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 централизированного наблюдения.

Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, который отличается тем, что дополнительно содержит мультиплексор и регистр сдвига, а в каждом выходном ключе применяется униполярный транзистор, за счет применения которых обеспечивается возможность увеличения количества выходных ключей при незначительном увеличении выводов микроконтроллера, а также уменьшения мощности рассеивания на выходных ключах.

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 централизированного наблюдения.

Известный прибор приемно-контрольный [журнал «Радиохобби» 5, 2008 г., с.25] содержит микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходные ключи соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и общей шиной блока питания. Входы выходных ключей соединены с выходами микроконтроллера. Выходные ключи выполнены на биполярных транзисторах с "открытым" коллектором.

Недостатком известного прибора приемно-контрольного является значительное ограничение количества выходных ключей, входы которых непосредственно соединены с выходами микроконтроллера, особенно когда необходимое количество выходных ключей превышает количество охраняемых зон. Кроме того, выходные ключи выполнены на биполярных транзисторах с "открытым" коллектором и по этому не соответствуют требованиям нормативных документов (EN 54-2, ГОСТ Р 53325), по поводу необходимости контроля линии связи с оповещателями на отсутствие обрывов и коротких замыканий.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является выбранный в качестве прототипа прибор - сигнализатор охранный "СА-6 плюс" фирмы Satel, Польша, г.Гданск [http://www.satel.pl/ru/product/145/CA-6%20Р,] такой, что имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, узел согласования сигналов, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит первый резистор, который подключен между первым входом электропитания выходного ключа и первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к базе биполярного транзистора, а через третий резистор - к первому выходу выходного ключа, коллектор биполярного транзистора через четвертый резистор соединен со вторым выходом выходного ключа, который через пятый резистор соединен со вторым выводом электропитания выходного ключа. Эмиттер биполярного транзистора подключен к первому выводу второго резистора и к эмиттеру второго биполярного транзистора, коллектор которого подключен к первому выходу выходного ключа, а база соединена с входом выходного ключа и коллектором третьего биполярного транзистора, база которого через шестой резистор подключена к эмиттеру второго биполярного транзистора, а эмиттер биполярного третьего транзистора соединен с первым выводом электропитания выходного ключа.

Недостатком такого прибора приемно-контрольного является также значительное ограничение количества выходных ключей, входы которых непосредственно соединены с выходами микроконтроллера, особенно когда необходимое количество выходных ключей превышает количество охраняемых зон. Недостатком такого прибора приемно-контрольного пожарного также является значительная мощность, которая рассеивается выходным ключом, который выполнен на биполярных транзисторах.

В основу изобретения поставлена задача - увеличение количества выходных ключей при незначительном увеличении выводов микроконтроллера, а также уменьшения мощности рассеивания на выходных ключах.

Поставленная задача решается тем, что прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит первый резистор, который подключен между первым входом электропитания выходного ключа и первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к базе биполярного транзистора, а через третий резистор - к первому выходу выходного ключа, коллектор биполярного транзистора через четвертый резистор соединен со вторым выходом выходного ключа, который через пятый резистор соединен со вторым выводом электропитания выходного ключа, который отличается тем, что дополнительно содержит униполярный транзистор, затвор которого соединен с входом выходного ключа, исток подключен к первому выводу второго резистора, а сток - к первому выходу выходного ключа, эмиттер биполярного транзистора соединен с первым выводом электропитания выходного ключа, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, выход которого связан с входом микроконтроллера, третья группа выходов которого подключена к адресным входам мультиплексора, а четвертая группа выходов микроконтроллера подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера.

В предложенном приборе приемно-контрольном пожарном за счет применения дополнительных элементов - мультиплексора и регистра сдвига обеспечивается возможность увеличения количества выходных ключей при незначительном увеличении выводов микроконтроллера, а также уменьшения мощности рассеивания на выходных ключах за счет применения униполярных транзисторов с малым переходным сопротивлением вместо биполярных транзисторов.

Такая схема выходного ключа позволяет контролировать наличие обрыва в цепи подключения оповещателей и внешних устройств при высоком потенциальном сигнале на входе выходного ключа, а при низком - выявлять короткое замыкания в этой цепи.

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

Прибор приемно-контрольный пожарный (см. фигуру) содержит микроконтроллер 1, узел 2 ввода-вывода информации, узел 3 охраняемых зон, клеммы 4/14/М для подключения зон, блок 5 питания, выходные ключи 6/16/N, клеммы 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств и узел 8 согласования сигналов. Узел 2 ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером 1 с помощью первой группы входов и выходов. Вторая группа входов и выходов микроконтроллера 1 подключена к узлу 3 охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы 4/14/М для подключения зон. Первые выходы выходных ключей 6/16/N соединены с клеммами 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств, а выходы узла 8 согласования сигналов подключены к входам выходных ключей 6/16/N. Первый вывод электропитания микроконтроллера 1 соединен с первым выходом блока 5 питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей 6/16/N, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера 1 и с общей шиной блока 5 питания. Вторые выходы выходных ключей 6/16/N подключены к информационным входам мультиплексора 9, выход которого связан с входом микроконтроллера 1. Третья группа выходов микроконтроллера 1 подключена к адресным входам мультиплексора 9, а четвертая группа выходов микроконтроллера 1 подключена к входам регистра 10 сдвига. Выходы регистра 10 сдвига подключены к входам узла 8 согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера 1. Каждый из выходных ключей, например, выходной ключ 6/1 содержит первый резистор 11/1, который подключен между первым входом электропитания выходного ключа 6/1 и первым выводом второго резистора 12/1. Второй вывод второго резистора 12/1 подключен к базе биполярного транзистора 13/1, а через третий резистор 14/1 - к первому выходу выходного ключа 6/1. Коллектор биполярного транзистора 13/1 через четвертый резистор 15/1 соединен со вторым выходом выходного ключа 6/1, который через пятый резистор 16/1 соединен со вторым выводом электропитания выходного ключа 6/1. Затвор униполярного транзистора 17/1 соединен с входом выходного ключа 6/1. Исток униполярного транзистора 17/1 подключен к первому выводу второго резистора 12/1, а сток - к первому выходу выходного ключа 6/1. Эмиттер биполярного транзистора 13/1 соединен с первым выводом электропитания выходного ключа 6/1.

Прибор приемно-контрольный пожарный работает таким образом. После подключения входного напряжения к блоку 5 питания на его выходах появляются соответствующие напряжения, которые поступают на выводы электропитания микроконтроллера 1, мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига, а также на выводы электропитания выходных ключей 6/16/N и узла 8 согласования сигналов. Микроконтроллер 1 начинает выполнять рабочую программу в соответствии с разработанным алгоритмом функционирования прибора и внесенной обслуживающим персоналом конфигурации прибора приемно-контрольного пожарного в соответствии с объектом, который охраняется. В начале программы происходит самотестирование прибора. Результаты самотестирования воспроизводятся узлом 2 ввода-вывода информации. Если тестирование завершается с положительными последствиями, а состояние охраняемых зон отвечает конфигурации прибора, которая 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 четвертой группе своих выходов логические сигналы, которые поступают на входы узла 3 охраняемых зон и на входы регистра 10 сдвига. Соответствующие выходные ключи 6/16/N, будут открыты, или закрыты. Значение напряжения на клеммах 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств относительно общей шины зависит не только от уровня сигнала на входах выходных ключей, но и от сопротивления нагрузки выходных ключей 6/16/N. От этих же параметров зависит состояние на вторых выходах выходных ключей 6/16/N. При высоком потенциальном уровне сигнала на входе выходного ключа 6/1 униполярный транзистор 17/1 будет закрыт и если в цепи нагрузки выходного ключа 6/1 будет обрыв, то будет закрыт биполярный транзистор 13/1, поэтому на втором выходе выходного ключа 6/1 будет присутствовать низкий потенциальный уровень сигнала. В случае, когда униполярный транзистор 17/1 будет закрыт, а к клемме 7/1 будет подключена соответствующая нагрузка, то ток в цепи третьего резистора 14/1 будет достаточным для открытия биполярного транзистора 13/1. При низком потенциальном уровне сигнала на входе выходного ключа 6/1 и при надлежащей нагрузке на выходной клемме 7/1 будет присутствовать высокий потенциальный уровень сигнала, за счет низкого переходного сопротивления униполярного транзистора 17/1 падение напряжений на втором и третьем резисторах будет практически одинаковым, в то же время, падение напряжения на первом резисторе 11/1 будет не достаточным для открытия биполярного транзистора 13/1. Поэтому в этом случае на втором выходе выходного ключа 6/1 будет присутствовать низкий потенциальный уровень сигнала. Если сопротивление нагрузки буде значительно меньше надлежащего значения, то ток в цепи первого резистора 11/1 создаст условия для открытия биполярного транзистора 13/1, поэтому на втором выходе выходного ключа 6/1 будет присутствовать высокий потенциальный уровень сигнала. На третьей группе выходов микроконтроллера 1 будет изменяться состояние, которое позволяет поочередно соединять с помощью мультиплексора 9 вторые выходы выходных ключей 6/16/N к входу микроконтроллера 1. Таким образом, можно идентифицировать состояние неисправностей в цепях нагрузки выходных ключей 6/16/N.

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 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств.

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

За счет применения дополнительных элементов - мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига обеспечивается увеличение количества выходных ключей 6/16/N при незначительном увеличении выводов микроконтроллера 1, а также уменьшения мощности рассеивания на выходных ключах 6/16/N за счет применения униполярных транзисторов с малым переходным сопротивлением вместо биполярных транзисторов.

Такая схема выходного ключа 6/1 позволяет контролировать наличие обрыва в цепи подключения оповещателей и внешних устройств при высоком потенциальном сигнале на входе выходного ключа 6/1, а при низком - выявлять короткое замыкания в этой цепи.

Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит первый резистор, который подключен между первым входом электропитания выходного ключа и первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к базе биполярного транзистора, а через третий резистор - к первому выходу выходного ключа, коллектор биполярного транзистора через четвертый резистор соединен со вторым выходом выходного ключа, который через пятый резистор соединен со вторым выводом электропитания выходного ключа, отличающийся тем, что дополнительно содержит униполярный транзистор, затвор которого соединен с входом выходного ключа, исток подключен к первому выводу второго резистора, а сток - к первому выходу выходного ключа, эмиттер биполярного транзистора соединен с первым выводом электропитания выходного ключа, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, выход которого связан с входом микроконтроллера, третья группа выходов которого подключена к адресным входам мультиплексора, а четвертая группа выходов микроконтроллера подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера.