом генератора 19 и его вторым выводом электропитания возникает цепь импульсов тока, благодаря которой на светодиодном индикаторе 2 возникают импульсы напряжения, амплитуда которого мало зависит от напряжения питания, которое подается на входные клеммы 6 и 7.

При достижении температуры окружающей среды предельного значения тепловой сенсор 1 резко изменяет свое сопротивление к значениям в несколько десятков Ом. Во время вспышек светодиодного индикатора 2 на седьмом резисторе 17 создается падение напряжения достаточной величины для открытия первого транзистора 10. Благодаря току коллектора первого транзистора 10 на пятом резисторе 15 также создается падение напряжения, от которого открывается второй транзистор 14. После его переключения значительная часть тока его коллектора будет протекать через шестой резистор 16. Значение сопротивления этого резистора выбирается достаточным для нормальной работы светодиодного индикатора 2, который в состоянии “ПОЖАР” должен обеспечивать надлежащий уровень яркости. Кроме того, значением сопротивления шестого резистора 16 в состоянии “ПОЖАР” обеспечиваются надлежащие условия формирования извещения о пожаре в шлейфе пожарной сигнализации. Падение напряжения на третьем резисторе 12 будет в несколько раз превышать падение напряжения на седьмом резисторе 17, потому через второй диод 18 потечет ток, который обеспечит накопление заряда на третьем конденсаторе 9, а также увеличение базового тока первого транзистора 10. Таким образом, обеспечивается сохранение состояния “ПОЖАР” тепловым извещателем даже при возобновлении высокоимпедансного состояния тепловым сенсором 1. Кроме того, за счет накопленного заряда на третьем конденсаторе 9 обеспечивается сохранение состояния “ПОЖАР” при наличии импульсов обратного напряжения на шлейфе пожарной сигнализации заданной скважности. Но отсутствие напряжения питания необходимой полярности в течение нескольких секунд при возобновлении высокоимпедансного состояния теплового сенсора 1 возвращает тепловой извещатель в начальное состояние дежурного режима работы. Если температура среды возвращается к нормальному состоянию, тепловой сенсор 1 возобновляет свое состояние, а значит, его сопротивление значительно растет. Таким требованиям отвечают терморезистор ТРП68-01И2 ТУ 6190-003-42187449-2001 и реле температурное РТ-1-3 КТУ 4218-001-42187449-2001.

За счет ограничения напряжения, которое прикладывается к тепловому сенсору 1, обеспечивается стабильная работа извещателя в широком диапазоне напряжений питания шлейфа пожарной сигнализации. Кроме того, за счет применения значительного усиления тока транзисторами 10 и 14 обеспечивается значительное уменьшение тока базы первого транзистора 10, что позволяет значительно уменьшить емкость третьего конденсатора 9.

В дежурном режиме работы обеспечивается формирование светодиодным индикатором 2 коротких световых импульсов с длительными промежутками между этими вспышками. По такому оптическому сигналу можно судить о работоспособности данного теплового пожарного извещателя и о наличии напряжения питания на шлейфе пожарной сигнализации, к которому подключен извещатель. Кроме того, импульсный режим контроля за состоянием теплового сенсора обеспечивает высокую помехоустойчивость извещателя в целом.

Формула изобретения

Тепловой пожарный извещатель, который имеет тепловой сенсор, первый вывод которого подключен к аноду светодиодного индикатора, а первый вывод первого резистора соединен с первым выводом первого конденсатора и катодом первого диода, анод которого подключен к первой входной клемме, вторая входная клемма соединена с катодом светодиодного индикатора, с первыми выводами второго и третьего конденсаторов, а также эмиттером первого транзистора, база которого соединена со вторым выводом второго конденсатора, а через второй резистор – со вторым выводом теплового сенсора, второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу третьего резистора, а коллектор первого транзистора через четвертый резистор подключен к базе второго транзистора и первого вывода пятого резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу шестого резистора, первый вывод седьмого резистора соединен с базой первого транзистора, и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена ко второму выводу первого конденсатора, первый вывод которого подключен к эмиттеру второго транзистора, второй вывод седьмого резистора соединен с катодом светодиодного индикатора, анод которого подключен ко второму выводу шестого резистору, дополнительно содержит генератор импульсов тока, первый вывод электропитания которого подключен ко второму выводу первого резистора, а второй вывод электропитания этого генератора соединен с катодом светодиодного индикатора, анод которого подключен к выходу генератора импульсов тока.

РИСУНКИ