Прибор приемно-контрольный пожарный

 

Полезная модель относится к области пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для анализа состояния пожарных извещателей, обработки и предоставления информации в приемлемом для оператора виде, а также для автоматической передачи сигналов на оповещатели и на пульты центрального наблюдения.

Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел выходных ключей, блок питания, мультиплексор, управляемые узлы ограничения тока для каждой из зон, клеммы для подключения охраняемых зон, клеммы для подключения оповещателей, который отличается тем, что управляемые узлы ограничения тока содержат дополнительные зеркальные токовые выходы, которые подключены к аналоговым входам мультиплексора, а вторая группа клемм для подключения зон соединена с общей шиною блока питания, благодаря чему обеспечивается улучшенная помехоустойчивость прибора. Такая схема позволяет применение заземления одного из проводов шлейфа пожарной сигнализации каждой зоны. На извещатели, которые подключаются к соответствующим зонам подается стабильное напряжения, которое практически не зависит от количества извещателей в пределах значений, разрешенных нормативным документом.

Полезная модель относится к области пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для анализа состояния пожарных извещателей, обработки и предоставления информации в приемлемом для оператора виде, а также для автоматической передачи сигналов на оповещатели и на пульты центрального наблюдения.

Известный прибор приемно-контрольный [журнал «Радиохобби» 5, 2008 г., с.25] содержит микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел выходных ключей, блок питания, клеммы для подключения охраняемых зон, клеммы для подключения оповещателей и узлы ограничения тока для каждой из зон, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа выходов микроконтроллера подключена к входам узла выходных ключей, выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей, выводы электропитания микроконтроллера соединены с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключен вывод электропитания узла выходных ключей. Узлы ограничения тока для каждой зоны выполнены на двух резисторах со значительным ограничением тока в цепи шлейфа каждой зоны. Ко второму выходу блока питания подключены клеммы для подключения шлейфа, от которого питаются извещатели.

Недостатком известного прибора приемно-контрольного является низкая помехоустойчивость, которая обусловлена высоким импедансом входных цепей прибора, к которым подключаются шлейфы соответствующих зон, а также то, что подключение извещателей осуществляется только по 4-х проводной схеме, когда для электропитания извещателей применяется дополнительная пара проводов. Кроме того, на сигнальных проводниках шлейфа присутствует низкое напряжение электропитания микроконтроллера (5 В), от которого не может быть осуществлено электропитание извещателей, что обычно требует значительно большего напряжения (10-30 В) и значительного тока для обеспечения состояния «ПОЖАР» извещателей.

Известен также прибор приемно-контрольный [патент России на изобретение 2238591 «Система пожарно-охранной сигнализации», МПК G08B 25/00, опубл. 20.10.2004 г.] имеющий контроллер, узел ввода-вывода информации, блок питания, клеммы для подключения охраняемых зон, клеммы для подключения оповещателей и узел ограничения тока в зоне. Узлы согласования применяются для каждого извещателя, а все извещатели подключены параллельно к одному 2-х проводному шлейфу, напряжение питания которого осуществляется от выводов электропитания контроллера через резистор. Контроллер выполнен на микросхемах, которые позволяют осуществлять электропитание от напряжений, обеспечивающих перекрытие диапазона рабочих напряжений извещателей (10-20 В). Кроме того для анализа состояния извещателей прибор формирует периодические импульсы напряжения питания извещателей.

Недостатком такого прибора приемно-контрольного является низкая помехоустойчивость, которая обусловлена тем, что подключение извещателей осуществляется только к одной зоне. Кроме того, существует существенная зависимость напряжения в шлейфе от количества применяемых извещателей. Особенно это становится существенным при ограничении тока короткого замыкания меньше 50 мА. А импульсы анализа состояния извещателей, формирующиеся прибором в шлейфе сигнализации только увеличивают вероятность ложного срабатывания извещателей в таком шлейфе пожарной сигнализации.

Наиболее близким к изобретению является выбранный в качестве прототипа прибор приемно-контрольный пожарный [Прибор приемно-контрольный пожарный «Варта 1/832», ТУ 3 Украины 7183.012 92, АКПИ.425513.004ПС, http://www.chelmash.com.ua], имеющий микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел выходных ключей, блок питания, мультиплексор, управляемые узлы ограничения тока для каждой из зон, клеммы для подключения охраняемых зон, клеммы для подключения оповещателей, узел ввода-вывода информации, соединенный с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа выходов микроконтроллера подключена к входам узла выходных ключей, выходы которых соединены с соответствующими клеммами для подключения оповещателей, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключен вывод электропитания узла выходных ключей и мультиплексора, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом микроконтроллера, третья группа выходов которого подключена к соответствующим входам управления управляемыми узлами ограничения тока в каждой из зон, выходы управляемых узлов ограничения тока соответственно с зонами соединены с первой группой клемм для подключения охраняемых зон, четвертая группа выходов микроконтроллера подключена к входам управления мультиплексором, аналоговые входы которого подключены соответственно к первым выводам измерительных резисторов, а первые выводы электропитания управляемых узлов ограничения тока объединены между собой и подключены к третьему выходу блока питания, общая шина которого соединена со вторыми выводами электропитания микроконтроллера, узла выходных ключей, мультиплексора, управляемых узлов ограничения тока и с вторыми выводами измерительных резисторов. Аналоговые входы мультиплексора соединены со второй группой клемм для подключения зон. Управляемые ограничители тока выполнены на основе трех биполярных транзисторов по типовой схеме.

Недостатком такого прибора приемно-контрольного пожарного является низкая помехоустойчивость, которая обусловлена тем, что он содержит резисторы для контроля тока в шлейфах соответствующих зон, падение напряжения на которых уменьшает стабильность напряжения между первой и второй группой клемм для подключения зон, от которых питаются извещатели. Кроме того, на этих резисторах образуется ЭДС электрических помех относительно общей шины, которая обычно заземляется.

В основу изобретения поставлена задача - увеличение помехоустойчивости прибора, повышение стабильности напряжения электропитания извещателей, образование такой схемы подключения зон, когда вторая группа клемм для подключения зон имеет непосредственный контакт с общей заземленной шиной прибора. В то же время весь диапазон возможных значений тока в шлейфе сигнализации с каждой зоны должен поступать на аналоговый вход микроконтроллера.

Поставленная задача решается тем, что прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел выходных ключей, блок питания, мультиплексор, управляемые узлы ограничения тока для каждой из зон, клеммы для подключения охраняемых зон, клеммы для подключения оповещателей, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа выходов микроконтроллера подключена к входам узла выходных ключей, выходы которых соединены с соответствующими клеммами для подключения оповещателей, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключен вывод электропитания узлу выходных ключей и мультиплексора, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом микроконтроллера, третья группа выходов которого подключена к соответствующим входам управления управляемыми узлами ограничения тока в каждой из зон, выходы управляемых узлов ограничение тока соответственно с зонами соединены с первой группой клемм для подключения охраняемых зон, четвертая группа выходов микроконтроллера подключена к входам управления мультиплексором, аналоговые входы которого подключены соответственно к первым выводам измерительных резисторов, а первые выводы электропитания управляемых узлов ограничения тока соединены между собой и подключены к третьему выходу блока питания, общая шина которого соединена со вторыми выводами электропитания микроконтроллера, узла выходных ключей, мультиплексора, управляемых узлов ограничения тока и с другими выводами измерительных резисторов, который отличается тем, что управляемые узлы ограничения тока содержат дополнительные зеркальные токовые выходы, которые подключены к аналоговым входам мультиплексора, а вторая группа клемм для подключения зон соединена с общей шиной блока питания. А каждый из управляемых узлов ограничения тока выполнен на трех транзисторах, коллектор первого из которых подключен к выходу управляемого узла ограничения тока, эмиттер первого транзистора через первый резистор соединен с первым выводом электропитания управляемого узла ограничения тока, к которому подключены первые выводы второго и третьего резисторов, база первого транзистора соединена с базой второго транзистора, первым выводом четвертым резистора и катодом диода, анод которого подключен ко второму выводу второго резистора, второй вывод третьего резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, коллектор которого соединен с дополнительным зеркальным выходом управляемого узла ограничения тока, второй вывод электропитания которого соединен с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого подключен ко второму выводу четвертого резистора, а база - через пятый резистор подключена к входу управления управляемым узлом ограничения тока.

В предлагаемом приборе приемно-контрольном пожарном за счет применения управляемых узлов ограничения тока с дополнительным зеркальным токовым выходом и его связями с другими элементами прибора обеспечивается улучшенная помехоустойчивость прибора. Такая схема позволяет применение заземления одного из проводов шлейфа пожарной сигнализации каждой зоны. За счет применения управляемых узлов ограничения тока с дополнительным зеркальным токовым выходом достигается возможность воспроизведения на аналоговом входе микроконтроллера относительно общей шины блока питания сигналов пропорциональных току в цепи каждой зоны без применения измерительных резисторов в цепи шлейфа пожарной сигнализации, как это делается в прототипе. На извещатели, которые подключаются к соответствующим зонам, подается стабильное напряжение, которое практически не зависит от количества извещателей в пределах значений, разрешенных нормативным документом - ДСТУ EN 54-2:2003 для безадресных зон.

На фигуре 1 представлена блок - схема прибора приемно-контрольного пожарного.

На фигуре 2 представлена электрическая принципиальная схема управляемого узла ограничения тока.

Прибор приемно-контрольный пожарный (см. фигуру 1) содержит микроконтроллер 1, узел 2 ввода-вывода информации, узел 3 выходных ключей, блок 4 питания, мультиплексор 5, управляемые узлы 6 ограничения тока для каждой из зон, первую группу клемм 7 для подключения охраняемых зон, вторую группу клемм 8 для подключения зон, измерительные резисторы 9 и группу клемм 10 для подключения оповещателей. Управляемые узлы 6 ограничения тока для каждой из зон состоят из первого транзистора 11, первого, второго и третьего резисторов 12, 13, 14, диода 15, второго транзистора 16, четвертого резистора 17, третьего транзистора 18 и пятого резистора 19.

Узел 2 ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером 1 с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа выходов микроконтроллера 1 подключена к входам узла 3 выходных ключей, выходы которых соединены с группой клемм 10 для подключения оповещателей. Первый вывод электропитания микроконтроллера 1 соединен с первым выходом блока 4 питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания узла 3 выходных ключей и мультиплексора 5. Третья группа выходов микроконтроллера 1 подключена к соответствующим входам управления управляемыми узлами 6 ограничения тока в каждой из зон. Выходы управляемых узлов 6 ограничения тока соответственно с зонами соединены с первой группой клемм 7 для подключения охраняемых зон. Первые выводы электропитания управляемых узлов 6 ограничения тока объединены между собой и подключены к третьему выходу блока 4 питания, общая шина которого соединена со вторыми выводами электропитания микроконтроллера 1, узла 3 выходных ключей, мультиплексора 5 и управляемых узлов 6 ограничения тока для каждой из зон, а также ко второй группе клемм 8 для подключения зон. Первые выводы измерительных резисторов 9 соединены с аналоговыми входами мультиплексора 5 и дополнительными зеркальными выходами управляемых узлов 6 ограничения тока для каждой из зон. Вторые выводы измерительных резисторов 9 подключены к общей шине блока 4 питания и ко второй группе клемм 8 для подключения зон. Аналоговый выход мультиплексора 5 соединен с аналоговым входом микроконтроллера 1, четвертая группа выходов которого соединена с входами управления мультиплексора 5.

Каждый из управляемых узлов 6 ограничения тока выполнен на трех транзисторах 11, 16, 18. Коллектор первого транзистора 11 подключен к выходу управляемого узла 6 ограничения тока, эмиттер первого транзистора 11 через первый резистор 12 соединен с выводом электропитания управляемого узла 6 ограничения тока, к которому подключены первые выводы второго и третьего резисторов 13 и 14. База первого транзистора 11 соединена с базой второго транзистора 16, первым выводом четвертого резистора 17 и катодом диода 15, анод которого подключен ко второму выводу второго резистора 13. Второй вывод третьего резистора 14 подключен к эмиттеру второго транзистора 16, коллектор которого соединен с дополнительным зеркальным выходом управляемого узла 6 ограничения тока. Второй вывод электропитания управляемого узла 6 ограничения тока соединен с эмиттером третьего транзистора 18, коллектор которого подключен ко второму выводу четвертого резистора 17, а база - через пятый резистор 19 подключена к входу управления управляемым узлом 6 ограничения тока.

Прибор приемно-контрольный пожарный работает следующим образом. После подключения входного напряжения к блоку 4 питания на его выходах появляются соответствующие напряжения, поступающие на микроконтроллер 1, узел 3 выходных ключей, мультиплексора 5 и на выводы электропитания управляемых узлов 6 ограничения тока. Микроконтроллер 1 начинает выполнять рабочую программу согласно разработанного алгоритма функционирования прибора и внесенной обслуживающим персоналом конфигурации прибора приемно-контрольного пожарного в соответствии с охраняемым объектом. В начале программы происходит самотестирование прибора. Результаты самотестирования воспроизводятся узлом 2 ввода-вывода информации. Если тестирование завершается с положительными результатами, а состояние охраняемых зон, соответствует конфигурации прибора, который хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера 1, то прибор переходит в дежурный режим работы.

В дежурном режиме работы микроконтроллер 1 воспроизводит отображение этого состояния узлом 2 ввода-вывода информации и ожидает изменений, которые могут появиться за счет внесения новой информации оператором через узел 2 ввода-вывода информации. Кроме того, микроконтроллер 1 воспроизводит конфигурацию прибора, создав на второй и третьей группе своих выходов логические сигналы, которые поступают на узел 3 выходных ключей, а также - на входы управления узлами 6 ограничения тока. Соответствующие выходные ключи узла 3 выходных ключей, а также транзисторы 11, 16 и 18 управляемого узла 6 ограничения тока будут открыты или закрыты. Если, согласно конфигурации прибора, какие-то зоны должны быть отключены, то на соответствующих выходах третьей группы выходов микроконтроллера 1 устанавливаются низкие потенциальные уровни, поэтому соответствующие транзисторы 11, 16 и 18 управляемого узла 6 ограничения тока будут закрыты. В цепи шлейфа сигнализации, которая подключена к соответствующим клеммам 7 и 8 не будет тока. Не будет тока и в цепи коллектора второго транзистора 16. Поэтому на соответствующих резисторах 9 не будет напряжения относительно общей шины блока 4 питания. На четвертой группе выходов микроконтроллера 1 изменяется состояние, которое позволяет поочередно соединять с помощью мультиплексора 5 резисторы 9/1,,9/N с аналоговым входом микроконтроллера 1. Если к соответствующей паре клемм 7 и 8 не подключен шлейф сигнализации, или в цепи этого шлейфа имеет место обрыв, тогда коллекторный ток соответствующего первого транзистора 11 управляемого узла 6 ограничения тока будет отсутствовать. Падение напряжения на первом резисторе 12 будет вызвано только базовым током первого транзистора 11, и оно будет незначительным. По этой причине практически будет закрыт и второй транзистор 16.

В дежурном режиме работы ток в цепи шлейфа сигнализации состоит из суммы токов потребления всех подключенных к нему извещателей и тока через конечный резистор шлейфа сигнализации. Для удовлетворения требованиям нормативных документов, к организации шлейфов сигнализации, таких как серия европейских стандартов EN 54, или российский ГОСТ Р 53325, ток через конечный резистор шлейфа пожарной сигнализации должен превышать предельное значение тока обрыва, зафиксированного в энергонезависимой памяти микроконтроллера 1, которое, в свою очередь, должно превышать суммарный ток потребления максимального количества извещателей, которые разрешается подключить к одной зоны. Обычно ток потребления современных пожарных извещателей не превышает 0,1 мА. Максимальное количество неадресных извещателей, которые подключаются к одной зоне, в соответствии с EN 54, составляет 32 шт. Таким образом, ток в дежурном режиме работы для зоны с активными извещателями может иметь значение (4-8) мА, в зависимости от количества извещателей подключенных к этой зоне. А предельное значение тока обрыва может составлять (3-4) мА. В состоянии «ПОЖАР» ток в цепи шлейфа сигнализации может увеличиваться на (5-15) мА. Таким образом, физическое ограничение тока первым транзистором 11 при коротком замыкании между соответствующей парой клемм 7 и 8 может начинаться со значения больше 20 мА. Если при максимальном токе падение напряжения на первом резисторе 12 составляет не больше (10-15) % от напряжения на третьем выходе блока питания, то можно считать, что питание извещателей в дежурном режиме будет осуществляться от стабильного напряжения, потому что суммарное падение напряжения на первом транзисторе 11 и первом резисторе 12 будет незначительным. Выбор соотношения резисторов 12 и 14 задает коэффициент преобразования коллекторных токов транзисторов 11 и 16. Сопротивление измерительных резисторов 9/1,,9/N, и диапазон возможных значений напряжений на этих резисторах должен соответствовать требованиям технической документации на микроконтроллер 1 относительно аналогового входа.

Второй и четвертый резисторы 13 и 17 с диодом 15 образуют делитель напряжения, который воспроизводит потенциал на базах транзисторов 11 и 16, необходимый для их открытия с соответствующим ограничением тока в коллекторных цепях этих транзисторов. Диод 15 обеспечивает температурную стабилизацию преобразования коллекторных токов транзисторов 11 и 16. Пятый резистор 19 выполняет функцию формирования базового тока третьего транзистора 18.

Микроконтроллер 1 анализирует состояние тока в зонах и если эти изменения приобретают критические значения, изменяет состояние индикации на узле 2 ввода-вывода информации, а также при необходимости состояние на соответствующих клеммах 10/1,,10/N для подключения оповещателей.

Возобновление начального состояния дежурного режима работы прибора возможно после возобновления состояния зон в дежурный режим, и выполнения оператором операции сброса состояния с узла 2 ввода-вывода информации на соответствующем уровне доступа, як это определено нормативными требованиями.

За счет применения управляемого узла 6 ограничения тока с дополнительным зеркальным токовым выходом, а также его связями с другими элементами прибора обеспечивается улучшенная помехоустойчивость прибора. Такая схема позволяет применение заземления одного из проводов шлейфа пожарной сигнализации каждой зоны и организации шлейфов сигнализации как постоянно токовых петель в диапазоне значений около (4-20) мА. Применение экранированных шлейфов сигнализации, когда экран шлейфа и один из его проводников заземлены со стороны прибора приемно-контрольного пожарного позволяет (см. Г. Отт «Методы подавления шумов и помех в электронных системах» М. Мир, 1979 г., с.56) значительно улучшить помехоустойчивость системы пожарной сигнализации. Кроме того, на извещатели, которые подключаются к соответствующим зонам в дежурном режиме работы, подается стабильное напряжение, которое практически не зависит от количества извещателей в пределах значений, разрешенных нормативным документом ДСТУ EN 54-2:2003.

1. Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел выходных ключей, блок питания, мультиплексор, управляемые узлы ограничения тока для каждой из зон, клеммы для подключения охраняемых зон, клеммы для подключения оповещателей, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа выходов микроконтроллера подключена к входам узла выходных ключей, выходы которых соединены с соответствующими клеммами для подключения оповещателей, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключен вывод электропитания узла выходных ключей и мультиплексора, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом микроконтроллера, третья группа выходов которого подключена к соответствующим входам управления управляемыми узлами ограничения тока в каждой из зон, выходы управляемых узлов ограничения тока в соответствии с зонами соединены с первой группой клемм для подключения охраняемых зон, четвертая группа выходов микроконтроллера подключена к входам управления мультиплексором, аналоговые входы которого подключены соответственно к первым выводам измерительных резисторов, а первые выводы электропитания управляемых узлов ограничения тока объединены между собой и подключены к третьему выходу блока питания, общая шина которого соединена со вторыми выводами электропитания микроконтроллера, узла выходных ключей, мультиплексора, управляемых узлов ограничения тока и со вторыми выводами измерительных резисторов, отличающийся тем, что управляемые узлы ограничения тока содержат дополнительные зеркальные токовые выходы, которые подключены к аналоговым входам мультиплексора, а вторая группа клемм для подключения зон соединена с общей шиной блока питания.

2. Прибор приемно-контрольный пожарный по п.1, отличающийся тем, что каждый из управляемых узлов ограничения тока выполнен на трех транзисторах, коллектор первого из которых подключен к выходу управляемого узла ограничения тока, эмиттер первого транзистора через первый резистор соединен с первым выводом электропитания управляемого узла ограничения тока, к которому подключены первые выводы второго и третьего резисторов, база первого транзистора соединена с базой второго транзистора, первым выводом четвертого резистора и катодом диода, анод которого подключен ко второму выводу второго резистора, второй вывод третьего резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, коллектор которого соединен с дополнительным зеркальным выходом управляемого узла ограничения тока, второй вывод электропитания которого соединен с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого подключен ко второму выводу четвертого резистора, а база - через пятый резистор подключена к входу управления управляемым узлом ограничения тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для экстренного снятия, передачи и анализа ЭКГ сигналов на расстояние

Аппаратно-программная комплексная автоматизированная система звуковой трансляции и голосового (речевого) экстренного оповещения населения относится к устройствам для оповещения об опасности физических лиц и предназначена для своевременного и оперативного определения положения физического лица и реагирования на возникшую опасность.
Наверх