Патент на изобретение №2390850

(54) ТЕПЛОВОЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ

(57) Реферат:

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. Суть технического решения состоит в том, что тепловой пожарный извещатель, который содержит микроконтроллер, формирователь выходного сигнала, элемент односторонней проводимости, ограничитель тока и напряжения, два конденсатора, две входные клеммы, а также резистор и светодиод, содержит дополнительный второй резистор и другие связи между элементами таким образом, что светодиод выполняет функцию формирователя опорного напряжения. 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 технический результат – уменьшение погрешности извещателя и соответствие воспроизводимости требованиям ДСТУ EN54-5: 2003 и НПБ 85-2000. 1 ил.

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.

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.

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.

РИСУНКИ